LED's aansluiten

LEDs aansluiten

LEDs (Light Emitting Diodes) worden tegenwoordig veelvuldig toegepast in de modelbouw. In de spoorwegmodelbouw kom je dan ook LED verlichting tegen in o.a. locomotieven, wagons, treinstellen, lantaarns en in gebouwen. Een LED is een lichtgevende diode. Een diode laat maar in één richting stroom door en wel van Anode naar Kathode. Een LED zal dan pas licht gaan geven indien er een bepaalde stroom door en een bepaalde spanning over de LED staat. De spanning, ook wel doorlaatspanning over een LED, is afhankelijk van het type LED. Zo zal bijvoorbeeld de doorlaatspanning van een blauwe LED hoger zijn dan van een rode LED. Om de stroom door een LED te begrenzen wordt gebruik gemaakt van een voorschakel weerstand die in serie met de LED geplaatst wordt.

Het berekenen van de voorschakel weerstand

De vraag is hoe bereken je de voorschakel weerstand voor een LED?.

De formules hiervoor zijn:

R = (U-Uf)/If.
P = Ur x If.

Hierin is:

U = de spanning over de serieschakeling in Volt.
Uf = de doorlaatspanning over de Led.
If = de stroom door de serieschakeling in Ampère.
R = de voorschakel weerstand in Ohm.
P = het vermogen van de voorschakelweerstand in Watt.

In datasheets van LEDs staat altijd vermeld wat de minimale, nominale en maximale Uf en If is. Voor berekeningen wordt altijd gebruik gemaakt van de nominale waarden.

Rekenvoorbeeld 1

Stel we hebben een LED met een Uf van 2,7 V en een If van 5 mA (= 0,005 A) en willen deze aansluiten op een spanning van 12V.

Gevraagd: hoe groot moet de voorschakel weerstand zijn en welk vermogen wordt er in deze weerstand gedissipeerd.

Oplossing:
R = (U-Uf)/If = (12V – 2,7V)/ 0,005 A = 9,3V / 0,005A = 1860 Ohm.
We kiezen voor de dichtstbijzijnde hogere waarden uit de E12-reeks = 2200 Ohm.
Het vermogen wat in de weerstand verloren gaat is:
P = Ur x I f= (U-Uf) x I f= 9,3V x 0,005A = 0,0465W.
Weerstanden zijn te verkrijgen in ¼, ½, 1, 2 enz W.
We nemen dus een weerstand van 2200 Ohm / 0,25W.

Rekenvoorbeeld 2

We willen 5 LEDs in serie aansluiten op een spanning van 20V. Gegevens van de LEDs zijn Uf =3V en If= 5mA.

Gevraagd: hoe groot moet de voorschakel weerstand zijn en welk vermogen wordt er in deze weerstand gedissipeerd.

Oplossing:
Uftot = 5 x Uf = 5 x 3V =15V (5 LEDs van 3 Volt in serie is totaal 15 Volt).
R = (U-Uftot)/If = (20V – 15V)/ 0,005 A = 5V / 0,005A = 1000 Ohm.
We kiezen voor de dichtstbijzijnde hogere waarden uit de E12-reeks = 1000 Ohm.
Het vermogen wat in de weerstand verloren gaat is:
P = Ur x If = (U-Uf) x If = 5V x 0,005A = 0,025W.

We nemen dus voor een weerstand van 1000 Ohm / 0,25W.

Wisselstroom (AC)

LED met Diode

LEDs kunnen niet zomaar worden aangesloten op wisselspanning. Het reverse voltage is te hoog en de LED zou kapot gaan. De oplossing is om een AC/DC omzetter te gebruiken. Er zijn verschillende oplossingen voor, die worden beschreven in Gelijkricht schakeling. Let op dat de LED hierbij altijd een voorschakel weerstand nodig heeft. De eenvoudigste schakeling is enkelzijdige gelijkrichting. Nadelen van enkelzijdige gelijkrichting is dat de LED eigenlijk knippert. Dit is soms met het blote oog waarneembaar. Ook hier is een voorschakel weerstand nodig!

Verwijzingen

Intern

LED

Externe