LED’s aansluiten.
Een vraag die ik heel vaak op de diverse forums voorbij zie komen is “Hoe sluit ik aan LED aan”.
Gezien de vele verschillende antwoorden is dat geen eenvoudige materie. Ik zal proberen hier wat helderheid in te geven:
Allereerst: LED’s moet je voeden met gelijkstroom. LED’s zijn diodes. Diodes laten 1 kant op stroom door, de andere kant op niet. Een belangrijk verschil echter met gewone diodes is dat gewone diodes een maximale sperspanning (dus de spanning waarop de diode niet geleidt) hebben van vaak 100V of meer. Bij LED’s en dat veel en veel minder. Een spanning van 15V de verkeerde kant op kan al fataal zijn. En wisselspanning levert afwisselend een spanning de ene kant op en de andere kant op.
Het makkelijkste zijn LED’s met voorschakelweerstand. LED-strips zijn daar ook een voorbeeld van. Deze sluit je aan op een gelijk(!)spanning zoals door de maker aangegeven. Klaar!
Het lastigste is het aansluiten van een ‘gewone’ LED. Het probleem daarbij is dat een LED niet spannings-gestuurd is, maar stroom-gestuurd. Dat betekent dat je een LED zo aan moet sturen dat hij de gewenste stroom krijgt. Daarbij zal de spanning die over de LED komt te staan ergens tussen de 1,5V en 2,5V zijn, afhankelijk van de LED, met name de kleur van de LED.
Waarom een LED stroomgestuurd is zal ik uitleggen met een voorbeeld. Een gewone rode LED heeft ongeveer 1,5V nodig en zal zwak branden bij 5mA en helder bij 15mA. In beide(!!) gevallen zal de spanning ongeveer 1,5V zijn! De eerste keer wellicht 1,49V en bij 15mA wellicht 1,51V, maar daar kan je zonder extreem precieze apparatuur kan je daar niets mee.
Hoe zorg je er dan voor dat de juiste stroom door de LED gaat als je de spanning niet weet? Eenvoudiger dan je wellicht denkt: een voorschakelweerstand. De grootte van die weerstand bereken je met: (voedingsspanning in Volt – LED_spanning in Volt) / gewenste_stroom in milli-ampere = weerstand in kOhm. Nou denk je misschien “die spanning over de LED weet je toch niet”. Dat klopt, maar die weet je wel ongeveer, in bovenstaand voorbeeld 1,5V. Dus als je voedingsspanning 12V is, en je wil een redelijk heldere LED met 10mA, dan is de weerstand: (12 – 1,5) / 10 = 1,05 kOhm. Je kan dan kiezen voor 1kOhm of 1,2kOhm.
Let ook even op het vermogen dat de weerstand moet kunnen verwerken. Die bereken je door: stroom in ampere x stroom in ampere x weerstand. In ons voorbeeld: 0,01 x 0,01 x 1000 = 0,1W
In bovenstaand voorbeeld wordt ongeveer 90% van de energie verstookt door de weerstand. Eigenlijk jammer, zeker als je tientallen LED’s aan wilt sluiten. Dat kan je oplossen door meerdere LED’s in serie aan te sluiten. Dezelfde berekening kan je dan gebruiken, maar je moet dan voor de “spanning over de LED” de gecombineerde LED’s nemen. Voorbeeld met 4 LED’s: benodigde weerstand is (12 – 4 x 1,5) / 10 = 0,6 kOhm. Neem een weerstand van 680 Ohm. Het vermogen dat de weerstand nu verstookt is 0,068 W, ongeveer tweederde van oorspronkelijk, terwijl je wel licht hebt van 4 LED’s.
Sluit LED’s NOOIT parallel aan. Aangezien twee LED’s nooit helemaal identiek zijn, en de spanningsval als je ze parallel aansluit wel hetzelfde is, zal de stroom door de ene LED veel groter zijn dan door da andere.