LED`s kleuren en berekeningen


De voltage van een led hangt van de kleur af hieronder geven we de kleuren van de led`s en de voltage en de milliampères en lichtsterkte.

LED Blauw 3 mm 4000 mcd 20 Ma 3.2 tot 3.4 volt
LED Blauw 5 mm 50000 mcd 100 Ma 3.2 tot 3.4 volt
LED Oranje 3 mm 3000 mcd 20 Ma 1.8 tot 2.2 volt
LED Geel 3 mm 5000 mcd 20 Ma 1.8 tot 2.2 volt
LED Rood 3 mm 3000 mcd 20 Ma 1.8 tot 2.2 volt
LED Wit warm 3 mm 15000 mcd 20 Ma 3.2 tot 3.6 volt
Led Wit warm 5 mm 17000 mcd 20Ma 3.2 tot 3.6 volt
Hier kunt U de weerstand voor de LED`s berekenen


Hoe bereken je de voorschakelweerstand?

Zoals gezegd kun je een serieschakeling van een led en een weerstand wel op een spanningsbron aansluiten. De vraag is natuurlijk welke waarde die weerstand moet hebben. Uitgangspunt bij de berekeningen is de wet van Ohm:
U = I x R
U is de spanning in volt,
I is de stroom in ampère,
R is de weerstand in ohm

Dit is het bijbehorende schema:




Deze formule vertelt je de spanning over een bekende weerstand als er een bekende stroom doorheen wordt gestuurd. Maar wat te doen als je niet de spanning wilt weten, maar de weerstand, of de stroom? Geen probleem, met een beetje brugklaswiskunde kan de wet van Ohm worden omgerekend tot de volgende formules:
I = U / R
en
R = U / I
Het vorige schema geeft de situatie aan voor de wet van Ohm, maar er ontbreekt nog een belangrijk element: de led. Deze laatste wordt in serie geschakeld met de weerstand, waarna het er zo uitziet:




Hierbij is de volgorde van led en weerstand niet van belang, zolang de led maar in de juiste polariteit is aangesloten. Verder het natuurlijk zaak dat de spanningsbron een hogere spanning levert dan de nominale spanningsval van de led, anders kan er al helemaal geen stroom lopen.
In dit voorbeeld gaan we uit van een rode led met een nominale spanningsval van 1,9 volt; als we dus een voedingsspanning U+ van 5 volt nemen, zou het goed moeten gaan, want 5V > 1,9V. Als gewenste stroom I kiezen we 20 mA. Nu moeten we alleen nog de weerstand berekenen.

Nu zou je misschien denken dat je gewoon de waarden voor spanning (5V) en stroom (0,02A) in de wet van Ohm kunt invullen, maar dat is niet helemaal juist – je moet nog rekening houden met de nominale spanningsval over de led, die we Uled noemen. Deze laatste spanningsval moet van de voedingsspanning U+ worden afgetrokken om de spanning over de weerstand R te krijgen. In formulevorm ziet dit er zo uit:
R = (U+ - Uled) / I
Nu kun je alle getallen invullen:
R = (5 – 1,9) / 0,02 = 3,1 / 0,02 = 155 ohm
Je neemt dus gemakshalve een weerstand van 180 ohm (een algemeen verkrijgbare waarde) als voorschakelweerstand. Deze weerstand is hoger dan de berekende 155 ohm, dus de stroom zal naar verwachting wat lager zijn – maar dit is geen probleem, want de lichtopbrengst van een led hoeft vrijwel nooit een erg nauwkeurige waarde te hebben.
Voor de aardigheid kunnen we nog even uitrekenen wat die stroom dan eigenlijk is bij 180 in plaats van 155 ohm; ook bij deze berekening moeten we weer de nominale spanningsval van de led aftrekken van de voedingsspanning:
I = (U+ - Uled) / R = (5 – 1,9) / 180 = 17,22 mA
Je ziet, de stroom is wat lager dan de gewenste 20 milli-ampère, maar dat is niet erg; het verschil in lichtopbrengst zal nauwelijks zichtbaar zijn.

LET OP!
Goed, je kunt nu de benodigde voorschakelweerstand voor een led berekenen, maar er zit een addertje onder het gras! Als de spanningsval over de weerstand (U- Uled) erg klein wordt ten opzichte van de voedingsspanning, kan een kleine afwijking in de voedingsspanning of de nominale spanningsval over de led een grote afwijking in de stroom veroorzaken. Stel, je hebt een blauwe led (met Uled gelijk aan 3,6 volt), en een voedingsspanning van 3,7 volt. Als je een stroom van 20mA wilt hebben, bereken je de voorschakelweerstand dus als volgt:
R = (3,7 - 3,6) / 0,02 = 5 ohm
Je neemt dus een weerstand van 5,6 ohm, waarbij de stroom (3,7 - 3,6) / 5,6 = 18 mA wordt. Prima ... of toch niet?
Laten we eens kijken wat er gebeurt er als de spanning een paar tiende volt afwijkt. Bij een spanning van 3,5 volt (dus 0,2 volt onder de verwachte voedingsspanning) zit je al onder de nominale spanningsval van de led; het ding zal dan amper oplichten. Nog erger wordt het als de spanning 0,2 volt hoger wordt; de stroom wordt dan (3,9 - 3,6) / 5,6 = 54 mA.
Oeps, dit is meer dan de meeste leds verdragen! Waarschijnlijk zie je de led dan korte tijd bijzonder fel oplichten, om even later voor altijd te doven ...