LED met eenvoudige voorschakelweerstand

De serieschakeling van een LED en een weerstand kun je op elke gelijkspanningsbron aansluiten.
De vraag is natuurlijk welke waarde die weerstand moet hebben.
Uitgangspunt bij de berekeningen is de wet van Ohm: U = I x R
De volgorde van de componenten is niet belangrijk, omdat de stroom door een serie keten in gans de keten dezelfde is.
De polariteit van de LED is natuurlijk wel belangrijk!

U     de voedingsspanning
UR   de spanning in volt over de voorschakelweerstand (hier UR1)
IF    de nominale doorlaatstroom van de LED
UF   de spanning over de LED in doorlaatzin
R     de weerstandswaarde van de voorschakelweerstand
n     het aantal Leds
voorbeeld schakelingen
LED SCHAKELINGEN
Rekenvoorbeeld

LED schakeling bij lage voedingsspanningen

Je kunt nu de voorschakelweerstand voor een LED berekenen, maar er zit een addertje onder het gras! Als de spanningsval over de weerstand (Uvoeding - 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 LED stroom van 20mA wilt, bereken je de voorschakelweerstand als volgt:




Je zou dus een weerstand van 5,6
? moeten voorschakelen voor een stroom van




Wanneer de spanning nu een paar tienden volt daalt, van 3,7,V naar 3,5 V, zit je al onder de nominale spanningsval over de LED die dan nog zeer weinig ligt uitstraalt.

Nog erger wordt het als de spanning 0,2 volt hoger wordt.
De stroom verhoogd dan tot 54 mA en dat is veel meer dan de meeste Leds verdragen! Waarschijnlijk zie je de LED dan korte tijd bijzonder fel oplichten, om even later stilletjes voor altijd te doven.

Nu is dit scenario niet zo waarschijnlijk als je maar één LED aansluit. Meestal zal de voedingsspanning ruim hoger zijn dan de nominale spanningsval van de LED. Dit is echter sneller een probleem wanneer je meerdere Leds in serie schakelt.

Leds in serie schakelen

Vaak wil je meerdere Leds tegelijk gebruiken. Nu kun je natuurlijk telkens één LED plus één voorschakelweerstand op een voedingsspanning aansluiten, maar het kan ook met minder warmteverliezen.

Zolang er over de weerstand meer spanning staat dan de nominale doorlaatspanning (UF) van de rode LED, kan dit 'spanningsoverschot' gebruikt worden om in één keer twee rode Leds aan te sturen in plaats van één!

Wanneer meerdere Leds in serie gezet worden (dus met de kathode van de eerste aan de anode van de volgende, enzovoort), kan de nominale spanningsval van al deze Leds bij elkaar worden opgeteld. Je moet er alleen op blijven letten dat de totale spanningsval hierbij niet hoger wordt dan de voedingsspanning.

Zo kun je bij een voedingsspanning van 5V wel twee rode Leds in serie zetten (2 x 1,9V = 3,8V, dus lager dan 5V), maar geen drie (3 x 1,9V = 5,7V, wat meer is dan 5V).

Deze totale nominale spanningsval over alle Leds samen heeft natuurlijk ook gevolgen voor de voorschakelweerstand.
Rekenvoorbeeld

If LED doorlaatstroom
Uf LED doorlaatspanning (spanning over de LED in doorlaatzin bij de opgegeven doorlaatstroom)
UR1 spanning over de weerstand
R1 weerstandswaarde R1
PR1 vermogen dat R1 in warmte omzet (moet lager zijn dan PR1 max uit de datasheet).
PU vermogen dat door de voeding aan de schakeling geleverd wordt.
Als vuistregel is het aan te raden om over de voorschakelweerstand een spanningsval van 20% (1/5) van de voedingsspanning te hebben.

Als de voedingsspanning sterker fluctueert (zoals bij een ongeregelde gelijkgerichte spanning), is een spanningsval tot 50% aan te raden en alleen als je een goed geregelde voeding hebt, is een spanningsval vanaf 10% verantwoord.

Verder is het natuurlijk zaak dat de Leds die je in serie schakelt, dezelfde lichtopbrengst hebben. Ze krijgen immers allemaal dezelfde stroom.  De LED's gaan niet stuk maar wanneer je een gewone LED en een High efficiency LED in serie zet, zal de tweede veel feller oplichten dan de eerste.

Verschillende kleuren Leds mogen in serie geschakeld worden, zolang je maar rekening houdt met de verschillende waarden voor de nominale spanningsval Uf.

Leds op wisselspanning

Een LED is een erg kwetsbare diode, waarbij alleen stroom in de doorlaatrichting mag vloeien. Ze is niet gemaakt om in sperzin, de blokkeerrichting, te worden ingezet. Raadpleeg de datasheet om de toelaatbare IRmax (de inverse stroom = stroom in sperzin) te kennen.
De gelijkrichterdiode voorkomt dat er stroom in de keten vloeit wanneer de spanning niet in doorlaatzin over de dioden staat.
De sperspanning URmax van de diode moet minstens groter zijn dan Utop van de wisselspanning.

Berekend de voorschakelweerstand met Ueff van de wisselspanning.

Doordat er slecht de helft van de periode stroom door de LED's vloeit, moet voor If van de LED eerst vermenigvuldigd worden met 2 om de gewenste gemiddelde stroom en lichtopbrengst te bekomen

Je moet er rekening mee houden IFmax niet te overschrijden.

De LED zal nu 50 keer per seconde 10mS aan en 10mS uit zijn. Dit kan in sommige gevallen een storend stroboscopisch effect (flikker effect)veroorzaken.

LED's op wisselspanning 2

Speciale schakeling van één of meerdere LED's op wisselspanning.
Bovenstaande schakeling heeft als nuttige eigenschap dat er steeds stroom door de keten vloeit. Ze heeft wel een slecht rendement!

Menu