LED-ek alkalamazása

2014-01-21

 

Egy kicsit megtorpantam, mivel folytassam az Elektrosulit? Azután a LED-re gondoltam, a világító diódára, mert ezzel az olcsó eszközzel egyszerű láthatóvá/érzékelhetővé tehetjük a rajta keresztül folyó áramot. Nem igényel csupán 5-20mA áramot, nem melegszik, és nem megy tönkre. Kezdetben a LED-ek pirosak, zöldek meg sárgák voltak, meg kör alakúak és 5mm volt az átmérőjük, azóta meg mindenféle méretűek, meg alakúak, meg színűek. Boltban speciális darabok is kaphatóak, de mi most az átlagos LED-ek alkalmazásával ismerkedünk meg.

Egy 9V-os elem alkalmasnak látszik a LED-ünk táplálására. Sajnos közvetlenül nem köthetjük az elemre, mert ki fog égni. Nekünk kell gondoskodni arról, hogy legfeljebb 5-20mA közötti áram follyon át rajta. Ezt legegyszerűbben a LED-del sorba kapcsolt áramkorlátozó ellenálással tudjuk megoldani.

A kapcsolási rajzont láthatjuk a LED szimbolikus rajzát. Kapcsolásunkban használjunk 1kOhm-os ellenállást, ezen hozzávetőleg 9 mA áram fog keresztül folyni, majd pontosabban is kiszámoljuk. Ennyi az egész.

Érdekes, hogy a LED-nek nem mindegy, hogy melyik lábát kötjük az elem pozitív, és melyiket a negatív pólusa felé. Csak az egyik irányban világít. Ennek magyarázata, hogy a LED (Light Emitting Diode) a diódák népes családjába tartozik, amelyekben éppen azt szeretjük, hogy csak az egyik irányban eresztik át az áramot.

Én mindig belenézek a műanyag tokozásba, és amelyik oldalon látom a nagyobb V alakú elemen azt a kis tölcséres reflektort, az megy a negatívabb pólus felé. Hivatalosan ezt katódnak nevezzük, a másik pólust pedig anódnak.

Ha kigyönyörködtük magunkat a világító LED-ünkben, vegyük elő a műszerünket, és mérjünk rá a LED két lábára. 2-3V körüli feszültséget kell mérjünk.

Az itt látható ábráról leolvashatjuk, hogy 20 mA átfolyó áram esetében, különböző színű LED-eken mekkora feszültséget mérhetünk (a szin, illetve a nyitófeszültség anyagjellemző). Én pirosat használtam. Ezen olyan 1,7V mérhető, vagy más megfogalmazásban 1,7V esik rajta. Az áramkorlátozó ellenállás pontos számítás úgy néz ki, hogy a LED-en eső feszültséget le kell vonni az elem feszültségéből, majd ezt el kell osztani a tervezett áram nagyságával:

R= ( Uelem – Uled ) / Iled = ( 9V – 1,7V ) / 10mA = 7,3V / 10 mA = 730 Ohm

Ezt most pontosan kiszámoltuk, de a rideg valóság az, hogy nem gyártanak ilyen értékű ellenállást. A gyárak kialakítottak szabványos értékeket, érték sorokat, és ezekből tudunk választani. Persze, ha mondjuk szeretnénk gyártani 1 millió 9V-ról működő LED-es kapcsolást, semmi akadálya, hogy az ellenállásgyár legyártsa számunkra a szükséges értéket :). Kevés pénzünk van, így nekünk kell a gyártókhoz alkalmazkodni :(.

A 20%-os sor így néz ki:

1 - 1.5 - 2.2 - 3.3 - 4.7 - 6.8

Ez azt jelenti, 20%-os pontossággal tudjuk belőle kiválasztani a számunkra szükséges darabot. Az érték sort úgy kell érteni, hogy gyártanak 1, 1.5.. Ohm-os ellenállást, azután 10, 15... Ohm-ost, 100, 150... Ohm-ost és így tovább. Az elektronikában gyakran elegendő a hozzávetőleges pontosság, ellentétben a fizika és a matematika órákkal :).

A 10%-os sor elemei:

1 - 1.2 - 1.5 - 1.8 - 2.2 - 2.7 - 3.3 - 3.9 - 4.7 - 5.6 - 6.8 - 8.2

Az 5%-os sor elemei:

1;- 1.1 - 1.2 - 1.3 - 1.5 - 1.6 - 1.8 - 2.0 - 2.2 - 2.4 - 2.7 - 3.0 - 3.3 - 3.6 - 3.9 - 4.3 - 4.7 - 5.1 - 5.6 - 6.2 - 6.8 - 7.5 - 8.2 - 9.1

Ez utóbbi sort elnézve, a 680 Ohm, és a 750 Ohm a legesélyesebb választás. Már csak az a kérdés, van-e otthon, vagy el kell menni a boltba érte? (Jó lesz oda a fiókból az a 820 Ohm-os is :).

Akit érdekel, ezen a ezen a linken egy régebbi írásomban utána olvashat a szabványos ellenállás soroknak, illetve az ellenállások jelölésére használt szabványos színkódoknak.

Tegyünk egy utolsó nekirugaszkodást. Már tudjuk, hogy 5-20mA közötti áram esetén a LED-ünk szépen fog világítani. Számoljuk ki, a két érték között milyen ellenállásokat alkalmazhatunk?

R= ( Uelem – Uled ) / Iled = ( 9V –1,7V ) / 5mA = 7,3V / 5 mA = 1460 Ohm

Ehhez legközelebb eső érték az 1500 Ohm, amit szokás 1k5-nek is jelölni.

R= ( Uelem - Uled ) / Iled = ( 9V - 1,7V ) / 20mA = 7,3V / 20 mA = 365 Ohm

Ehhez legközelebb eső érték az 360 Ohm, amit szokás 360-nak, vagy 360R-nek de akár k36-nak is jelölni.

Kísérletezzünk! Próbáljuk ki a LED-et az otthon fellelhető két érték közé eső ellenállásokkal. Kipróbálhatjuk nagyobbakkal is, milyen kis áramnál kezdjük látni világítani a LED-ünket?