Minimale led serieweerstand berekenen

Hoofdpagina  Categorie-index  Index

Vorige | Volgende

---

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom

---

Inleiding

Bij LED's moeten we een voorschakelweerstand toepassen om de stroom door de LED te beperken. Gebruikt u géén voorschakelweerstand (of een weerstand met een te lage waarde), dan kunt u de LED meteen naar de eeuwige elektronische jachtvelden brengen, ofwel de LED raakt defect!

Afbeelding: E16.02.02-01

Serie-schakeling

Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Voor het berekenen van de minimale waarde van de voorschakelweerstand passen we de Wet van Ohm toe. Dat gaat als volgt:

Stel, we hebben een rode LED die maximaal 20 mA mag hebben (kan verwerken) en we sluiten die LED aan op een locdecoder. Een locdecoder geeft een gelijkspanning van 16 tot 18 Volt af op de blauwe draad. We gaan in dit voorbeeld even uit van een voedingsspanning van 16 Volt. Over de LED valt een spanning van ongeveer 1,4 Volt.

• Effectieve spanning over de LED is 16 - 1,4 = 14,6 Volt
• Stroomsterkte door de LED is 20 mA = 0,02 Ampère

We hebben nu twee waarden voor de formule. Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:

• R = U / I oftewel R = 14,6 / 0,02 (V/A=Ω)
• De uitkomst is dan: 730 Ω (Ohm).
• De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 820 Ω. Dus we gebruiken hier een weerstand van 820 Ω

De High Efficency/Low Current-LED

Een High Efficency/Low Current-LED geeft bij ongeveer 2 mA al een zee van licht. Stel, we hebben een voedingsspanning van 16 Volt. Over de LED is (volgens de datasheet) de spanningsval ongeveer 3,2 Volt.

• Spanning over de LED is 16 - 3,2 = 12,8 Volt
• Stroomsterkte door de LED is 2 mA = 0,002 Ampère

We hebben nu weer twee waarden voor de formule.

• R = U / I oftewel R = 12,8 / 0,002 (V/A=Ω)
• De uitkomst is dan: 6400 Ω

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 6800 Ω. Dus we gebruiken hier een weerstand van 6K8.

Doordat we een hogere weerstandwaarde nemen, zal de stroom door de LED iets minder dan het maximum zijn, maar dat maakt voor de lichtopbrengst heel weinig uit.

Neem nooit een lagere waarde dan u berekend heeft, want dan is de stroom door de LED te hoog en zal deze defect raken!

Berekening van de belastbaarheid van de voorschakelweerstand

De belastbaarheid ofwel 'het vermogen' van de voorschakelweerstand berekenen we als volgt:

(voorbeeld 1, gewone LED)

• Spanning over de weerstand is 14,6 Volt
• Stroom door de weerstand is 20 milliAmpère.
• P = U × I, dus P = 14,6 × 0,02 = 0,292 Watt. (afgerond 0,3 Watt)
• Een weerstand met een belastbaar vermogen van ⅓ (éénderde) Watt is hier voldoende.

(voorbeeld 2, LowCurrent-LED)

• Spanning over de weerstand is 12,8 Volt
• Stroom door de weerstand is twee milliAmpère.
• P = U × I, dus P = 12,8 × 0,002 = 0,0256 Watt.
• Een weerstand(je) met een belastbaar vermogen van ⅛ (éénachtste) Watt is hier dus meer dan voldoende.

We zien dus in bovenstaande berekening dat, bij een voedingsspanning van 16 Volt, de minimale waarde van de voorschakelweerstand 820 Ω is. De maximale waarde is niet te berekenen, want dat is een kwestie van gewoon uitproberen. Wanneer de weerstandswaarde te hoog gekozen wordt, geeft de LED gewoon geen licht meer. Het enige waar u dus rekening mee moet houden, is de minimale waarde van de voorschakelweerstand. Dus alle waarden tussen die berekende 820 Ω, en de experimenteel vastgesteld maximumwaarde kunt u toepassen (mits de LED een 20 mA-type is). Bij een 2 milliAmpère-LED en 16 Volt is 6K8 de minimale waarde.
Maar wat gebeurt er, wanneer de decoder meer spanning afgeeft, bijv. 18 Volt? Dat gaan we weer berekenen:

• Spanning over de LED is bijv. 1,4 Volt
• Spanning over de voorschakelweerstand 18 - 1,4 = 16,6 Volt
• Stroom door LED en weerstand: 20 mA = 0,02 Ampère

We hebben nu weer twee waarden voor de formule. Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:

• R = U / I oftewel R = 16,6 / 0,02
• De uitkomst is dan: 830 Ω

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks = 1000 Ω. Dus we gebruiken hier een weerstand van 1000 Ω (oftewel 1K).
Zoals hierboven al aangegeven is, moeten we ook hier weer de belastbaarheid van de voorschakelweerstand uitrekenen:

Berekening van de belastbaarheid van de voorschakelweerstand bij een hogere spanning

De belastbaarheid van de weerstand bij 18 Volt:

• Over de LED valt bijv. een spanning van ongeveer 2,9 Volt
• Spanning over de weerstand is 18 - 2,9 = 15,1 Volt
• Stroom door de weerstand is 20 milliAmpère
• P = U × I, dus P = 15,1 × 0,02 = 0,302 Watt (afgerond 0,3 Watt)

Een weerstand met een belastbaarheid van ⅓ (éénderde of 0,33) Watt is hier voldoende.
Daar die vaak niet in de winkels verkrijgbaar zijn, nemen we dus géén weerstand van ¼ Watt, want die is net te licht, en wordt dus te warm.
We nemen dan een weerstand met een belastbaarheid van ½ Watt.

Er zijn nu twee dingen die u moet weten om een juiste berekening te maken.

- Ten eerste; hoeveel spanning de decoder afgeeft op de verlichtingsaansluiting. (gemeten tussen de blauwe en witte, of tussen de blauwe en gele draad. De diverse merken decoders geven niet allemaal dezelfde spanning af (heb spanningen gemeten tussen 14,8 Volt en 19,6 Volt).
Die spanning zult u dus moeten meten, en aan de hand van de gemeten spanning - volgens de formule - de juiste weerstandwaarde gaan berekenen.

- Ten tweede; hoe hoog is de brandspanning ('stapspanning' genoemd) over de LED? Die brandspanning staat in de datasheet van de fabrikant (te vinden met Google op het 'WereldWijde Web'). Kunnen we de brandspanning niet op Internet vinden, dan kunnen we de brandspanning ook heel eenvoudig zelf opmeten.
Sluit een weerstand van 1K2 (1200 Ω) aan op de Anode van de LED en sluit de andere zijde van de weerstand aan op de plus van een voeding van 12 Volt. Sluit de Kathode van de LED aan op de min van de voeding, en meet nu met een universeelmeter hoeveel spanning er over de LED staat (rode draad van de meter aan de plus-zijde van de LED).
Hoe u LED's aan moet sluiten kunt u zien in het artikel Hoe sluit u LED's aan? (zie: "Meer informatie').

Nog een advies wat betreft het type weerstand. Het geniet de voorkeur om altijd 'Metaalfilm-weerstanden' te gebruiken, vanwege het zeer geringe verloop op de lange duur. 'Koolfilm-weerstanden' hebben de onhebbelijkheid dat de waarde nog wel eens wil veranderen na verloop van tijd. (Er is een gevalletje bekend waar een koolfilm-weerstand van 470K (470000 Ω) na ruim vier jaar een waarde van meer dan 650K (650000 Ω) gekregen had). Dus, om de betrouwbaarheid van een schakeling te verhogen, is het beter om voor Metaalfilm-weerstanden te kiezen. Het is weliswaar niet direct noodzakelijk om Metaalfilmweerstanden te gebruiken voor aansluiting van LED's op een decoder, maar voor de geringe meerkosten hoeft u het niet te laten.

Als laatste nog even dit:
De elektronicus gebruikt voor de belastbaarheid van een weerstand ook wel de term 'zwaarte'. Wanneer hij het heeft over een 'zwaardere weerstand', bedoeld hij een weerstand met een groter belastbaar vermogen. De zwaarte van een weerstand heeft dus totaal niets met de weerstandwaarde te maken.

---

Meer informatie

Encyclopedie:
Artikel Cursus basis-elektronica	(zie: Cursussen)
Artikel Wat is een LED?
Artikel Hoe sluit u LED's aan?

Sjabloon:Link extern

Externe website:

---

Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu

Vorige | Volgende

Contact met de redactie:

---