Persoonlijke instellingen

Minimale led voorschakelweerstand berekenen: verschil tussen versies

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
k
 
(3 tussenliggende versies door dezelfde gebruiker niet weergegeven)
Regel 6: Regel 6:
 
}}
 
}}
 
{{Inhoudsopgave||Klein}}
 
{{Inhoudsopgave||Klein}}
 +
 
=== Inleiding ===
 
=== Inleiding ===
Er bestaan leds met (korte, stugge) draadjes er aan gemonteerd, die in een print gestoken worden (zogenaamde Through-hole technologie), en er bestaan SMD-leds, die rechtstreeks op de print gemonteerd worden.<br />
+
Om de stroom door een led te beperken tot een veilige waarde kan een voorschakelweerstand in serie met de led geschakeld worden (een serieweerstand). Dit artikel geeft aan hoe de '''minimale led voorschakelweerstand te berekenen'''.
Een led werkt fundamenteel anders dan een gloeilamp. Bij een gloeilamp bepalen de spanning die er over staat, &eacute;n de weerstand van de gloeidraad, hoeveel stroom er door de gloeilamp loopt. Een gloeilamp is dus <u>spanninggestuurd</u>. Hoe meer spanning er over de lamp staat, hoe meer licht deze geeft.
+
 
 +
De term 'voorschakelweerstand' zou tot verwarring kunnen leiden. Beter zou het zijn om van 'serieweerstand' te spreken. Het is een weerstand die altijd in serie met een ander onderdeel geschakeld wordt. Ook zou men kunnen denken dat de voorschakelweerstand altijd vóór de led(s) moet worden gemonteerd. Het maakt echter elektrisch gezien totaal niet uit aan welke kant van de led(s) de weerstand zit. Het ligt er maar net aan wat gemakkelijker uitkomt in de locomotief of rijtuig. Zorg er alleen maar voor dat de led in de doorlaatrichting met de anode (lange aansluiting) aan de plus komt. Zie ook het artikel [[Hoe sluit u leds aan#De plaats van de voorschakelweerstand|Hoe sluit u leds aan]].
 +
 
 +
Er bestaan leds met korte stugge draadjes die in een printplaat gestoken worden (zogenaamde ''through-hole'' technologie), er bestaan SMD-leds die rechtstreeks op de print gemonteerd worden en er zijn SMD-leds met draadjes er aan gesoldeerd. Een led werkt fundamenteel anders dan een gloeilamp. Bij een gloeilamp bepalen de spanning die er over staat en de weerstand van de gloeidraad hoeveel stroom er door de gloeilamp loopt. Een gloeilamp is spanninggestuurd. Hoe meer spanning er over de lamp staat, hoe meer licht deze geeft.
 +
 
 +
Een led heeft geen gloeidraad, het is een speciale diode. De hoogte van de stroom bepaalt hoeveel licht de led geeft. De spanning over de diode blijft over een geleidende diode (nagenoeg) gelijk. Een led is dus stroomgestuurd. De fabrikant geeft daarom in de data sheet een maximale waarde voor de stroom (I<sub>max</sub>). Bij die waarde is een redelijke levensduur van de led te verwachten.
 +
 
 +
Soms wordt gewoon de maximaal toelaatbare spanning op een led gezet. Dat houdt echter een zeer groot risico in. Zodra de voedingsspanning ook maar even iets hoger wordt dan de normale spanningswaarde, zal de stroom sterk toenemen en zit de led meteen in de gevarenzone en dan is het nagenoeg uitgesloten dat de led dit overleeft.
  
Bij een led hebben we inwendig niet te maken met een gloeidraad, maar met een speciale diode. De hoogte van de stroom bepaalt hoeveel licht de led geeft. De spanning over de diode blijft echter (nagenoeg) gelijk. Een led is dus <u>stroomgestuurd</u>. De fabrikant geeft daarom een maximale waarde voor de led-stroom op (staat vermeld in de datasheet). Bij die waarde kunt u een redelijke levensduur van de led verwachten.
+
Bij leds moet dus een weerstand worden gebruikt om de stroom door de led te beperken. Zonder weerstand (of een weerstand met een te lage waarde) of een te hoge voedingsspanning, dan brandt de led meteen door.
  
Soms wordt door iemand gewoon de maximaal toelaatbare stroom op een led gezet. Dat houdt echter een zeer groot risico in. Zodra de voedingsspanning ook maar even iets hoger wordt dan de normale spanningswaarde, zal de led-stroom sterk toenemen en zit u (of beter gezegd, de led) meteen in de gevarenzone! En dan is het nagenoeg uitgesloten dat de led dit overleeft!
+
=== Weerstandstype ===
 +
Er zijn drie typen weerstanden in de handel verkrijgbaar; koolfilm, metaalfilm en draadgewonden. Voor toepassingen met leds voldoet een koolfilmweerstand uit de E12- of E24 reeks prima.
  
Bij leds <u>moet</u> u dus een voorschakelweerstand toepassen, om de stroom door de led te beperken. Gebruikt u g&eacute;&eacute;n voorschakelweerstand (of een weerstand met een te lage waarde), dan gaat de led meteen naar de eeuwige elektronische jachtvelden, ofwel de led raakt gegarandeerd defect!!
+
=== De drempelspanning van de led ===
 +
De vuistregel is ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en ''high efficiency'' groene leds. Zie via Google de datasheet.
 
   
 
   
De term 'voorschakelweerstand' zou tot verwarring kunnen leiden. Beter zou het zijn om van 'serieweerstand' te spreken. Het is namelijk een weerstand die altijd in serie met een ander onderdeel geschakeld wordt. U zou kunnen denken dat de voorschakelweerstand altijd v&ograve;&ograve;r de led(s) moet worden gemonteerd. Het maakt echter elektrisch gezien totaal niet uit aan welke kant van de led(s) u de voorschakelweerstand monteert. Het ligt er maar net aan wat gemakkelijker uitkomt in de locomotief/het rijtuig. U hoeft er alleen maar voor te zorgen dat u de led in de doorlaatrichting aansluit (met de anode aan de plus c.q. de blauwe draad van de decoder). Zie ook: ''De plaats van de voorschakelweerstand'' in het artikel ''Hoe sluit u leds aan''.
+
Door het verschil in drempelspanning is het beter geen witte led (3 volt) met een rode led (2 volt) in serie te schakelen. Door beide leds loopt dan dezelfde stroom en dat kon nog wel eens een verschillende helderheid opleveren. Sluit dus verschillende typen of kleuren leds altijd via een eigen serieweerstand aan.
=== Koolfilm of metaalfilm? ===
 
Er zijn twee typen weerstanden in de handel verkrijgbaar; koolfilm en metaalfilm. Voor toepassingen met leds voldoet een koolfilmweerstand uit de E12- of E24 reeks prima.
 
=== De drempelspanning van de led ===
 
De vuistregel is ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en high efficiency groene leds. Wilt u het exact weten, dan kunt u deze waardes vinden via Google in de datasheet<br / >
 
Door het verschil in drempelspanning kunt u geen witte led (3 volt) met een rode led (2 volt) in serie zetten. Beide kleuren leds krijgen dan namelijk dezelfde stroomsterkte, en dat kon nog wel eens een heel uiteenlopende helderheid opleveren! Sluit dus rode en witte leds altijd via een eigen voorschakelweerstand aan.
 
=== Voor het berekenen ===
 
Er zijn drie dingen die u moet weten om een juiste berekening te maken.
 
  
;Ten eerste; de spanning.
+
=== Nodig voor het berekenen ===
: U zult de spanning moeten weten, om aan de hand daarvan de juiste weerstandwaarde te kunnen berekenen. Zoals het spreekwoord al zegt: 'Meten is weten', aangezien dit verschilt tussen verschillende trafo’s en centrales. Bij gebruik van een decoder kunt u de spanning tussen een functieaansluiting en de gemeenschappelijke (blauwe) draad meten (met de functie ingeschakeld). Als er geen decoder toegepast wordt, dient een gelijkrichter tussen de rails en meter aangesloten te worden. Deze gelijkrichter is ook nodig om de leds aan te sluiten. Meet bij analoog gebruik, bij de maximaal gebruikte stand van de trafo. Zie: ’Rijtuigverlichting’ bij [[Minimale led voorschakelweerstand berekenen#Meer informatie|'Meer informatie']].
+
Er zijn steeds drie dingen die bekend moeten zijn om een juiste berekening te maken:
: Rijdt u op meerdere banen (bijvoorbeeld clubbaan of bij vrienden) of wilt u niet meten, is uitgaan van 20V bij digitale aansturing en 16V bij analoge aansturing een veilig uitgangspunt.
+
# de voedingsspanning: deze spanning verschilt tussen trafo’s en centrales. Bij gebruik van een decoder is de spanning tussen een functieaansluiting en de gemeenschappelijke (blauwe) draad te meten (met de functie ingeschakeld). Als er geen decoder toegepast wordt, dient een gelijkrichter tussen de rails en meter aangesloten te worden. Deze gelijkrichter is ook nodig om de leds aan te sluiten. Meet bij analoog gebruik bij de maximaal gebruikte stand van de trafo. Zie ook het artikel ’[[Rijtuigverlichting]]. Bij rijden op meerdere verschillende banen (bijvoorbeeld clubbaan of bij vrienden), is uitgaan van 20 V bij digitale aansturing en 16 V bij analoge aansturing een veilig uitgangspunt.
 +
# de drempelspanning: dit is de spanning over een brandende led. Deze spanning (V<sub>f</sub> ofwel V<sub>forward</sub>) staat in de datasheet van de fabrikant. Als de drempelspanning niet te vinden is, dan is de drempelspanning ook heel eenvoudig te meten. Sluit een weerstand van 1k2 aan op de anode van de led en sluit de andere zijde van de weerstand aan op de plus van een voeding van ongeveer 12 V gelijkspanning. Sluit de kathode van de led aan op de min van de voeding en meet nu met een multimeter hoeveel spanning er over de led staat (rode draad van de meter aan de pluszijde van de led). Als vuistregel geldt ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en ''high efficiency'' groene leds. Hoe leds kunnen worden aangesloten, is te zien in het artikel [[Hoe sluit u leds aan]].
 +
# de stroom:  de maximale stroomsterkte (I<sub>f</sub> ofwel I<sub>forward</sub>) staat in de datasheet van de fabrikant. Let wel, dit is zoals vermeld de maximale stroomsterkte. Minder stroom mag altijd. Voor een veilige marge kan worden uitgegaan van de helft hiervan. Normale leds hebben een maximale stroom van 20 mA. ''High Power'' of ''Low Current'' hebben al genoeg aan 5 mA. Is geen maximale stroom voor de led te vinden, dan is 5 mA een veilige maximale waarde om vanuit te gaan.
  
;Ten tweede; de drempelspanning.
+
=== Minimale waarde van de serieweerstand ===
: Hoe hoog is de spanning (drempelspanning genoemd) over de led? Die drempelspanning (V<sub>f</sub> ofwel V<sub>forward</sub>) staat in de datasheet van de fabrikant (te vinden op de pagina van de webwinkel of met Google). Kunt u de drempelspanning niet op internet vinden, dan kunt u de drempelspanning ook heel eenvoudig zelf opmeten;
 
: Sluit een weerstand van 1k2 aan op de anode van de led en sluit de andere zijde van de weerstand aan op de plus van een voeding van ongeveer 12 Volt gelijkspanning. Sluit de kathode van de led aan op de min van de voeding, en meet nu met een multimeter hoeveel spanning er over de led staat (rode draad van de meter aan de pluszijde van de led).
 
: Wilt u ook dit niet meten, dan is de vuistregel ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en High Efficiency groene leds. Ook deze standaard waardes zijn te vinden via Google.
 
: Hoe u leds aan moet sluiten, kunt u zien in het artikel ''Hoe sluit u leds aan'' bij [[Minimale led voorschakelweerstand berekenen#Meer informatie|'Meer informatie']].
 
 
 
;Ten derde; de led-stroom:
 
: Hoeveel stroom mag er maximaal door de led lopen? Die maximale stroomsterkte (I<sub>f</sub> ofwel I<sub>forward</sub>) staat in de datasheet van de fabrikant (te vinden met Google op het 'WereldWijdeWeb'). Let wel, dit is zoals vermeld de maximale stroomsterkte. Minder stroom mag altijd. Voor een veilige marge kunt u uitgaan van de helft hiervan.
 
: Normale leds (geen High Power of Low Current) hebben een maximale stroom van 20mA. Kunt u geen maximale stroom voor uw led vinden, dan is dit een veilige maximale waarde om vanuit te gaan.
 
=== Minimale waarde van de voorschakelweerstand ===
 
 
{{Afbeelding
 
{{Afbeelding
 
|Bestand= LED_vsw01.gif
 
|Bestand= LED_vsw01.gif
 
|Grootte= 170px
 
|Grootte= 170px
 
|Volgnummer= 01
 
|Volgnummer= 01
|Omschrijving= Led met voorschakelweerstand
+
|Omschrijving= Led met serieweerstand
 
|Maker= Fred Eikelboom
 
|Maker= Fred Eikelboom
 
|Type= Tekening
 
|Type= Tekening
 
}}
 
}}
Om er voor te zorgen dat de stroom door de led niet te hoog kan worden, zal de voorschakelweerstand een bepaalde <u>minimale waarde</u> moeten hebben. Die minimale weerstandwaarde dient er voor dat de maximale stroom door de led(s)niet wordt overschreden.<br />
+
Om er voor te zorgen dat de stroom door de led niet te hoog kan worden, zal de serieweerstand een bepaalde minimale waarde moeten hebben. Het berekenen van de minimale waarde kan met de '[https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Ohm Wet van Ohm]'.
Voor het berekenen van die minimale waarde van de voorschakelweerstand passen we de ''Wet van ohm'' toe.
 
  
De gewone formule voor het berekenen van de weerstandwaarde is: R = U / I, ofwel; weerstand is spanning gedeeld door stroom (volt / amp&egrave;res =  ohm).
+
De formule voor het berekenen van de weerstandswaarde is: R = U / I, ofwel; weerstand is spanning gedeeld door stroom (ohm = volt / ampères).
  
Omdat we hier echter ook te maken hebben met de drempelspanning van de led(s) gebruiken we de formule: <b>R = (U - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub></b>. Hierbij is R de waarde van de weerstand die we willen berekenen, U de voedingsspanning in volt, U<sub>Led</sub> de drempelspanning over de led in volt en I<sub>led</sub>de stroom door de led in amp&egrave;re;.<br />
+
Door de drempelspanning van de led(s) wordt de formule: '''R = (U - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub>''' gebruikt. Hierbij is R de waarde van de weerstand in ohm, U de voedingsspanning in volt, U<sub>Led</sub> de drempelspanning over de led in volt en I<sub>led</sub>de stroom door de led in ampére;. De voedingsspaning U wordt verminderd met de spanning over de led U<sub>led</sub>.
We verminderen de voedingsspaning U dus met de spanning over de leds U<sub>led</sub>.
 
  
Hier een rekenvoorbeeld:<br />
+
====Rekenvoorbeeld====
Stel, we hebben twee leds en we sluiten die leds aan op een locdecoder. Een locdecoder geeft een gelijkspanning van 16 tot 18 volt af op de blauwe (plus)draad. We gaan in dit rekenvoorbeeld even uit van een voedingsspanning van 16 volt. Over de led valt, volgens de datasheet, een drempelspanning van ongeveer 1,9 volt.  
+
Twee leds in serie, aan te sluiten op een locdecoder. Bij een locdecoder staat een gelijkspanning van 16 tot 18 volt op de blauwe draad. Dit rekenvoorbeeld gaat uit van 16 volt. De drempelspanning van de led is volgens de datasheet 1,9 volt.  
  
We hebben nu een aantal gegevens voor de berekening:
+
Gegevens voor de berekening:
:* Voedingsspanning is 16 volt.
+
# Voedingsspanning is 16 V
:* Drempelspanning over de led is 1,9 volt.
+
# Spanningsval over één led is 1,9 V, daarmee is de spanningsval over de weerstand 16 - 1,9 - 1,9 = 12,2 V (twee leds in serie)
:* Spanning over de weerstand is 16 - 1,9 = 14,1 volt.
+
# Stroomsterkte door beide leds in serie is 12 mA = 0,012 A
:* Stroomsterkte door de leds is 12 milliamp&egrave;re = 0,012 amp&egrave;re.
+
Deze waarden in de formule geeft:
Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
 
  
R = (U<sub>voeding</sub> - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (16V - 1,9V) / 0,012A ofwel R = 14,1 / 0,012.
+
R = (U<sub>voeding</sub> - 2 x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (16 - 1,9 - 1,9) / 0,012 = 12,2 / 0,012 = 1017 ohm.
  
De uitkomst is dan: 1175 ohm.
+
De dichtstbijzijnde waarde in de E12-reeks is 1000 ohm (1k, bruin-zwart-rood), maar de dichtstbijzijnde ''hogere'' waarde is 1200 ohm (1k2, bruin-rood-rood). Bij gebruik van SMD-leds kunnen ook SMD-weerstanden worden gebruikt (aanduiding 102 resp 122).
  
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1200 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1200 ohm (1k2). Bij gebruik van SMD-leds gebruikt u natuurlijk SMD-weerstanden.  
+
Uit de voorbeeldberekening blijkt dat bij een voedingsspanning van 16 V een stroom van 12 mA en twee leds in serie, de praktische ''minimale waarde'' van de weerstand 1200 ohm is.
  
We zien dus in bovenstaande voorbeeldberekening dat, bij een voedingsspanning van 16 volt, een stroom van 12 milliamp&egrave;re, en twee leds in serie, de ''minimale waarde'' van de voorschakelweerstand 1175 ohm moet zijn.
+
Een maximale waarde voor de serieweerstand is niet te berekenen, dat is een kwestie van uitproberen. Wanneer de weerstandswaarde te hoog gekozen wordt, geeft de led gewoon geen licht meer. Het enige waar dus rekening mee gehouden moet worden, is de minimale waarde van de serieweerstand; alle waarden tussen de praktische 1200 ohm en de experimenteel vastgestelde maximumwaarde is te gebruiken.
 
 
Een maximale waarde voor de weerstand 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 de berekende 1175 ohm, en de experimenteel vastgestelde maximumwaarde kunt u toepassen.
 
  
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
| valign='center'| [[Bestand:Let-op.jpg|50px|center]]<small>&nbsp;&nbsp;'''LET OP'''</small>||valign='top'|Neem <u>nooit</u> een lagere weerstandswaarde dan u berekend heeft, want dan is de stroom door de led(s) te hoog en zal deze gegarandeerd defect raken!!
+
| valign='center'| [[Bestand:Let-op.jpg|50px|center]]<small>&nbsp;&nbsp;'''LET OP'''</small>||valign='top'|Neem <u>nooit</u> een lagere weerstandswaarde dan berekend want dan is de stroom door de led(s) te hoog en zal deze gegarandeerd defect raken!!
 
|-
 
|-
 
|}
 
|}
 +
 
=== De praktijk ===
 
=== De praktijk ===
In de praktijk zult u voor de locomotiefverlichting ongeveer 6 tot 8 milliamp&egrave;re door de leds sturen. We hoeven namelijk als frontverlichting van de loc geen v&eacute;rstralers te hebben en aan de achterzijde hoeft de verlichting ook niet zo sterk te branden als aan de voorzijde. Voor de frontverlichting is een stroom van 8 milliamp&egrave;re meestal ruim voldoende. Bij de achterverlichting gaan we uit van 6 milliamp&egrave;re. Bij een dergelijke stroom geven de moderne leds een zee van licht.
+
In de praktijk zal voor de locomotiefverlichting 6 tot 8 mA door de leds lopen. Als frontverlichting hoeft de loc geen verstralers te hebben en aan de achterzijde hoeft de verlichting ook niet zo sterk te branden als aan de voorzijde. Voor de frontverlichting is een stroom van 8 mA meestal ruim voldoende. Bij de achterverlichting kan worden uitgegaan van 6 mA. Bij een dergelijke stroom geven de moderne ''high efficiency'' leds al een zee van licht. Ook bij interieurverlichting van rijtuigen moet altijd in gedachten worden houden dat het meestal niet fraai is om de maximaal toegelaten stroom door de binnenverlichting of om het even welke led te nemen.
Ook bij interieurverlichting van rijtuigen moet u altijd in gedachten houden dat het meestal helemaal niet fraai is om de maximaal toegelaten stroom op de binnenverlichting of om het even welke led te zetten.
 
  
<u>Rekenvoorbeeld 1:</u><br />
+
====Rekenvoorbeeld 1====
Hier een rekenvoorbeeld, waarbij we ervan uitgaan dat de decoder een spanning afgeeft van 18 volt. We berekenen nu een voorschakelweerstand voor een led-stroom van 10 milliamp&egrave;re.
+
Hier een rekenvoorbeeld er van uitgaande dat de decoder een spanning geeft van 18 V en de led een stroom vraagt van 10 mA.
 +
# Voedingsspanning 18 V
 +
# Drempelspanning over de led is 1,4 V, spanning over de weerstand is dan 18 - 1,4 = 16,6 V
 +
# Stroomsterkte door de led is 10 mA = 0,01 A
  
:* Voedingsspanning is 18 volt.
+
Twee van de drie waarden zijn nu bekend en de weerstand is uit te rekenen met de formule:
:* Drempelspanning over de led is 1,4 volt.
 
:* Spanning over de weerstand 18 - 1,4 = 16,6 volt.
 
:* Stroomsterkte door de led is 10 milliamp&egrave;re = 0,01 amp&egrave;re.
 
  
We hebben nu weer twee waarden voor de formule. Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
+
R = (U<sub>voeding</sub> - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (18 - 1,4) / 0,01 = 16,6 / 0,01 = 1660
  
R = (U<sub>voeding</sub> - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (18V - 1,4V) / 0,01A ofwel R = 16,6 / 0,01
+
De uitkomst is dan 1660 ohm.
  
De uitkomst is dan: 1660 ohm.
+
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1800 ohm, in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k8.
  
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1800 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k8.
+
====Rekenvoorbeeld 2====
 +
Stel voedingsspanning is 18 volt, warmwitte led met een drempelspanning van 3,1 V, stroomsterkte van 10 mA.  
  
<u>Rekenvoorbeeld 2:</u><br />
+
Ggevens voor de berekening:
Stel, we hebben een voedingsspanning van 18 volt. We gebruiken een warmwitte led met een drempelspanning van 3,1 volt. We willen een stroomsterkte van 10 milliamp&egrave;re.
+
# Voedingsspanning 18 V
 +
# Drempelspanning over de led is 3,1 V, spanningsval over de weerstand is dan 18 - 3,1 = 14,9 V
 +
# Stroomsterkte door de led is max. 10 mA = 0,010 A
  
We hebben nu weer een aantal gegevens voor de berekening:
+
Deze waarden in de formule geeft:
:* Voedingsspanning is 18 volt.
 
:* Drempelspanning over de led is 3,1 volt.
 
:* Spanning over de weerstand is 18 - 3,1 = 14,9 volt.
 
:* Stroomsterkte door de led is max. 10 milliamp&egrave;re = 0,01 Amp&egrave;re.
 
  
Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
+
R = (U<sub>voeding</sub> - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (18 - 3,1) / 0,012 = 14,9 / 0,01 = 1490
 
 
R = (U<sub>voeding</sub> - U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (18V - 3,1V) / 0,012A ofwel R = 14,9 / 0,01
 
  
 
De uitkomst is dan: 1490 ohm.
 
De uitkomst is dan: 1490 ohm.
  
We zien in bovenstaande berekening dat, bij een voedingsspanning van 18 volt, en een maximale stroom van 10 milliamp&egrave;re, de waarde van de voorschakelweerstand 1490 ohm is. De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 1500 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k5.
+
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 1500 ohm, in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k5.
 
----
 
----
 
=== Twee (of meer) leds in serie ===
 
=== Twee (of meer) leds in serie ===
Regel 125: Regel 113:
 
|Type= Tekening
 
|Type= Tekening
 
}}
 
}}
Bij twee (of meer) leds in serie voor de frontverlichting, moet u het aantal leds maal de drempelspanning nemen en gaat de berekening als volgt:
+
Bij twee (of meer) leds in serie voor de frontverlichting is de totale spanningsval over de leds het aantal leds maal de drempelspanning van één led. De berekening gaat dan als volgt:
:* Voedingsspanning is 18 volt.
+
# Voedingsspanning is 18 V
:* Drempelspanning over de led is 2,9 volt. Bij twee stuks in serie is dat 5,8 volt.  
+
# Spanning over één led is 2,9 volt. Bij twee stuks in serie 5,8 V. Spanning over de weerstand is dan 18 - 5,8 = 15,2 V
:* Spanning over de weerstand 18 - 5,8 = 15,2 volt.
+
# Stroomsterkte door beide leds en de weerstand is 10 mA = 0,01 A
:* Stroomsterkte door de led is 10 milliamp&egrave;re = 0,01 amp&egrave;re.
+
Deze waarden in de formule geeft:
Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
 
  
R = (U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (18V - 2 x 2,9V / 0,01A ofwel R = 12,2 / 0,01
+
R = (U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (18 - 2 x 2,9 / 0,01A = 12,2 / 0,01 =1220
  
 
De uitkomst is dan: 1220 ohm
 
De uitkomst is dan: 1220 ohm
  
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1400 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1400 ohm (1k4).
+
De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1400 ohm (1k4).
<!--
+
 
Voor de achterverlichting, met twee leds in serie, komen we bij een stroom van 8 milliamp&egrave;re op een weerstandswaarde van 1900 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 2200 ohm ofwel 2k2.
 
-->
 
 
----
 
----
=== De High Efficiency/Low Current led ===
+
====Rekenvoorbeeld 1 ====
<u>Rekenvoorbeeld 3:</u>
+
Een ''High Efficiency/Low Current'' led geeft bij ongeveer 2 mA al een zee van licht. Stel; voedingsspanning van 16 volt, drempelspanning over de led (volgens de datasheet) ongeveer 3,2 V. Gegevens voor de berekening:
 +
# Voedingsspanning is 16 V
 +
# Drempelspanning over de led 3,2 V, spanning over de weerstand is dan 16 - 3,2 = 12,8 V
 +
# Stroomsterkte door de led is 2 mA = 0,002 A
 +
Deze waarden in de formule geeft:
  
Een High Efficiency/Low Current led geeft bij ongeveer twee milliamp&egrave;re al een zee van licht. Stel, we hebben een voedingsspanning van 16 volt. In het volgende rekenvoorbeeld is de drempelspanning over de led (volgens de datasheet) ongeveer 3,2 volt.
+
R = ((U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (16 - 3,2) / 0,012 = 12,8 / 0,002 = 6400
  
We hebben nu weer een aantal gegevens voor de berekening:
+
De uitkomst is dan: 6400 ohm. De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 6800 ohm (6k8).
:* Voedingsspanning is 16 volt.
 
:* Drempelspanning over de led is 3,2 volt.  
 
:* Spanning over de weerstand is 16 - 3,2 = 12,8 volt.
 
:* Stroomsterkte door de led is twee milliamp&egrave;re = 0,002 amp&egrave;re.
 
Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
 
  
R = ((U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (16V - 3,2V) / 0,012A ofwel R = 12,8 / 0,002
+
====Rekenvoorbeeld 2====
 +
Een simpele voeding: een trafo met een bruggelijkrichter en een elco van 470 &micro;F. Op de elco staat 17,5 volt. Voor ''Low Current'' leds types een maximale stroomsterkte van 2 mA ofwel 0,002 A. De drempelspanning over één ''Low Current'' led is ongeveer 2 V. Bij 2 leds in serie dus 4 V.
  
De uitkomst is dan: 6400 ohm.
+
Gegevens voor de berekening:
 +
# Voedingsspanning is 17,5 V
 +
# Drempelspanning over één led is 2 V, over beide leds in serie valt in totaal 4 V, spanning over de weerstand is dan 17,5 - 4 = 13,2 volt.
 +
# Stroom door de leds en weerstand is 2 mA = 0,002 A
 +
In de formule geeft dit:
  
We zien in bovenstaande voorbeeldberekening, dat bij een voedingsspanning van 16 volt, en een maximale stroom van 2 milliamp&egrave;re, de waarde van de voorschakelweerstand 6400 ohm is. De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 6800 ohm. Dus we gebruiken in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 6k8.
+
R = (U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> = (17,5 - 4) / 0,002 = 13,5 / 0,002 = 6750
  
<u>Rekenvoorbeeld 4:</u>
+
De uitkomst is dan 6750 Ohm, eerstvolgende hogere waarde in de E12-Reeks is 6800 Ohm (6k8).
 +
 +
=== Opgenomen vermogen in de serieweerstand ===
 +
====Rekenvoorbeeld====
 +
''Low Current'' led;
 +
# Voedingsspanning 16 V
 +
# Drempelspanning over de led is 3,2 V, spanning over de weerstand is dan 16 - 3,2 = 12,8 V
 +
# Stroomsterkte door de led is 2 mA = 0,002 A
  
We hebben een simpele voeding: een trafo met een bruggelijkrichter en een elco van 470 &micro;F. Op de elco meten we 17,5 volt. Voor de leds gaan we weer uit van 'Low Current' types, dus de maximale stroomsterkte is twee milliamp&egrave;re ofwel 0,002 A. De drempelspanning over een 'Low Current'-led is ongeveer 2 volt. We passen twee leds toe. We hebben nu weer een aantal gegevens voor de berekening:
+
P = U &times; I, dus P = 12,8 &times; 0,002 = 0,0256 watt.  
:* Voedingsspanning is 17,5 volt.
 
:* Drempelspanning over de led is 2 volt. Over beide leds in serie valt in totaal 4 volt.
 
:* Spanning over de weerstand is 17,5 - 4 = 13,2 volt.
 
:* Stroomsterkte door de led is 2 milliamp&egrave;re = 0,002 amp&egrave;re.
 
Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we:
 
  
R = (U<sub>voeding</sub> - aantal leds x U<sub>led</sub>) / I<sub>led</sub> ofwel R = (17,5V - 4V) / 0,002A ofwel R = 13,5 / 0,002
+
Een weerstand met een belastbaarheid van <big>&#8539;</big> (1/8) watt is in dit rekenvoorbeeld dus meer dan voldoende.
  
De uitkomst is dan: 6750 Ohm.
+
=== Opgenomen vermogen serieweerstand bij een hogere spanning ===
 +
====Rekenvoorbeeld====
 +
# Voedingsspanning 18 V
 +
# Drempelspanning over de led 2,9 V, spanning over de weerstand is dan 18 - 2,9 = 15,1 V
 +
# Stroom door de led is 10 mA = 0,010 A
  
Eerstvolgende hogere waarde in de E12-Reeks is 6800 Ohm. We nemen dus een weerstand van 6k8.
+
P = U &times; I, dus P = 15,1 &times; 0,010 = 0,151 watt (afgerond 0,16 watt)
 
=== Berekening van de belastbaarheid van de voorschakelweerstand ===
 
<u>Rekenvoorbeeld 1, 'Low Current'-led</u>
 
:* Voedingsspanning is 16 volt.
 
:* Drempelspanning over de diode is 3,2 volt.
 
:* Spanning over de weerstand is 16 - 3,2 = 12,8 volt.
 
:* Stroomsterkte door de led is 2 milliamp&egrave;re.
 
  
P = U &times; I, dus P = 12,8 &times; 0,002 = 0,0256 watt.
+
In dit rekenvoorbeeld dus een weerstand met een belastbaarheid van <big>&frac14;</big> (0,25) watt.
 
+
----
Een weerstand met een belastbaarheid van <big>&#8539;</big> (&eacute;&eacute;nachtste) watt is in dit rekenvoorbeeld dus meer dan voldoende.
 
=== Berekening van de belastbaarheid van de voorschakelweerstand bij een hogere spanning ===
 
<u>Rekenvoorbeeld 2:</u>
 
:* Voedingsspanning is 18 volt.
 
:* Drempelspanning over de led 2,9 volt.
 
:* Spanning over de weerstand is 18 - 2,9 = 15,1 volt.
 
:* Stroom door de led is 10 milliamp&egrave;re
 
  
P = U &times; I, dus P = 15,1 &times; 0,01 = 0,151 watt (afgerond 0,16 watt)
+
De elektronicus gebruikt voor de belastbaarheid van een weerstand ook wel de term 'zwaarte'. Met 'een zwaardere weerstand' wordt dan een weerstand bedoeld die met een groter vermogen kan worden belast. De 'zwaarte' van een weerstand heeft dus totaal niets met de weerstandwaarde of met het gewicht ervan te maken. De weerstand moet een vermogen moet hebben van minimaal het berekende en dat alles wat groter is OK, maar de weerstand is dan in afmetingen wel groter.
  
We gebruiken in dit rekenvoorbeeld dus een weerstand met een belastbaarheid van <big>&frac14;</big> (0,25) watt.
+
Zoals hierboven aangegeven wordt altijd naar de eerstvolgende hogere waarde in de E-reeks verwezen. De reden hiervoor in de  elektronica is dat weerstanden altijd een bepaalde tolerantie bezitten (bijv. &plusminus;10% in de E-12 Reeks en 5% in de E24-Reeks). Door nu de eerstvolgende hogere waarde te nemen wordt voorkomen dat de stroom door een component (zoals een led) te hoog kan worden. Bij deze hogere weerstandswaarde loopt er weliswaar iets minder stroom door de leds, maar dat is geen enkel probleem. De moderne leds geven zoveel licht dat het effect van die iets lagere stroomsterkte verwaarloosbaar is.
 
----
 
----
Als laatste nog even dit:<br />
+
De hier vermelde weerstandswaarden zijn richtwaarden. Wanneer de verlichting te fel is, kan altijd een hogere weerstandswaarde gebruikt worden.
De elektronicus gebruikt voor de belastbaarheid van een weerstand ook wel de term 'zwaarte'. Wanneer hij het heeft over een 'zwaardere weerstand', bedoelt hij een weerstand die met een groter vermogen kan worden belast. De 'zwaarte' van een weerstand heeft dus totaal niets met de weerstandwaarde, of met het gewicht ervan, te maken.<br />
 
De weerstand moet een vermogen moet hebben van minimaal het berekende en dat alles wat groter is gewoon prima is. Hetzij dat de weerstand dan in afmetingen wel groter wordt.
 
  
Zoals u ziet wordt hierboven altijd naar de eerstvolgende hogere waarde in de E-reeks verwezen. De reden waarom in de elektronica altijd de eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks gekozen wordt, is dat weerstanden altijd een bepaalde tolerantie bezitten (bijv. 10 procent in de E-12 Reeks en vijf procent in de E24-Reeks). Door nu de eerstvolgende hogere waarde te nemen wordt voorkomen dat de stroom door een component (zoals een led) te hoog kan worden. Bij deze hogere weerstandswaarde loopt er weliswaar iets minder stroom door de leds, maar dat is geen enkel probleem. De moderne leds geven zoveel licht dat het effect van die iets lagere stroomsterkte verwaarloosbaar is.
 
----
 
De hier vermelde weerstandswaarden zijn richtwaarden. Wanneer de verlichting te fel is, kunt u altijd een hogere weerstandswaarde toepassen.
 
 
{{Linkssectie begin
 
{{Linkssectie begin
 
|Box= AlleenInfo
 
|Box= AlleenInfo
Regel 243: Regel 219:
 
{{Link Algemeen-Meerkeuze
 
{{Link Algemeen-Meerkeuze
 
|Volgnr= 254 <!-- faq.tweakers.net -->
 
|Volgnr= 254 <!-- faq.tweakers.net -->
|ExtraInfo= Hulpmiddel voor het berekenen van de waarde van de voorschakelweerstand.
+
|ExtraInfo= Hulpmiddel voor het berekenen van de waarde van de serieweerstand.
 
}}
 
}}
 
{{Link NL-Wikipedia-Meerkeuze
 
{{Link NL-Wikipedia-Meerkeuze
Regel 258: Regel 234:
 
|- valign= "top"
 
|- valign= "top"
 
! scope= "row" width="80%" |
 
! scope= "row" width="80%" |
| <small><small>Laatste wijziging: 20 okt 2017 11:53 (CEST)</small></small>
+
| <small><small>Laatste wijziging: 5 juni 2020 14:53 (CEST)</small></small>
 
|}
 
|}
 
[[Categorie: Alles|L]]
 
[[Categorie: Alles|L]]

Huidige versie van 26 jun 2020 om 22:34

Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

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


Inleiding

Om de stroom door een led te beperken tot een veilige waarde kan een voorschakelweerstand in serie met de led geschakeld worden (een serieweerstand). Dit artikel geeft aan hoe de minimale led voorschakelweerstand te berekenen.

De term 'voorschakelweerstand' zou tot verwarring kunnen leiden. Beter zou het zijn om van 'serieweerstand' te spreken. Het is een weerstand die altijd in serie met een ander onderdeel geschakeld wordt. Ook zou men kunnen denken dat de voorschakelweerstand altijd vóór de led(s) moet worden gemonteerd. Het maakt echter elektrisch gezien totaal niet uit aan welke kant van de led(s) de weerstand zit. Het ligt er maar net aan wat gemakkelijker uitkomt in de locomotief of rijtuig. Zorg er alleen maar voor dat de led in de doorlaatrichting met de anode (lange aansluiting) aan de plus komt. Zie ook het artikel Hoe sluit u leds aan.

Er bestaan leds met korte stugge draadjes die in een printplaat gestoken worden (zogenaamde through-hole technologie), er bestaan SMD-leds die rechtstreeks op de print gemonteerd worden en er zijn SMD-leds met draadjes er aan gesoldeerd. Een led werkt fundamenteel anders dan een gloeilamp. Bij een gloeilamp bepalen de spanning die er over staat en de weerstand van de gloeidraad hoeveel stroom er door de gloeilamp loopt. Een gloeilamp is spanninggestuurd. Hoe meer spanning er over de lamp staat, hoe meer licht deze geeft.

Een led heeft geen gloeidraad, het is een speciale diode. De hoogte van de stroom bepaalt hoeveel licht de led geeft. De spanning over de diode blijft over een geleidende diode (nagenoeg) gelijk. Een led is dus stroomgestuurd. De fabrikant geeft daarom in de data sheet een maximale waarde voor de stroom (Imax). Bij die waarde is een redelijke levensduur van de led te verwachten.

Soms wordt gewoon de maximaal toelaatbare spanning op een led gezet. Dat houdt echter een zeer groot risico in. Zodra de voedingsspanning ook maar even iets hoger wordt dan de normale spanningswaarde, zal de stroom sterk toenemen en zit de led meteen in de gevarenzone en dan is het nagenoeg uitgesloten dat de led dit overleeft.

Bij leds moet dus een weerstand worden gebruikt om de stroom door de led te beperken. Zonder weerstand (of een weerstand met een te lage waarde) of een te hoge voedingsspanning, dan brandt de led meteen door.

Weerstandstype

Er zijn drie typen weerstanden in de handel verkrijgbaar; koolfilm, metaalfilm en draadgewonden. Voor toepassingen met leds voldoet een koolfilmweerstand uit de E12- of E24 reeks prima.

De drempelspanning van de led

De vuistregel is ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en high efficiency groene leds. Zie via Google de datasheet.

Door het verschil in drempelspanning is het beter geen witte led (3 volt) met een rode led (2 volt) in serie te schakelen. Door beide leds loopt dan dezelfde stroom en dat kon nog wel eens een verschillende helderheid opleveren. Sluit dus verschillende typen of kleuren leds altijd via een eigen serieweerstand aan.

Nodig voor het berekenen

Er zijn steeds drie dingen die bekend moeten zijn om een juiste berekening te maken:

  1. de voedingsspanning: deze spanning verschilt tussen trafo’s en centrales. Bij gebruik van een decoder is de spanning tussen een functieaansluiting en de gemeenschappelijke (blauwe) draad te meten (met de functie ingeschakeld). Als er geen decoder toegepast wordt, dient een gelijkrichter tussen de rails en meter aangesloten te worden. Deze gelijkrichter is ook nodig om de leds aan te sluiten. Meet bij analoog gebruik bij de maximaal gebruikte stand van de trafo. Zie ook het artikel ’Rijtuigverlichting’. Bij rijden op meerdere verschillende banen (bijvoorbeeld clubbaan of bij vrienden), is uitgaan van 20 V bij digitale aansturing en 16 V bij analoge aansturing een veilig uitgangspunt.
  2. de drempelspanning: dit is de spanning over een brandende led. Deze spanning (Vf ofwel Vforward) staat in de datasheet van de fabrikant. Als de drempelspanning niet te vinden is, dan is de drempelspanning ook heel eenvoudig te meten. Sluit een weerstand van 1k2 aan op de anode van de led en sluit de andere zijde van de weerstand aan op de plus van een voeding van ongeveer 12 V gelijkspanning. Sluit de kathode van de led aan op de min van de voeding en meet nu met een multimeter hoeveel spanning er over de led staat (rode draad van de meter aan de pluszijde van de led). Als vuistregel geldt ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en high efficiency groene leds. Hoe leds kunnen worden aangesloten, is te zien in het artikel Hoe sluit u leds aan.
  3. de stroom: de maximale stroomsterkte (If ofwel Iforward) staat in de datasheet van de fabrikant. Let wel, dit is zoals vermeld de maximale stroomsterkte. Minder stroom mag altijd. Voor een veilige marge kan worden uitgegaan van de helft hiervan. Normale leds hebben een maximale stroom van 20 mA. High Power of Low Current hebben al genoeg aan 5 mA. Is geen maximale stroom voor de led te vinden, dan is 5 mA een veilige maximale waarde om vanuit te gaan.

Minimale waarde van de serieweerstand

LED vsw01.gif
Afbeelding: 01
Led met serieweerstand
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Om er voor te zorgen dat de stroom door de led niet te hoog kan worden, zal de serieweerstand een bepaalde minimale waarde moeten hebben. Het berekenen van de minimale waarde kan met de 'Wet van Ohm'.

De formule voor het berekenen van de weerstandswaarde is: R = U / I, ofwel; weerstand is spanning gedeeld door stroom (ohm = volt / ampères).

Door de drempelspanning van de led(s) wordt de formule: R = (U - Uled) / Iled gebruikt. Hierbij is R de waarde van de weerstand in ohm, U de voedingsspanning in volt, ULed de drempelspanning over de led in volt en Iledde stroom door de led in ampére;. De voedingsspaning U wordt verminderd met de spanning over de led Uled.

Rekenvoorbeeld

Twee leds in serie, aan te sluiten op een locdecoder. Bij een locdecoder staat een gelijkspanning van 16 tot 18 volt op de blauwe draad. Dit rekenvoorbeeld gaat uit van 16 volt. De drempelspanning van de led is volgens de datasheet 1,9 volt.

Gegevens voor de berekening:

  1. Voedingsspanning is 16 V
  2. Spanningsval over één led is 1,9 V, daarmee is de spanningsval over de weerstand 16 - 1,9 - 1,9 = 12,2 V (twee leds in serie)
  3. Stroomsterkte door beide leds in serie is 12 mA = 0,012 A

Deze waarden in de formule geeft:

R = (Uvoeding - 2 x Uled) / Iled = (16 - 1,9 - 1,9) / 0,012 = 12,2 / 0,012 = 1017 ohm.

De dichtstbijzijnde waarde in de E12-reeks is 1000 ohm (1k, bruin-zwart-rood), maar de dichtstbijzijnde hogere waarde is 1200 ohm (1k2, bruin-rood-rood). Bij gebruik van SMD-leds kunnen ook SMD-weerstanden worden gebruikt (aanduiding 102 resp 122).

Uit de voorbeeldberekening blijkt dat bij een voedingsspanning van 16 V een stroom van 12 mA en twee leds in serie, de praktische minimale waarde van de weerstand 1200 ohm is.

Een maximale waarde voor de serieweerstand is niet te berekenen, dat is een kwestie van uitproberen. Wanneer de weerstandswaarde te hoog gekozen wordt, geeft de led gewoon geen licht meer. Het enige waar dus rekening mee gehouden moet worden, is de minimale waarde van de serieweerstand; alle waarden tussen de praktische 1200 ohm en de experimenteel vastgestelde maximumwaarde is te gebruiken.

Let-op.jpg
  LET OP
Neem nooit een lagere weerstandswaarde dan berekend want dan is de stroom door de led(s) te hoog en zal deze gegarandeerd defect raken!!

De praktijk

In de praktijk zal voor de locomotiefverlichting 6 tot 8 mA door de leds lopen. Als frontverlichting hoeft de loc geen verstralers te hebben en aan de achterzijde hoeft de verlichting ook niet zo sterk te branden als aan de voorzijde. Voor de frontverlichting is een stroom van 8 mA meestal ruim voldoende. Bij de achterverlichting kan worden uitgegaan van 6 mA. Bij een dergelijke stroom geven de moderne high efficiency leds al een zee van licht. Ook bij interieurverlichting van rijtuigen moet altijd in gedachten worden houden dat het meestal niet fraai is om de maximaal toegelaten stroom door de binnenverlichting of om het even welke led te nemen.

Rekenvoorbeeld 1

Hier een rekenvoorbeeld er van uitgaande dat de decoder een spanning geeft van 18 V en de led een stroom vraagt van 10 mA.

  1. Voedingsspanning 18 V
  2. Drempelspanning over de led is 1,4 V, spanning over de weerstand is dan 18 - 1,4 = 16,6 V
  3. Stroomsterkte door de led is 10 mA = 0,01 A

Twee van de drie waarden zijn nu bekend en de weerstand is uit te rekenen met de formule:

R = (Uvoeding - Uled) / Iled = (18 - 1,4) / 0,01 = 16,6 / 0,01 = 1660

De uitkomst is dan 1660 ohm.

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1800 ohm, in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k8.

Rekenvoorbeeld 2

Stel voedingsspanning is 18 volt, warmwitte led met een drempelspanning van 3,1 V, stroomsterkte van 10 mA.

Ggevens voor de berekening:

  1. Voedingsspanning 18 V
  2. Drempelspanning over de led is 3,1 V, spanningsval over de weerstand is dan 18 - 3,1 = 14,9 V
  3. Stroomsterkte door de led is max. 10 mA = 0,010 A

Deze waarden in de formule geeft:

R = (Uvoeding - Uled) / Iled = (18 - 3,1) / 0,012 = 14,9 / 0,01 = 1490

De uitkomst is dan: 1490 ohm.

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 1500 ohm, in dit rekenvoorbeeld een weerstand van 1k5.


Twee (of meer) leds in serie

Twee LEDs ser02.gif
Afbeelding: 02
Serieschakeling twee leds
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Bij twee (of meer) leds in serie voor de frontverlichting is de totale spanningsval over de leds het aantal leds maal de drempelspanning van één led. De berekening gaat dan als volgt:

  1. Voedingsspanning is 18 V
  2. Spanning over één led is 2,9 volt. Bij twee stuks in serie 5,8 V. Spanning over de weerstand is dan 18 - 5,8 = 15,2 V
  3. Stroomsterkte door beide leds en de weerstand is 10 mA = 0,01 A

Deze waarden in de formule geeft:

R = (Uvoeding - aantal leds x Uled) / Iled = (18 - 2 x 2,9 / 0,01A = 12,2 / 0,01 =1220

De uitkomst is dan: 1220 ohm

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E12-reeks is 1400 ohm (1k4).


Rekenvoorbeeld 1

Een High Efficiency/Low Current led geeft bij ongeveer 2 mA al een zee van licht. Stel; voedingsspanning van 16 volt, drempelspanning over de led (volgens de datasheet) ongeveer 3,2 V. Gegevens voor de berekening:

  1. Voedingsspanning is 16 V
  2. Drempelspanning over de led 3,2 V, spanning over de weerstand is dan 16 - 3,2 = 12,8 V
  3. Stroomsterkte door de led is 2 mA = 0,002 A

Deze waarden in de formule geeft:

R = ((Uvoeding - aantal leds x Uled) / Iled = (16 - 3,2) / 0,012 = 12,8 / 0,002 = 6400

De uitkomst is dan: 6400 ohm. De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks is 6800 ohm (6k8).

Rekenvoorbeeld 2

Een simpele voeding: een trafo met een bruggelijkrichter en een elco van 470 µF. Op de elco staat 17,5 volt. Voor Low Current leds types een maximale stroomsterkte van 2 mA ofwel 0,002 A. De drempelspanning over één Low Current led is ongeveer 2 V. Bij 2 leds in serie dus 4 V.

Gegevens voor de berekening:

  1. Voedingsspanning is 17,5 V
  2. Drempelspanning over één led is 2 V, over beide leds in serie valt in totaal 4 V, spanning over de weerstand is dan 17,5 - 4 = 13,2 volt.
  3. Stroom door de leds en weerstand is 2 mA = 0,002 A

In de formule geeft dit:

R = (Uvoeding - aantal leds x Uled) / Iled = (17,5 - 4) / 0,002 = 13,5 / 0,002 = 6750

De uitkomst is dan 6750 Ohm, eerstvolgende hogere waarde in de E12-Reeks is 6800 Ohm (6k8).

Opgenomen vermogen in de serieweerstand

Rekenvoorbeeld

Low Current led;

  1. Voedingsspanning 16 V
  2. Drempelspanning over de led is 3,2 V, spanning over de weerstand is dan 16 - 3,2 = 12,8 V
  3. Stroomsterkte door de led is 2 mA = 0,002 A

P = U × I, dus P = 12,8 × 0,002 = 0,0256 watt.

Een weerstand met een belastbaarheid van (1/8) watt is in dit rekenvoorbeeld dus meer dan voldoende.

Opgenomen vermogen serieweerstand bij een hogere spanning

Rekenvoorbeeld

  1. Voedingsspanning 18 V
  2. Drempelspanning over de led 2,9 V, spanning over de weerstand is dan 18 - 2,9 = 15,1 V
  3. Stroom door de led is 10 mA = 0,010 A

P = U × I, dus P = 15,1 × 0,010 = 0,151 watt (afgerond 0,16 watt)

In dit rekenvoorbeeld dus een weerstand met een belastbaarheid van ¼ (0,25) watt.


De elektronicus gebruikt voor de belastbaarheid van een weerstand ook wel de term 'zwaarte'. Met 'een zwaardere weerstand' wordt dan een weerstand bedoeld die met een groter vermogen kan worden belast. De 'zwaarte' van een weerstand heeft dus totaal niets met de weerstandwaarde of met het gewicht ervan te maken. De weerstand moet een vermogen moet hebben van minimaal het berekende en dat alles wat groter is OK, maar de weerstand is dan in afmetingen wel groter.

Zoals hierboven aangegeven wordt altijd naar de eerstvolgende hogere waarde in de E-reeks verwezen. De reden hiervoor in de elektronica is dat weerstanden altijd een bepaalde tolerantie bezitten (bijv. &plusminus;10% in de E-12 Reeks en 5% in de E24-Reeks). Door nu de eerstvolgende hogere waarde te nemen wordt voorkomen dat de stroom door een component (zoals een led) te hoog kan worden. Bij deze hogere weerstandswaarde loopt er weliswaar iets minder stroom door de leds, maar dat is geen enkel probleem. De moderne leds geven zoveel licht dat het effect van die iets lagere stroomsterkte verwaarloosbaar is.


De hier vermelde weerstandswaarden zijn richtwaarden. Wanneer de verlichting te fel is, kan altijd een hogere weerstandswaarde gebruikt worden.


Meer informatie

Encyclopedie:
(zie: Cursussen).
Beneluxspoor.net:
over het gebruik van een stroombron bij leds.
Externe websites:
Weerstanden.
Hulpmiddel voor het berekenen van de waarde van de serieweerstand.
Overzicht E-reeksen.



Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 

Laatste wijziging: 5 juni 2020 14:53 (CEST)