LED's voor beginners

Dit instructable laat zien hoe je een of meer leds op een eenvoudige en overzichtelijke manier bedraad. Heb je nog nooit werk gedaan met LED's en weet je niet hoe je ze moet gebruiken? Het is ok, ik ook niet.

*** Als u eerder LED's hebt aangesloten, lijkt deze uitleg misschien te simplistisch. Beschouw jezelf als gewaarschuwd. ***

Stap 1: Verkrijg enkele LED's

Dus ik was niet helemaal eerlijk - ik heb een of twee keer eerder LED's gebruikt voor eenvoudige toepassingen, maar ik wist nooit echt wat ik aan het doen was, en omdat zoveel projecten op instructables LED's gebruiken, dacht ik dat ik mezelf net zo goed kon onderwijzen en posten ook over.

Ik weet dat er al veel projecten zijn gepost die informatie bevatten over het bedraden van LED's voor eenvoudige projecten - LED Throwies, LED Beginner Project: Part 2 en 9v LED-zaklamp - de beste evarrr !, maar ik denk dat er nog wel wat nut kan zijn voor een gedetailleerde stapsgewijze uitleg over de basis van LED's voor iedereen die het zou kunnen gebruiken.

De eerste stap was om wat voorraden te kopen en uit te zoeken waar ik mee zou moeten experimenteren. Voor dit project ging ik uiteindelijk naar Radioshack omdat het dichtbij is en veel mensen er toegang toe hebben - maar wees gewaarschuwd: hun prijzen zijn erg hoog voor dit soort dingen en er zijn allerlei goedkope plaatsen om LED's online te kopen.

Om een ​​LED te laten branden heb je minimaal de LED zelf en een voeding nodig. Van wat ik heb gelezen van andere LED-instructables is bedrading in een weerstand bijna altijd een goed idee.

Als je wilt weten wat deze materialen zijn, bekijk dan deze Wikipedia-vermeldingen:
LED's
Stroomvoorziening
Weerstanden

Materialen:

LED's - Ik reikte in feite gewoon in de la van Radioshack en haalde er alles uit dat niet meer was dan $ 1 of $ 2 per LED. Ik heb:

2760307 5 mm rode LED 1, 7 V
2760351 5 mm gele LED 2, 1 V
2760036 Flitser Rode LED 5 V
2760041 2 stuks rode LED 2, 6 V
2760086 Jumbo Rode LED 2.4V

Voeding - Ik wist echt niet wat ik nodig zou hebben om ze van stroom te voorzien, dus kocht ik een aantal 9V-batterijen en een paar 1.5V AA's. Ik dacht dat ik dan zou kunnen mixen en matchen en genoeg verschillende spanningscombinaties zou kunnen maken om iets op te laten lichten - of in ieder geval die kleine sukkels uit te branden in een wolkje stinkende plastic rook.

Weerstanden - Nogmaals, ik wist ook niet precies wat ik hier op het gebied van weerstanden nodig zou hebben. Omdat ik een heleboel verschillende LED's met verschillende spanningen kreeg, wist ik dat ik een paar verschillende soorten weerstanden nodig zou hebben, dus kocht ik een gevarieerd pakket 1/2 Watt koolstoffilmweerstanden (2710306).

Ik verzamelde een soldeerpistool, soldeer, punttang, elektrische tang, wat primaire draad en elektrische tape, omdat ik dacht dat ze nuttig zouden kunnen zijn.

Stap 2: de LED

LED's zijn er in verschillende maten, helderheid, spanningen, kleuren en straalpatronen, maar de selectie bij Radioshack is vrij klein en daarom heb ik net een paar verschillende LED's opgepikt van wat ze hadden in een paar verschillende helderheden en spanningen. Ik hield goed bij welke LED welke spanning was, omdat ik niet per ongeluk te veel stroom door een van de laagspannings-LED's wilde sturen.

Het eerste dat ik met de leds deed, was uitzoeken welke draad (de zogenaamde elektrode) positief en negatief was. Over het algemeen is de langere draad de positieve elektrode en de kortere draad de negatieve elektrode.

Je kunt ook een kijkje nemen in de LED zelf en zien wat er aan de hand is. De kleinste van de metalen delen in de LED maakt verbinding met de positieve elektrode en de grotere is de negatieve elektrode (zie onderstaande afbeelding). Maar wees gewaarschuwd - in de LED's die ik oppakte, vond ik dit niet altijd waar en sommige LED's hadden de langere elektrode op de negatieve wanneer deze op de positieve zou moeten staan. Ga figuur - het is echter OK, als het niet oplichtte, draaide ik het gewoon om.

Toen ik eenmaal wist wat positief en wat negatief was, hoefde ik alleen maar te onthouden wat de spanning van elke LED was.

Al mijn LED's hebben 20mA stroom aanbevolen. 20mA is standaard voor de meeste leds.

Stap 3: Voeding

Om de voedingen te maken heb ik gewoon wat draad op de uiteinden van de gekochte batterijen gesoldeerd, zodat ik de leds er gemakkelijk op kon bevestigen. De 9V-batterij diende als mijn 9V-voeding, een AA-batterij maakte een voeding van 1.5V en drie AA-batterijen gebundeld maakten een voeding van 4.5V (1.5V + 1.5V + 1.5V = 4.5V). Ik heb geen krokodillenklemmen aan de uiteinden van de draad gebruikt, maar ze zouden hier nuttig zijn geweest.

Stap 4: weerstanden

Ik opende het assortiment om te ontdekken dat weerstanden niet zijn gelabeld met de waarde die ze zijn. Het pakket zei dat het een hele reeks verschillende weerstanden bevatte van 100 ohm tot 1 Meg ohm, dus ik ging op zoek naar wat was wat. Toen ik online rondsnuffelde, ontdekte ik dat alle weerstanden een coderingssysteem hebben dat je vertelt welke waarde ze zijn.

Hier zijn twee pagina's die diepgaand uitleggen over het berekenen van weerstandswaarden.

Doe het zelf
of
Laat het voor je doen

Ik zal de voorbeelden doornemen van hoe ik de waarden zelf heb berekend in de volgende paar stappen wanneer ik mijn LED's begin te bedraden.

Voorlopig bewonderde ik gewoon hun kleine gekleurde strepen en probeerde ik om maar één LED te laten oplichten.

Stap 5: één LED, geen weerstand

Ik dacht dat ik zo eenvoudig mogelijk zou beginnen - slechts één LED zonder weerstand. Eerst moest ik beslissen welke stroombron ik moest gebruiken en welke LED moest oplichten. Dit lijkt misschien voor de hand liggend, maar dit was mijn eerste keer, dus ik kan net zo goed zo duidelijk mogelijk zijn ...

LED's hebben voldoende spanning nodig om ze te verlichten. Soms, als je ze te weinig spanning geeft, zullen ze helemaal niet oplichten, andere keren zullen ze gewoon zwak schijnen met lage spanning. Te veel spanning is slecht en kan de LED onmiddellijk doen opbranden.

Dus idealiter zou je willen dat de spanning van de LED overeenkomt met de spanning van je voeding, of zelfs iets minder. Om dit te doen, kunt u een aantal dingen doen: verander uw voedingsspanning, verander de LED die u gebruikt, of u kunt een weerstand gebruiken waarmee u een voeding met een hogere spanning kunt gebruiken met een LED met een lagere spanning.

Voor nu wilde ik er gewoon een laten oplichten, dus koos ik mijn voeding met de laagste spanning - de enkele AA-batterij die 1.5V levert.

Ik koos ervoor om de rode 1.7V LED aan te steken omdat de batterij 1.5V output en ik wist dat ik de LED niet zou doden met te veel stroom.

Ik wikkelde mijn positieve draad van de batterij naar de positieve elektrode van de LED en wikkelde de negatieve draad van de batterij naar mijn negatieve elektrode en presto - laat er LED-licht zijn!

Dit eerste experiment was vrij eenvoudig te doen - slechts wat draadverdraaiing en voldoende kennis om te weten dat de voeding van 1, 5 V de 1, 7 V LED zou aansteken zonder dat een weerstand nodig was.

Stap 6: één LED met een weerstand

Het was gewoon toeval dat ik een LED kocht die 1, 7 V was en dat hij uiteindelijk kon werken op mijn 1, 5 V-voeding zonder het gebruik van een weerstand. Voor deze tweede opstelling besloot ik dezelfde LED te gebruiken, maar mijn voeding op te laden naar de drie AA-batterijen die met elkaar zijn verbonden en die 4, 5 V uitvoeren - genoeg stroom om mijn 1, 7 V LED uit te branden, dus ik zou een weerstand moeten gebruiken.

Om erachter te komen welke weerstand ik moet gebruiken, heb ik de formule gebruikt:
R = (V1 - V2) / I

waar:
V1 = voedingsspanning
V2 = LED-spanning
I = LED-stroom (meestal 20mA, dat is .02A)

Nu zijn er veel rekenmachines online die dit voor u zullen doen - en veel andere instructables noemen dit een goede, maar de wiskunde is echt niet zo moeilijk en daarom wilde ik de berekening zelf doornemen en begrijpen wat er aan de hand is .

Nogmaals, mijn LED is 1, 7 V, het duurt 20 mA (wat 0, 02 A is) en mijn voeding is 4, 5 V. Dus de wiskunde is ...

R = (4, 5V - 1, 7V) / .02 A
R = 140 ohm

Toen ik eenmaal wist dat ik een weerstand van 140 ohm nodig had om de juiste hoeveelheid spanning naar de LED te krijgen, keek ik in mijn assortiment weerstanden om te zien of ik de juiste kon vinden.

Om de waarde van een weerstand te kennen, moet de code worden gelezen uit de kleurbanden op de weerstand zelf. Het pakket werd niet geleverd met een weerstand van 140 ohm, maar wel met een weerstand van 150 ohm. Het is altijd beter om de volgende weerstand met de dichtstbijzijnde waarde te gebruiken die groter is dan wat u hebt berekend. Als u een lagere waarde gebruikt, kan uw LED doorbranden.

Om de kleurcode te achterhalen, breekt u in feite de eerste twee cijfers van de weerstandswaarde af, gebruikt u het derde cijfer om de eerste twee te vermenigvuldigen en wijst u vervolgens het vierde cijfer toe als een tolerantie-indicator. Dat klinkt veel moeilijker dan het in werkelijkheid is.

Met behulp van de hier te vinden geheime decoderwebsite kleur op nummer, zou een weerstand van 150 ohm de volgende kleurcode moeten hebben ...

Bruin omdat het eerste cijfer in de waardeweerstand die ik nodig had 1 is
Groen omdat het vijfde cijfer 5 is
Bruin, want om tot 150 te komen, moet je een 0 tot 15 toevoegen om tot 150 te komen.
Goud - de weerstanden die ik heb, hebben allemaal een tolerantie van 5% en 5% wordt vertegenwoordigd door goud

Bekijk de link van de decoderpagina hierboven als dit niet logisch is.

Ik keek door alle weerstanden, vond degene die bruin, groen, bruin, goud was en bedraadde deze in lijn op de positieve elektrode van de LED. (Telkens wanneer een weerstand op een LED wordt gebruikt, moet deze vóór de LED op de positieve elektrode worden geplaatst).

Laag en zie, de LED ging weer branden. De weerstand van 150 ohm zorgde ervoor dat de voeding van 4, 5 V niet meer genoeg was om de 1, 7 V LED te bereiken, zodat deze veilig oplichtte en niet uitbrandde.

Dit is precies het proces dat ik heb doorlopen om erachter te komen welke weerstand ik moet gebruiken met mijn specifieke LED met mijn specifieke voeding. U kunt eenvoudig de bovenstaande formule gebruiken om erachter te komen welke waardeweerstand u moet gebruiken met welke LED en stroombron u toevallig gebruikt.

Stap 7: Meerdere LED's in serie aansluiten

Nu ik wist hoe ik een LED moest bedraden met verschillende combinaties van LED-spanningen en voedingen, werd het tijd om te onderzoeken hoe ik meerdere LED's kon verlichten. Als het gaat om het bedraden van meer dan één LED naar een voeding, zijn er twee opties. De eerste optie is om ze in serie te bedraden en de tweede is om ze parallel te bedraden.

Bekijk deze pagina voor een uitgebreide uitleg over het verschil tussen series en parallel. Ik ga eerst de bedradings-LED's in serie behandelen.

LED's die in serie zijn bedraad, zijn van begin tot eind verbonden (de negatieve elektrode van de eerste LED maakt verbinding met de positieve elektrode van de tweede LED en de negatieve elektrode van de tweede LED maakt verbinding met de positieve elektrode van de derde LED enzovoort, enzovoort). ..). Het belangrijkste voordeel van dingen in serie bedraden is dat het de totale spanning van de stroombron over alle LED's verdeelt. Wat dat betekent is dat als ik een 12V-autobatterij had, ik 4, 3V LED's zou kunnen voeden (een weerstand aan elk van hen bevestigen). Hypothetisch zou dit ook kunnen werken om 12, 1V LED's van stroom te voorzien; 6, 2V LED's; of zelfs 1 12V LED als zoiets bestond.

Ok, laten we proberen 2, 2, 6 V LED's in serie te bedraden naar de 9 V voeding en de wiskunde te doorlopen.

R = (9V - 5, 2V) / .02A
R = 190 Ohm
Volgende hogere weerstandswaarde - 200 Ohm

Nu kwam het verschillende pakket weerstanden niet met een weerstand van 190 of 200 ohm, maar het kwam met andere weerstanden die ik kon gebruiken om een ​​weerstand van 200 ohm te maken. Net als LED's kunnen weerstanden in serie of parallel worden bedraad (zie volgende stap voor een uitleg over het parallel bedraden van dingen).

Wanneer weerstanden met dezelfde waarde in serie zijn bedraad, voegt u hun weerstand toe. Wanneer weerstanden met dezelfde waarde parallel zijn bedraad, deelt u de waarde van de weerstand door het aantal met elkaar bedrade weerstanden.

Dus, in de meest vereenvoudigde zin, zullen twee weerstanden van 100 ohm die in serie zijn geschakeld gelijk zijn aan een weerstand van 1200 ohm (100 + 100 = 200). Twee parallel geschakelde weerstanden van 100 ohm zijn gelijk aan één weerstand van 50 ohm (100/2 = 50).

Helaas heb ik dit belangrijke punt geleerd nadat ik mijn weerstanden voor het experiment met elkaar had verbonden. Ik had oorspronkelijk twee weerstanden van 100 ohm samen willen aansluiten om de weerstand van 200 ohm te evenaren die ik nodig had om mijn leds te beschermen. In plaats van ze in serie te bedraden, zoals het zou moeten zijn, heb ik mijn weerstanden parallel bedraad (had ik al gezegd dat ik beginner ben met weerstanden?) Dus mijn weerstanden gaven slechts 50 Ohm weerstand - wat blijkbaar goed werkte op mijn LED's in de korte duur van het experiment. Als er te veel stroom naar de LED's gaat, zouden ze op de lange termijn waarschijnlijk doorbranden. (Bedankt beanwaur en shark500 voor het erop wijzen.)

Ik nam mijn weerstanden en plaatste ze voor de positieve kabel van de eerste LED die in serie was bedraad en haakte ze aan de batterij en nogmaals, er was LED-licht!

Met drie verschillende combinaties van LED's en batterijvoedingen en geen rookwolken van plastic toch zag het er goed uit - afgezien van mijn kleine verwarring tussen bedradingsweerstanden in serie en parallel.

Stap 8: Meerdere LED's parallel aansluiten

In tegenstelling tot in serie geschakelde leds, gebruiken parallel geschakelde leds één draad om alle positieve elektroden van de leds die u gebruikt aan te sluiten op de positieve draad van de voeding en een andere draad om alle negatieve elektroden van de leds die u gebruikt aan te sluiten op de negatieve draad van de voeding. Parallelle bedrading heeft een aantal duidelijke voordelen ten opzichte van seriële bedrading.

Als u een hele reeks LED's parallel bedraadt in plaats van de aan hen geleverde stroom tussen hen te verdelen, delen ze het allemaal. Dus een 12V-batterij die is aangesloten op vier 3V-LED's in serie, zou 3V verdelen over elk van de LED's. Maar diezelfde 12V-batterij die is aangesloten op vier 3V-LED's parallel, zou de volledige 12V leveren aan elke LED - genoeg om de LED's zeker door te branden!

Parallelle bedrading van LED's maakt het mogelijk dat veel LED's slechts één laagspanningsvoeding delen. We kunnen dezelfde vier 3V-leds nemen en ze parallel aansluiten op een kleinere voeding, bijvoorbeeld twee AA-batterijen die in totaal 3V uitdoen en elk van de leds krijgt de 3V die ze nodig hebben.

Kortom, seriële bedrading verdeelt de totale voeding over de leds. Parallel bedraden betekent dat elke LED de totale spanning ontvangt die de voeding afgeeft.

En tot slot, slechts enkele waarschuwingen ... parallelle bedrading voert uw voeding sneller leeg dan dingen in serie bedraden omdat ze uiteindelijk meer stroom uit de voeding halen. Het werkt ook alleen als alle LED's die u gebruikt exact dezelfde voedingsspecificaties hebben. Combineer en combineer GEEN verschillende soorten / kleuren LED's bij parallelle bedrading.

OK, nu op om het ding echt te doen.

Ik besloot om twee verschillende parallelle opstellingen te doen.

De eerste die ik probeerde, was zo eenvoudig als het maar kon zijn - slechts twee 1, 7 V LED's parallel aangesloten op een enkele 1, 5 V AA-batterij. Ik heb de twee positieve elektroden op de leds aangesloten op de positieve draad die uit de batterij komt en de twee negatieve elektroden op de leds op de negatieve draad die uit de batterij komt. De 1.7V LED's hadden geen weerstand nodig omdat de 1.5V van de batterij voldoende was om de LED aan te steken, maar niet meer dan de LED-spanning - dus er was geen risico om hem uit te branden. (Deze opstelling is niet afgebeeld)

Beide 1.7V LED's waren verlicht door de 1.5V voeding, maar vergeet niet dat ze meer stroom van de batterij haalden en daardoor de batterij sneller leeg zouden laten lopen. Als er meer LED's op de batterij zouden zijn aangesloten, zouden ze nog meer stroom uit de batterij halen en deze nog sneller leegmaken.

Voor de tweede opstelling besloot ik om alles wat ik had geleerd samen te voegen en de twee LED's parallel aan mijn 9V-voeding te verbinden - zeker te veel sap voor de LED's alleen, dus ik zou zeker een weerstand moeten gebruiken.

Om erachter te komen welke waarde ik moet gebruiken, ging ik terug naar de vertrouwde formule - maar aangezien ze parallel zijn aangesloten, is er een kleine verandering in de formule als het gaat om de stroom - I.

R = (V1 - V2) / I

waar:
V1 = voedingsspanning
V2 = LED-spanning
I = LED-stroom (we hadden 20 mA gebruikt in onze andere berekeningen, maar aangezien bedrading van LED's parallel meer stroom trekt, moest ik de stroom die één LED trekt, vermenigvuldigen met het totale aantal LED's dat ik gebruikte. 20 mA x 2 = 40 mA of 0, 04 A.

En mijn waarden voor de formule waren deze keer:

R = (9V - 1, 7V) / .04A
R = 182, 5 Ohm

Nogmaals, aangezien het variëteitpakket niet met die exacte waarde-weerstand kwam, probeerde ik de twee 100 Ohm-weerstanden in serie gebundeld te gebruiken om 200 Ohm weerstand te maken. Ik herhaalde uiteindelijk gewoon de fout die ik in de laatste stap opnieuw maakte en bedraadde ze per ongeluk parallel aan elkaar en dus leverden de twee 100 Ohm-weerstanden slechts 50 Ohm weerstand op. Nogmaals, deze LED's waren bijzonder vergevingsgezind voor mijn fout - en nu heb ik een waardevolle les geleerd over bedradingsweerstanden in serie en parallel.

Nog een laatste opmerking over het parallel bedraden van LED's - terwijl ik mijn weerstand voor beide LED's plaats, is het raadzaam om voor elke LED een weerstand te plaatsen. Dit is de veiligere en betere manier om leds parallel met weerstanden te bedraden - en zorgt er ook voor dat je niet de fout maakt die ik per ongeluk heb gemaakt.

De 1.7V LED's aangesloten op de 9V batterij lichtten op - en mijn kleine avontuur in LED-land was voltooid.

Stap 9: Extrapolatie

Hoewel ik niet echt iets anders heb gemaakt dan een paar brandende LED's, kan deze informatie worden gebruikt om allerlei leuke dingen te maken!

De afhaalconcepten waren hopelijk:
- Voed een hele reeks verschillende waarde-LED's met dezelfde basisprincipes.

- Zoek uit wat de positieve elektrode is en wat de negatieve elektrode van een LED is door ernaar te kijken en deze te testen.

- Gebruik weerstanden of combinaties van weerstanden die in serie of parallel zijn geschakeld om de juiste hoeveelheid stroom aan de LED te leveren.

- Maak berekeningen om te bepalen welke weerstand nodig is met behulp van de formule of door websites te gebruiken die het voor u doen.

- Draad-LED's in serie of parallel afhankelijk van de toepassing.

- Laat LED's oplichten!

Dit was de meest basale doorloop voor LED's die mogelijk was - en ik heb onderweg heel veel geleerd. LED-arrays en bedradingsschema's kunnen aanzienlijk gecompliceerder worden - maar voor het grootste deel zijn LED's vrij eenvoudig om mee te werken, en met relatief weinig kennis kon ik ze verlichten - allemaal als ik een beetje te veel sap stuurde tegen het einde van het experiment. Ik ben nu niet bang voor de LED. Zij zijn mijn vrienden.