Het is ruim een jaar later nu ik dit draadje voor het eerst zie. Maar voor de toekomstige lezer toch even een reactie.
Van lampen hebben we geleerd dat je daar een bepaald aantal volts op zet, en dan geven ze een bepaalde hoeveelheid licht. Een hogere spanning betekent meer licht, een lagere spanning minder. Dat is voor de meesten een open deur.
Bij LEDs werkt dat niet zo. Als je de spanning over een werkende rode LED meet, zal dat altijd ongeveer 1,8V zijn. Het maakt niet uit of de LED fel brandt of zwak, die spanning verandert niet of nauwelijks. Meet je bij een gele of groene LED, dan zie je dat de spanningen iets hoger zijn, 2,0 respectievelijk 2,1V. En bij witte en blauwe LEDs zit je op ongeveer 3,5V. Het bijzondere is dus dat de spanning niet te maken heeft met de lichtsterkte, maar dat die wel afhangt van de kleur! (En een klein beetje van de fabrikant.)
Wat er wel verandert als een LED feller of minder fel brandt, is de stroom (het aantal ampères of milliampères) door de LED. De meeste LEDs geven het felst licht bij een maximaal toegestane stroom van 20mA. Sommigen geven al licht bij minder dan 1mA, anderen vanaf 2 of 3 mA. Bij meer dan 20mA gaan de meeste LEDs snel kapot. Sommige types gebruiken veel meer, maar die komen we in de modelspoorwereld normaal niet tegen.
Het is daarom van belang de stroom door een LED te regelen. Nu zijn we gewend geen stromen maar spanningen te regelen. Hoe lossen we dat op? En hoe werkt dat dan in bijvoorbeeld de batterij gevoede kerstverlichting van de Action?
Voor hen die zich Mavo 2 natuurkunde herinneren: we hebben de wet van Ohm nodig. Die zegt: spanning gedeeld door stroom is weerstand. Het antwoord wordt dan, dat we een weerstand nodig hebben, want die kan je gebruiken om spanning in stroom te vertalen. Dat ziet er dan zo uit:
We zien hier een spanning (U+), een weerstand, en een LED waar een bepaalde stroom door loopt (I). Hoe werkt dat?
Een voorbeeldje. De spanning is 12V. We willen graag 10mA door de rode LED. Dat is voldoende voor het volgende rekensommetje.
De spanning over een rode LED is ongeveer 1,8V, hadden we eerder vastgesteld. De spanning over de weerstand is wat er over blijft van de voedingsspanning als we de spanning van de LED er vanaf halen. Dat wordt 12V - 1,8V = 10,2V. De stroom door de weerstand is hetzelfde als de stroom door de LED. Nu komt de wet van Ohm: de weerstand is 10,2 Volt / 10 milli-Ampere = 1 kilo-Ohm. Die liggen in mijn bakje, dus dat kan. Let even op dat we in deze wereld altijd rekenen met volts (V), milli-amperes (mA), en kilo-ohms (kOhm).
Een ander voorbeeld. De spanning is 5V en je wilt 3mA door een witte LED laten gaan. Bij een witte LED praten we over 3,5V. De spanning over de weerstand is 5V - 3,5V = 1,5V. De waarde van de weerstand is 1,5V / 3mA = 0,5kOhm. Dat is 500 ohm. In mijn bakje ligt 470 ohm, en dat lijkt er genoeg op. Blijkt nu dat die 3mA nog te fel is, dan kun je bijvoorbeeld de helft proberen: 1,5mA. De weerstand wordt 1,5V / 1,5mA = 1kOhm.
In alle voorbeelden zie je dat we de
waarde van de weerstand gebruiken om de juiste
stroom door de LED te krijgen.
Hoe zit het dan met de Kruidvat/Wibra/Action/Xenos/enzovoort kerstverlichting met een batterijtje zonder weerstand? Batterijtjes zijn gewoon niet zo best als spanningbron. Eigenlijk zit daar al een chemische weerstand ingebouwd. Met een beetje mazzel doet die weerstand wel ongeveer wat je wilt, vooral omdat het bij die eenvoudige kerstverlichting er niet zoveel toe doet hoe gelijkmatig en constant dat nu eigenlijk brandt. Dus lijkt het erop dat deze LEDjes op spanning branden, maar toch branden ze net als alle andere LEDjes gewoon op stroom.
