Lysdiod

Lysdiod är en halvledarkomponent som är uppbyggd av en P-N övergång i ett halvledarmaterial där bandgapet avger ljus av en viss våglängd. Den behöver en konstant ström.

Lysdiodsguide

Lysdiodsguide för nybörjare:

En lysdiod är en halvledarkomponent och är uppbyggd av en PN övergång precis som en vanlig diod (LED=Light Emitting Diode). Dvs man måste koppla + till + och - till - för att den skall fungera. Lysdioden har 2 ben. Ett ben är kortare och den är - och kallas också katod. Det längre benet är + och kallas anod. Om benen t.ex skulle vara avklippta kan katoden kännas igen på att kanten på inkapslingen ofta är tillplattad på den sidan, och att katoden vanligen är kopplad till "skålen" eller den största elektroden inuti lysdioden.

Bland annat ELFA säljer lysdioder. Hos de hittar du lysdioder under fliken Optokomponenter

De flesta lysdioder brukar ha ett framspänningsfall på runt 2 volt. Framspänningsfallet är kopplat till vilket färg den har. Exempel, röda lysdioder ligger på 1.6V osv. För att lysdioden skall lysa måste en Ström flyta genom lysdioden. Detta åstakommer man helt enkelt genom att koppla den till en spänning. Men det är sällan man har 1.6V till hands. Vanliga spänningar är 3V, 5V 9V, 12V osv. och kopplar man in så hög spänning på lysdioden går den sönder. Även om man skulle ha exakt 1.6V är det lämpligt att begränsa strömmen genom lysdioden för att öka livslängden radikalt, ifall dom överhuvudtaget håller. Detta sker med hjälp av ett motstånd!

När du tittar i datablad kan vi se många beteckningar, och jag tänkte reda ut dessa:

• IFmax : Den maximala strömmen lysdioden klarar innan den går sönder
• ( (If) : Rekommenderad ström. Jag har bara sett denna beteckning på ELFA dock
• Vf eller V : Lysdiodens spänning. Ex: 1.6V, 2V, 4.9V osv
• mA : Milliampere. 1mA=0.001A Ex: Ifmax=30mA

Kalkylen

Vi vill koppla in en lysdiod i datorn. Våran lysdiod ligger på 1.6V och den vill ha 15 mA för att fungera korrekt. Vi har tillgång till 12V från datorn. Vi måste på något sätt få ett spänningsfall på 10.4V och strömmen skall begränsas till 15 mA.

Steg1: Hur mycket spänning går bort innan den når lysdioden?

12V - 1.6V = 10.4V

10.4V kommer alltså "falla" över motståndet vi skall använda. Vi vet nu att spänningen över motståndet är 10.4 volt. Och enligt Ohms lag (R=U/I) måste vi dela spänningen 10.4 volt med strömmen vi vill ha ha för att få fram den resistans som motsåndet skall ha. Och det gör vi nu

Steg2: Hur mycket ström skall vi "släppa fram". 15 mA i det här exemplet

10.4 / 0.015 = 693 Ω

Det närmaste vi kommer 693 Ω blir 680 eller 820 Ω.

Här har jag kopplat in en Amperemeter för att se att vi har räknat rätt, och det hade vi! Strömmen blev lite högre eftersom vi "bara" hade 680 Ω

(Detta är konstigt, kan någon fixa detta)

http://www.upl.silentwhisper.net/uplfolders/upload0/dioder.jpg

Seriell- och parallellkoppling

Gör ett litet tillägg angående seriell och parallellkoppling. Seriekopplar du 10 st lysdioder som har ett framspänningsfall på 1.6 volt blir det detsamma som att det skall ha 16 volts in och måste beräknas efter det. Har du bara tillgång till 12V kan man tex sätta 5 st LEDs i två rader. Då kommer varje rad behöva 8 V.

Då får man beräkna motståndet som skall sänka spänningen från 12V till 8V samt begränsa strömmen. Notera att man måste ha ett motstånd till varje "rad". Koppla sedan in båda raderna till +12V. Kom ihåg att om en radda drar tex 0.1 A kommer båda två dra 0.2 A från batteriet.

(Detta är konstigt, kan någon fixa detta)

http://upl.silentwhisper.net/uplfolders/upload9/ledguide.jpg

Att koppla lysdioder i serie som skall blinka eller PWM-moduleras skapar nya problem. Om lysdioden släcks helt, kan det uppkomma för höga spänningar för lysdioden pga induktanser i ledningar. Släck därför inte lysdioden helt utan låt den alltid dra några µA (10^-6 A) i släckt läge.

Värmeutveckling i förkopplingsmotståndet

Om man handskas med högre spänningar eller strömmar måste man ibland ta hänsyn till effektutveklingen i motståndet. Och detta görs helt enkelt med formeln:

Effekt = Spänning * Ström (P=U*I)

Om du tex skickar 0.2 A genom ett motstånd som har 10 V över sig blir effekten i detta motstånd 2 watt, och sätter man dit ett på 1/4 W brinner det upp. Så här måste vi köpa ett motstånd på MINST 2 W. Kom ihåg att det är spänningen över motståndet som man skall multiplicera med.