LEDs für Anfänger

Diese Anleitung zeigt, wie Sie eine oder mehrere LEDs auf einfache und übersichtliche Weise verkabeln. Sie haben noch nie mit LEDs gearbeitet und wissen nicht, wie Sie sie verwenden sollen? Es ist in Ordnung, ich auch nicht.

*** Wenn Sie zuvor LEDs verkabelt haben, erscheint diese Erklärung möglicherweise zu simpel. Betrachten Sie sich als gewarnt. ***

Schritt 1: Holen Sie sich einige LEDs

Ich war also nicht ganz ehrlich - ich habe schon ein- oder zweimal LEDs für einfache Anwendungen verwendet, aber ich wusste nie wirklich, was ich tat, und da so viele Projekte zu Lehrmaterialien LEDs verwenden, dachte ich, ich könnte mich selbst unterrichten und posten darüber auch.

Ich weiß, dass es bereits viele Projekte gibt, die Informationen zum Verdrahten von LEDs für einfache Projekte enthalten - LED Throwies, LED Beginner Project: Teil 2 und 9v LED-Taschenlampe - die beste Evarrr!, Aber ich denke, dass es noch eine Verwendung geben könnte Hier finden Sie eine detaillierte schrittweise Erklärung der Grundlagen von LEDs für alle, die sie verwenden können.

Der erste Schritt bestand darin, einige Vorräte zu kaufen und herauszufinden, womit ich experimentieren müsste. Für dieses Projekt bin ich zu Radioshack gegangen, weil es in der Nähe ist und viele Leute Zugang dazu haben - aber seien Sie gewarnt, dass ihre Preise für diese Art von Sachen wirklich hoch sind und es alle Arten von kostengünstigen Orten gibt, um LEDs online zu kaufen.

Um eine LED zum Leuchten zu bringen, benötigen Sie mindestens die LED selbst und ein Netzteil. Nach dem, was ich von anderen LED-Anweisungen gelesen habe, ist die Verkabelung in einem Widerstand fast immer eine gute Idee.

Wenn Sie mehr über diese Materialien erfahren möchten, lesen Sie diese Wikipedia-Einträge:
LEDs
Netzteil
Widerstände

Materialien:

LEDs - Ich habe im Grunde nur in die Schublade von Radioshack gegriffen und alles herausgezogen, was nicht mehr als 1 oder 2 US-Dollar pro LED war. Ich habe:

2760307 5 mm rote LED 1, 7 V.
2760351 5MM gelbe LED 2, 1 V.
2760036 Blinker rote LED 5 V.
2760041 2er Pack rote LED 2, 6 V.
2760086 Jumbo Red LED 2.4V

Stromversorgung - Ich wusste wirklich nicht, was ich brauchen würde, um sie mit Strom zu versorgen, also kaufte ich einige 9-V-Batterien und einige 1, 5-V-AAs. Ich dachte mir, das würde es mir ermöglichen, genug verschiedene Spannungskombinationen zu kombinieren, um etwas zum Leuchten zu bringen - oder zumindest diese kleinen Saugnäpfe in einer stinkenden Plastikrauchwolke auszubrennen.

Widerstände - Auch hier war ich mir nicht sicher, was ich an Widerständen brauchen würde. Da ich eine ganze Reihe verschiedener LEDs mit verschiedenen Spannungen bekam, wusste ich, dass ich ein paar verschiedene Arten von Widerständen benötigen würde, also kaufte ich mir gerade eine Vielzahl von 1/2 Watt Carbon Film Resistors (2710306).

Ich sammelte eine Lötpistole, Lötmittel, eine Spitzzange, eine elektrische Zange, einen Primärdraht und ein elektrisches Klebeband, da ich dachte, dass sie nützlich sein könnten.

Schritt 2: Die LED

LEDs gibt es in verschiedenen Größen, Helligkeiten, Spannungen, Farben und Strahlmustern, aber die Auswahl bei Radioshack ist ziemlich klein, und so habe ich nur ein paar verschiedene LEDs ausgewählt, die sie in einigen verschiedenen Helligkeiten und Spannungen hatten. Ich verfolgte genau, welche LED welche Spannung war, weil ich nicht versehentlich zu viel Strom durch eine der Niederspannungs-LEDs senden wollte.

Das erste, was ich mit den LEDs gemacht habe, war herauszufinden, welcher Draht (Elektrode genannt) positiv und welcher negativ war. Im Allgemeinen ist der längere Draht die positive Elektrode und der kürzere Draht die negative Elektrode.

Sie können auch einen Blick in die LED selbst werfen und sehen, was los ist. Das kleinere der Metallteile in der LED wird mit der positiven Elektrode verbunden und das größere ist die negative Elektrode (siehe Bild unten). Aber seien Sie gewarnt - bei den LEDs, die ich aufgenommen habe, war dies nicht immer der Fall, und bei einigen LEDs war die längere Elektrode negativ, wenn sie positiv sein sollte. Gehen Sie Figur - es ist in Ordnung, wenn es nicht aufleuchtete, drehte ich es einfach herum.

Sobald ich wusste, was positiv und was negativ war, musste ich mich nur noch an die Spannung jeder LED erinnern.

Alle meine LEDs haben einen Strom von 20 mA empfohlen. 20 mA sind Standard für die meisten LEDs.

Schritt 3: Stromversorgung

Um die Netzteile herzustellen, habe ich nur einen Draht an die Enden der Batterien gelötet, die ich gekauft hatte, damit ich die LEDs leicht daran befestigen konnte. Die 9-V-Batterie diente als meine 9-V-Stromversorgung, eine AA-Batterie als 1, 5-V-Stromversorgung und drei zusammen gebündelte AA-Batterien als 4, 5-V-Batterie (1, 5 V + 1, 5 V + 1, 5 V = 4, 5 V). Ich habe keine Krokodilklemmen an den Enden des Drahtes verwendet, aber sie wären hier hilfreich gewesen.

Schritt 4: Widerstände

Ich habe das Sortiment geöffnet und festgestellt, dass Widerstände nicht mit dem Wert gekennzeichnet sind, den sie haben. Die Packung enthielt eine ganze Reihe verschiedener Widerstände von 100 Ohm bis 1 Meg Ohm, also machte ich mich auf den Weg, um zu sehen, was was war. Als ich mich online umgesehen habe, habe ich festgestellt, dass alle Widerstände ein Codierungssystem haben, das Ihnen sagt, welchen Wert sie haben.

Auf zwei Seiten wird ausführlich erläutert, wie Widerstandswerte berechnet werden.

Mach es selbst
oder
Habe es für dich getan

Ich werde in den nächsten Schritten die Beispiele durchgehen, wie ich die Werte selbst berechnet habe, wenn ich mit der Verkabelung meiner LEDs beginne.

Vorerst habe ich nur ihre kleinen farbigen Streifen bewundert und versucht, nur eine LED zum Leuchten zu bringen.

Schritt 5: Eine LED, kein Widerstand

Ich dachte, ich würde so einfach wie möglich anfangen - nur eine LED ohne Widerstand. Zuerst musste ich entscheiden, welche Stromquelle ich verwenden und welche LED aufleuchten sollte. Dies mag offensichtlich erscheinen, aber dies war mein erstes Mal, also könnte ich so klar wie möglich sein ...

LEDs benötigen eine ausreichende Spannung, um sie zu beleuchten. Manchmal, wenn Sie ihnen zu wenig Spannung geben, leuchten sie überhaupt nicht, manchmal leuchten sie bei niedriger Spannung nur schwach. Zu viel Spannung ist schlecht und kann die LED sofort durchbrennen.

Idealerweise soll die Spannung der LED mit der Spannung Ihres Netzteils übereinstimmen oder sogar etwas niedriger sein. Um dies zu tun, können Sie einige Dinge tun: Ändern Sie Ihre Versorgungsspannung, ändern Sie die LED, die Sie verwenden, oder Sie können einen Widerstand verwenden, der es Ihnen ermöglicht, ein Netzteil mit höherer Spannung und einer LED mit niedrigerer Spannung zu verwenden.

Im Moment wollte ich nur eines zum Leuchten bringen, also entschied ich mich für das Netzteil mit der niedrigsten Spannung - die einzelne AA-Batterie, die 1, 5 V ausgibt.

Ich habe mich für die rote 1, 7-V-LED entschieden, da die Batterie 1, 5 V ausgibt, und ich wusste, dass ich die LED nicht mit zu viel Strom ausschalten würde.

Ich wickelte meinen positiven Draht von der Batterie zur positiven Elektrode der LED und wickelte den negativen Draht von der Batterie zur negativen Elektrode und Presto - lass es LED-Licht geben!

Dieses erste Experiment war ziemlich einfach durchzuführen - nur ein wenig Drahtverdrillung und genügend Wissen, um zu wissen, dass das 1, 5-V-Netzteil die 1, 7-V-LED ohne Widerstand beleuchten würde.

Schritt 6: Eine LED mit einem Widerstand

Es war nur ein Zufall, dass ich eine LED mit 1, 7 V gekauft habe und dass sie schließlich ohne Widerstand von meinem 1, 5-V-Netzteil gespeist werden konnte. Für dieses zweite Setup habe ich mich für die Verwendung derselben LED entschieden, aber meine Stromversorgung für die drei miteinander verdrahteten AA-Batterien, die 4, 5 V ausgeben - genug Strom, um meine 1, 7 V-LED durchzubrennen, sodass ich einen Widerstand verwenden müsste.

Um herauszufinden, welcher Widerstand verwendet werden soll, habe ich die Formel verwendet:
R = (V1 - V2) / I.

wo:
V1 = Versorgungsspannung
V2 = LED-Spannung
I = LED-Strom (normalerweise 20 mA, was 0, 02 A entspricht)

Jetzt sind viele Taschenrechner online, die dies für Sie erledigen - und viele andere Lehrmaterialien bezeichnen dies als gut, aber die Mathematik ist wirklich nicht zu schwierig, und deshalb wollte ich die Berechnung selbst durchgehen und verstehen, was los ist .

Wieder ist meine LED 1, 7 V, sie benötigt 20 mA (das sind 0, 02 A) Strom und meine Versorgung beträgt 4, 5 V. Die Mathematik ist also ...

R = (4, 5 V - 1, 7 V) / 0, 02 A.
R = 140 Ohm

Als ich wusste, dass ich einen Widerstand von 140 Ohm brauchte, um die richtige Spannung an die LED zu bringen, schaute ich in mein Sortiment an Widerständen, um zu sehen, ob ich den richtigen finden konnte.

Um den Wert eines Widerstands zu kennen, muss der Code aus den Farbbändern am Widerstand selbst gelesen werden. Das Paket wurde nicht mit einem 140-Ohm-Widerstand geliefert, sondern mit einem 150-Ohm-Widerstand. Es ist immer besser, den nächstgelegenen Widerstand zu verwenden, der größer ist als der von Ihnen berechnete. Wenn Sie einen niedrigeren Wert verwenden, kann Ihre LED durchbrennen.

Um den Farbcode herauszufinden, zerlegen Sie im Grunde die ersten beiden Ziffern des Widerstandswerts. Multiplizieren Sie die ersten beiden Ziffern mit der dritten Ziffer und weisen Sie dann die vierte Ziffer als Toleranzindikator zu. Das klingt viel schwieriger als es wirklich ist.

Ein 150-Ohm-Widerstand sollte den folgenden Farbcode haben ...

Braun, weil die erste Ziffer im Wertwiderstand, die ich brauchte, 1 ist
Grün, weil die fünfte Ziffer 5 ist
Braun, denn um auf 150 zu kommen, muss man eine 0 bis 15 addieren, um auf 150 zu kommen.
Gold - die Widerstände, die ich bekommen habe, haben alle eine Toleranz von 5% und 5% werden durch Gold dargestellt

Überprüfen Sie den obigen Link auf der Decoderseite, wenn dies keinen Sinn ergibt.

Ich schaute durch alle Widerstände, fand den braunen, grünen, braunen, goldenen und verdrahtete ihn in einer Linie an der positiven Elektrode der LED. (Wenn Sie einen Widerstand an einer LED verwenden, sollte dieser vor der LED an der positiven Elektrode platziert werden.)

Tief und siehe da, die LED leuchtet wieder. Der 150-Ohm-Widerstand hat verhindert, dass die 4, 5-V-Stromversorgung die 1, 7-V-LED erreicht, sodass sie sicher aufleuchtet und nicht durchbrennt.

Dies ist nur der Prozess, den ich durchlaufen habe, um herauszufinden, welchen Widerstand ich mit meiner speziellen LED und meinem speziellen Netzteil verwenden soll. Mit der obigen Formel können Sie ganz einfach herausfinden, welchen Wert der Widerstand für die LED und die Stromquelle verwenden soll, die Sie gerade verwenden.

Schritt 7: Mehrere LEDs in Reihe schalten

Nachdem ich nun wusste, wie man eine LED mit verschiedenen Kombinationen von LED-Spannungen und Netzteilen verdrahtet, war es an der Zeit zu untersuchen, wie mehrere LEDs aufleuchten. Wenn Sie mehr als eine LED an ein Netzteil anschließen, gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, sie in Reihe zu schalten, und die zweite darin, sie parallel zu verdrahten.

Eine ausführliche Erklärung zum Unterschied zwischen Serien und Parallel finden Sie auf dieser Seite. Ich werde zuerst die Verdrahtungs-LEDs in Reihe behandeln.

In Reihe geschaltete LEDs sind Ende an Ende verbunden (die negative Elektrode der ersten LED ist mit der positiven Elektrode der zweiten LED verbunden, und die negative Elektrode der zweiten LED ist mit der positiven Elektrode der dritten LED verbunden und so weiter und so fort. ..). Der Hauptvorteil der Reihenschaltung besteht darin, dass die Gesamtspannung der Stromquelle auf alle LEDs verteilt wird. Das heißt, wenn ich eine 12-V-Autobatterie hätte, könnte ich 4, 3-V-LEDs mit Strom versorgen (an jeder von ihnen einen Widerstand anbringen). Hypothetisch könnte dies auch funktionieren, um 12, 1V LEDs zu versorgen; 6, 2 V LEDs; oder sogar 1 12V LED, wenn so etwas existiert.

Ok, versuchen wir, 2 2, 6-V-LEDs in Reihe mit dem 9-V-Netzteil zu schalten und die Mathematik durchzuarbeiten.

R = (9 V - 5, 2 V) / 0, 02 A.
R = 190 Ohm
Nächster höherer Widerstandswert - 200 Ohm

Jetzt kam das Sortenpaket von Widerständen nicht mit einem 190- oder 200-Ohm-Widerstand, sondern mit anderen Widerständen, mit denen ich einen 200-Ohm-Widerstand herstellen konnte. Genau wie LEDs können Widerstände entweder in Reihe oder parallel miteinander verdrahtet werden (eine Erklärung zum parallelen Verdrahten finden Sie im nächsten Schritt).

Wenn Widerstände mit demselben Wert in Reihe geschaltet sind, addieren Sie ihren Widerstand. Wenn Widerstände mit demselben Wert parallel miteinander verdrahtet sind, teilen Sie den Wert des Widerstands durch die Anzahl der miteinander verdrahteten Widerstände.

Im einfachsten Sinne entsprechen zwei in Reihe geschaltete 100-Ohm-Widerstände einem 1 200-Ohm-Widerstand (100 + 100 = 200). Zwei parallel miteinander verdrahtete 100-Ohm-Widerstände entsprechen einem 50-Ohm-Widerstand (100/2 = 50).

Leider habe ich diesen wichtigen Punkt gelernt, nachdem ich meine Widerstände für das Experiment miteinander verdrahtet hatte. Ich wollte ursprünglich zwei 100-Ohm-Widerstände miteinander verbinden, um den 200-Ohm-Widerstand zu erreichen, den ich zum Schutz meiner LEDs benötigte. Anstatt sie wie in Reihe geschaltet zu schalten, verdrahtete ich meine Widerstände parallel (habe ich schon erwähnt, dass ich Anfänger mit Widerständen bin?). Meine Widerstände lieferten also nur 50 Ohm Widerstand - was anscheinend bei meinen LEDs in Ordnung war die kurze Dauer des Experiments. Wenn zu viel Strom an die LEDs gelangt, werden sie wahrscheinlich langfristig durchgebrannt. (Danke Beanwaur und Shark500 für den Hinweis.)

Ich nahm meine Widerstände und platzierte sie vor der positiven Leitung der ersten LED, die in Reihe geschaltet war, und schloss sie an die Batterie an, und wieder gab es LED-Licht!

Mit drei verschiedenen Kombinationen von LEDs und Batteriestromversorgungen und ohne Plastikrauchwolken sah es noch gut aus - abgesehen von meiner kleinen Verwirrung zwischen Schaltwiderständen in Reihe und parallel.

Schritt 8: Mehrere LEDs parallel verkabeln

Im Gegensatz zu in Reihe geschalteten LEDs verwenden parallel geschaltete LEDs einen Draht, um alle positiven Elektroden der verwendeten LEDs mit dem positiven Draht des Netzteils zu verbinden, und verwenden einen anderen Draht, um alle negativen Elektroden der LEDs, die Sie verwenden, zu verbinden das Minuskabel des Netzteils. Die Parallelverdrahtung hat einige deutliche Vorteile gegenüber der Reihenverdrahtung.

Wenn Sie eine ganze Reihe von LEDs parallel schalten, anstatt die ihnen zugeführte Leistung auf diese aufzuteilen, teilen sich alle diese. Eine 12-V-Batterie, die mit vier 3-V-LEDs in Reihe geschaltet ist, würde also 3 V an jede der LEDs verteilen. Dieselbe 12-V-Batterie, die parallel an vier 3-V-LEDs angeschlossen ist, liefert die vollen 12 V an jede LED - genug, um die LEDs sicher auszubrennen!

Durch die parallele Verdrahtung von LEDs können viele LEDs nur eine Niederspannungsversorgung gemeinsam nutzen. Wir könnten dieselben vier 3-V-LEDs nehmen und sie parallel zu einem kleineren Netzteil verdrahten, beispielsweise zwei AA-Batterien, die insgesamt 3 V verbrauchen, und jede der LEDs würde die benötigten 3 V erhalten.

Kurz gesagt, die Reihenschaltung teilt die gesamte Stromversorgung zwischen den LEDs auf. Eine parallele Verdrahtung bedeutet, dass jede LED die Gesamtspannung empfängt, die das Netzteil ausgibt.

Und schließlich nur ein paar Warnungen ... Durch die parallele Verkabelung wird Ihr Netzteil schneller entladen als durch die Reihenschaltung, da sie am Ende mehr Strom aus dem Netzteil ziehen. Dies funktioniert auch nur, wenn alle von Ihnen verwendeten LEDs genau die gleichen Leistungsspezifikationen haben. Mischen Sie NICHT verschiedene Arten / Farben von LEDs, wenn Sie parallel verdrahten.

OK, jetzt geht es dazu, das Ding tatsächlich zu machen.

Ich habe mich für zwei verschiedene parallele Setups entschieden.

Der erste, den ich ausprobierte, war so einfach wie möglich - nur zwei 1, 7-V-LEDs, die parallel zu einer einzelnen 1, 5-V-AA-Batterie geschaltet waren. Ich habe die beiden positiven Elektroden an den LEDs mit dem positiven Kabel der Batterie verbunden und die beiden negativen Elektroden der LEDs mit dem negativen Kabel der Batterie verbunden. Die 1, 7-V-LEDs benötigten keinen Widerstand, da die von der Batterie kommenden 1, 5 V ausreichten, um die LED zu beleuchten, jedoch nicht mehr als die LED-Spannung - es bestand also keine Gefahr, dass sie durchbrennt. (Dieser Aufbau ist nicht abgebildet)

Beide 1, 7-V-LEDs wurden von der 1, 5-V-Stromversorgung beleuchtet. Denken Sie jedoch daran, dass sie mehr Strom aus der Batterie ziehen und somit die Batterie schneller entladen würden. Wenn mehr LEDs an die Batterie angeschlossen wären, würden sie noch mehr Strom aus der Batterie ziehen und diese noch schneller entladen.

Für das zweite Setup habe ich beschlossen, alles, was ich gelernt habe, zusammenzufügen und die beiden LEDs parallel zu meinem 9-V-Netzteil zu verdrahten - sicherlich zu viel Saft für die LEDs allein, sodass ich auf jeden Fall einen Widerstand verwenden müsste.

Um herauszufinden, welchen Wert ich verwenden sollte, ging ich zurück zur vertrauenswürdigen Formel - aber da sie parallel verdrahtet wurden, gibt es eine geringfügige Änderung der Formel, wenn es um den Strom geht - I.

R = (V1 - V2) / I.

wo:
V1 = Versorgungsspannung
V2 = LED-Spannung
I = LED-Strom (wir hatten in unseren anderen Berechnungen 20 mA verwendet, aber da die parallele Verdrahtung von LEDs mehr Strom zieht, musste ich den Strom, den eine LED zieht, mit der Gesamtzahl der von mir verwendeten LEDs multiplizieren. 20 mA x 2 = 40 mA oder 0, 04A.

Und meine Werte für die Formel waren diesmal:

R = (9 V - 1, 7 V) / 0, 04 A.
R = 182, 5 Ohm

Da das Varieté-Pack nicht genau mit diesem Widerstand geliefert wurde, habe ich versucht, die beiden in Reihe gebündelten 100-Ohm-Widerstände zu verwenden, um einen Widerstand von 200 Ohm zu erzielen. Am Ende wiederholte ich nur den Fehler, den ich im letzten Schritt gemacht hatte, und verdrahtete sie versehentlich parallel, sodass die beiden 100-Ohm-Widerstände nur 50 Ohm Widerstand lieferten. Auch diese LEDs haben meinen Fehler besonders verzeiht - und jetzt habe ich eine wertvolle Lektion über die Verdrahtung von Widerständen in Reihe und parallel gelernt.

Ein letzter Hinweis zur parallelen Verdrahtung von LEDs - während ich meinen Widerstand vor beide LEDs stelle, wird empfohlen, vor jeder LED einen Widerstand zu platzieren. Dies ist der sicherere und bessere Weg, LEDs parallel zu Widerständen zu verdrahten - und stellt auch sicher, dass Sie nicht den Fehler machen, den ich versehentlich gemacht habe.

Die an die 9-V-Batterie angeschlossenen 1, 7-V-LEDs leuchteten auf - und mein kleines Abenteuer im LED-Land war abgeschlossen.

Schritt 9: Extrapolation

Obwohl ich am Ende nichts anderes als ein paar beleuchtete LEDs gemacht habe, können diese Informationen verwendet werden, um alle möglichen coolen Dinge zu machen!

Die Konzepte zum Mitnehmen waren hoffentlich:
- Versorgen Sie eine ganze Reihe von LEDs mit unterschiedlichen Werten mit denselben Grundprinzipien.

- Finden Sie heraus, was die positive Elektrode und was die negative Elektrode einer LED ist, indem Sie sie betrachten und testen.

- Verwenden Sie Widerstände oder Kombinationen von Widerständen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, um die LED mit der richtigen Leistung zu versorgen.

- Berechnen Sie anhand der Formel oder anhand von Websites, die dies für Sie tun, um festzustellen, welcher Widerstand benötigt wird.

- Verdrahten Sie die LEDs je nach Anwendung in Reihe oder parallel.

- LEDs aufleuchten lassen!

Dies war die grundlegendste Art des Durchgangs für LEDs - und ich habe auf dem Weg viel gelernt. LED-Arrays und Verdrahtungsschemata können erheblich komplizierter werden - aber zum größten Teil sind LEDs ziemlich einfach zu handhaben, und mit relativ wenig Wissen konnte ich sie anzünden - alles, wenn ich etwas zu viel Saft durchschickte sie gegen Ende des Experiments. Ich habe jetzt keine Angst vor der LED. Sie sind meine Freunde.

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