DIYsteps #8: Όλα Όσα Πρέπει να Ξέρουμε για τα LED

Σε ένα από τα προηγούμενα DIYsteps είδαμε πώς να χρησιμοποιήσουμε το πολύμετρο για να μετρήσουμε την τάση και την ένταση του ρεύματος, καθώς και την αντίστασή του. Επιπλέον, αναφερθήκαμε στις μεθόδους με τις οποίες μπορούμε να επισκευάσουμε ένα χαλασμένο καλώδιο. Στο παρόν άρθρο, θα δούμε ένα από τα πιο συνηθισμένα υλικά για όσους ασχολούνται με τις κατασκευές: τα LED.

Η στήλη μας βγαίνει κάθε Παρασκευή, με νέες προτάσεις για κατασκευές, αλλά και για οτιδήποτε άλλο μπορούμε να κάνουμε από μόνοι μας. Για να δείτε όλους τους οδηγούς του DIYsteps, δεν έχετε παρά να ακολουθήσετε αυτόν τον σύνδεσμο.

LED

Πρώτα από όλα, ας ρίξουμε μια ματιά στο βασικό υλικό του οδηγού: τα φωτάκια LED.

Οι Light Emitting Diods με λίγα λόγια είναι ημιαγωγοί, που όταν τους παρέχεται η απαιτούμενη τάση, εκπέμπουν φως.

Πρακτικά, τα LED είναι μια εναλλακτική πηγή φωτός, που χρησιμοποιεί εντελώς διαφορετική τεχνολογία από άλλες πιο καθιερωμένες επιλογές, με αποτέλεσμα να λύνει αρκετά προβλήματα απόδοσης.

Ωστόσο, το κόστος τους εξακολουθεί να είναι αδικαιολόγητα ακριβό, κυρίως όταν ενσωματώνονται σε λύσεις φωτισμού. Επίσης, είναι αρκετά ευαίσθητα στην αύξηση της τάσης και της θερμοκρασίας.

Όπως και να ‘χει, αυτό που χρειάζεται να ξέρουμε για τα μελλοντικά μας project, είναι τα χαρακτηριστικά των LED.

Επί της ουσίας λοιπόν, κάθε μονάδα έρχεται με 2 ποδαράκια, εκ των οποίων το ένα είναι μακρύτερο από το άλλο. Πρόκειται για τον θετικό (μακρύ ποδαράκι) και τον αρνητικό πόλο (κοντό ποδαράκι).

Υπάρχει μια μικρή περίπτωση – λόγω εργοστασιακού σφάλματος, οι πόλοι να είναι ανάποδα. Αν το καταλάβουμε αυτό και κάνουμε τη σύνδεση σωστά, το LED παραμένει πλήρως λειτουργικό.

Όσον αφορά τα χρώματα και τα μεγέθη, υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία στην αγορά, που θα τη συναντήσουμε ανάλογα με το ποιο κατάστημα επιλέξουμε.

Αν θέλουμε να μάθουμε περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες για τη λειτουργία των LED, αρκεί να ρίξουμε μια ματιά στη Wikipedia.

Τροφοδοσία

Σε οποιαδήποτε DIY κατασκευή χρησιμοποιήσουμε LED, θα πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να τα τροφοδοτήσουμε με ρεύμα.

Για να είμαστε σίγουροι ότι γνωρίζουμε βασικά πράγματα για το ρεύμα, όπως η τάση και η αντίσταση, ας ρίξουμε μια ματιά σε παλαιότερο οδηγό.

Ηλεκτρισμός – Πώς Λειτουργεί το θεμέλιο της Τεχνολογίας

Ο ηλεκτρισμός είναι πιθανότατα η σημαντικότερη εφεύρεση του ανθρώπου, και το θεμέλιο του σύγχρονου πολιτισμού. Όλοι διδαχτήκαμε στο σχολείο το πώς λειτουργεί ο ηλεκτρισμός, αλλά…

Για να τροφοδοτήσουμε σωστά τα LED, πρέπει να γνωρίζουμε τη μάρκα τους, ώστε να ελέγξουμε το data-sheet που δίνει ο κατασκευαστής, και στο οποίο αναγράφει τη βέλτιστη τάση.

Ένα άλλο ζήτημα είναι το πώς θα δώσουμε την τάση. Σε πειραματικό στάδιο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα επαγγελματικό τροφοδοτικό με επιλογέα τάσης.

Εναλλακτικά, την ίδια δουλειά κάνουν και οι μπαταρίες. Έχουμε υπόψη μας πως τα Volt μιας μπαταρίας λειτουργούν αθροιστικά με μια δεύτερη, αν θέλουμε να αυξήσουμε την τάση.

Τέλος, για σταθερές εφαρμογές, η καλύτερη λύση είναι ένα τροφοδοτικό πρίζας, με έξοδο στα Volt που χρειαζόμαστε.

Αντιστάσεις

Οι αντιστάσεις είναι απαραίτητες στη σύνδεση πολλαπλών LED σε μια εφαρμογή, ή όταν δεν μπορούμε να δώσουμε την ακριβή τάση που χρειάζονται. Ο κύριος λόγος ύπαρξής τους είναι να περιορίζουν το ρεύμα.

Ανάλογα με τα χρώματα που έχουν πάνω, μπορούμε να υπολογίζουμε την τιμή τους.

Το μόνο που πρέπει εκ των προτέρων να γνωρίζουμε είναι ότι, αν συνδέσουμε τις αντιστάσεις σε σειρά, τότε η τιμή τους αθροίζεται, ενώ αν τις συνδέσουμε παράλληλα, ισχύει ένας ειδικός τύπος.

Η δεύτερη περίπτωση είναι αρκετά σπάνια σε project αρχαρίων, οπότε δεν θα τη χρειαστούμε.

Πιθανές Συνδεσμολογίες

Να τονίσουμε ότι ο δικός μας εξοπλισμός και τα δικά μας υλικά είναι πολύ πιθανόν να μην είναι ίδια με τα δικά σας. Εμείς επιλέξαμε για τις ανάγκες του οδηγού να δουλέψουμε σε ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό και με δύο LED που δέχονται 2.1V.

Εσείς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μπαταρίες για την τροφοδοσία των LED, ή οποιονδήποτε άλλον τρόπο επιθυμείτε.

Στο πρώτο παράδειγμα, συνδέσαμε το τροφοδοτικό με τα άκρα ενός εκ των δύο LED και δώσαμε τάση χαμηλότερη από την απαιτούμενη (1.7V).

Όπως βλέπουμε, παρότι το φωτάκι άναψε, όταν η τάση έγινε η προτεινόμενη, η απόδοσή του ήταν ασύγκριτα καλύτερη.

Στο υπάρχον σύστημα προσθέσαμε άλλο ένα παράλληλο LED, και ανάψανε και τα δύο κανονικά.

Το αμέσως επόμενο που δοκιμάσαμε ήταν να συνδέσουμε σε σειρά το πρώτο LED με το δεύτερο, κρατώντας την τάση σταθερή. Το αποτέλεσμα ήταν να σβήσουν τα πάντα, γιατί πλέον τα 2.1V έπρεπε να μοιραστούν ανάμεσα στις δύο μονάδες.

Ανεβάζοντας την τάση στα 3.9V, τα LED άναψαν κανονικά και στην πλήρη τους απόδοση.

Και η αντίσταση πού χρησιμεύει;

Έτσι όπως είναι τώρα το κύκλωμα, αν τραβήξουμε το δεύτερο LED, τότε το πρώτο θα καταστραφεί (θα καεί, όπως λέμε), λόγω υπέρτασης. Θυμίζουμε ότι στο σύστημα δώσαμε 3.9V, έναντι των 2.1V που αντέχει το ένα LED μεμονωμένα.

Για τον λόγο αυτόν, σε περιπτώσεις που η τάση δεν είναι ρυθμιζόμενη, αλλά είναι επικίνδυνη για τα υλικά μας, χρησιμοποιούμε τις αντιστάσεις.

Η μέθοδος για την επιλογή της αντίστασης που χρειαζόμαστε είναι αρκετά απλή και πηγάζει από έναν τύπο.

R= (V1-V2)/I

R είναι η τιμή της αντίστασης που ψάχνουμε. Ι είναι η ένταση του ρεύματος (συνήθως 0,02Α είναι αρκετά), και V1-V2 είναι η διαφορά δυναμικού.

Για να βρούμε τη διαφορά δυναμικού, αφαιρούμε την τάση που χρειάζεται το υλικό μας, από την τάση που σκοπεύουμε εμείς να δώσουμε.

Επομένως, κρατώντας σταθερές τις τιμές του προηγούμενου παραδείγματος, αν δώσουμε 3.9V, τότε αφαιρώντας τα 2.1V του LED, προκύπτει διαφορά δυναμικού 1.8V.

Έπειτα, διαιρούμε με την ένταση του ρεύματος (0,02Α). Ο τύπος μας γίνεται κάπως έτσι:

R= (3.9 - 2.1) / 0.02 = 90

Έτσι, θα πρέπει να έχουμε μια αντίσταση 90 Ohm.

Στο σημείο αυτό να πούμε ότι δεν έχει μεγάλη σημασία η ακρίβεια στις μεγάλες τιμές, και γι' αυτό εμείς βάλαμε μια αντίσταση των 100 Ohm.

Ναι! Δεν είχαμε πιο μεγάλη σε αυτήν την τιμή…

Όπως βλέπουμε, το LED άναψε κανονικά.

Εσείς σας ενδιαφέρουν οι κατασκευές με LED;

Έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ LED, είτε για να πειραματιστείτε, είτε ως λύση φωτισμού; Έχετε απορίες για το πώς πρέπει να τα συνδέσετε; Γράψτε μας στα σχόλια.

Σε επόμενους οδηγούς της στήλης DIYsteps θα δούμε κάποιες συναρπαστικές εφαρμογές των LED, τις οποίες πιθανώς καν να μην φαντάζεστε.