LED diódy pre začiatočníkov: zapojenie, polarita, rezistor a praktické výpočty
Pridané 29.08.2011 16:02:00 Počet zobrazení 105862
Ako správne zapojiť LED diódu? Vysvetlíme polaritu, anódu a katódu, napätie a prúd LED, výpočet rezistora, sériové a paralelné zapojenie aj chladenie výkonových LED.
LED diódy pre začiatočníkov: zapojenie, polarita, rezistor a praktické výpočty
LED dióda patrí medzi najpoužívanejšie elektronické súčiastky. Nájdeme ju v kontrolkách, osvetlení, elektronických zariadeniach, automobiloch aj v jednoduchých domácich projektoch.
Zapojenie jednej LED vyzerá jednoducho, ale pri nesprávnej polarite, príliš vysokom prúde alebo nevhodnom napájaní ju môžeme veľmi rýchlo poškodiť.
V tomto návode si vysvetlíme, ako LED funguje, ako rozoznať anódu a katódu, aké napätie a prúd potrebuje, ako vypočítať správny rezistor a ako zapojiť viac LED diód. Pozrieme sa aj na 12 V LED, výkonové LED, chladiče a praktické meranie multimetrom.
Čo je LED dióda a ako funguje?
Skratka LED pochádza z anglického názvu Light Emitting Diode, teda svetlo emitujúca dióda.
Ide o polovodičovú súčiastku, ktorá pri prechode elektrického prúdu v správnom smere vyžaruje svetlo. Na rozdiel od klasickej žiarovky nemá rozžeravené vlákno – svetlo vzniká priamo v polovodičovej štruktúre.
Kompletnú ponuku nájdete v kategórii LED diódy a lasery.
Ako zistiť polaritu LED – anóda a katóda
Klasická LED má dva vývody a na rozdiel od rezistora má polaritu. To znamená, že ju musíme zapojiť správnym smerom.
Pri novej klasickej LED býva spravidla dlhší vývod.
Býva spravidla kratší vývod.
Plochá hrana na tele klasickej LED zvyčajne označuje katódu.
Polaritu možno overiť aj pomocou funkcie testovania diód.
Pri montáži LED do predného panela alebo krabičky sa môžu hodiť objímky a držiaky pre LED diódy.
Aké napätie a prúd potrebuje LED dióda?
Pri LED je dôležité pochopiť jednu vec: nie je to iba súčiastka, ktorá „potrebuje napríklad 3 V“. Pre LED je veľmi dôležitý najmä prúd.
Pri určitom prúde vzniká na LED takzvané priepustné napätie Uf. Jeho hodnota závisí od farby, typu LED, použitej technológie, prúdu aj teploty.
| Farba / typ | Orientačné Uf | Bežný prúd malej LED |
|---|---|---|
| Infračervená | cca 1,1 – 1,5 V | podľa typu |
| Červená | cca 1,8 – 2,2 V | 5 – 20 mA |
| Oranžová / žltá | cca 1,9 – 2,4 V | 5 – 20 mA |
| Zelená | cca 2,0 – 3,2 V | 5 – 20 mA |
| Modrá | cca 2,8 – 3,6 V | 5 – 20 mA |
| Biela | cca 2,8 – 3,6 V | 5 – 20 mA |
| UV | cca 3,0 – 4,0 V | podľa typu |
Aké typy LED diód existujú?
Pod označením LED sa skrýva veľké množstvo rôznych súčiastok. Líšia sa veľkosťou, farbou, výkonom aj spôsobom montáže.
Klasické vývodové LED používané najmä ako kontrolky a indikátory.
Obsahujú viac svetelných čipov a umožňujú vytvárať rôzne farby.
Malé diódy určené na povrchovú montáž na plošný spoj.
Infračervené LED napríklad pre diaľkové ovládanie a senzory.
Ultrafialové LED pre špecializované aplikácie a fluorescenčnú detekciu.
Pracujú s vyšším prúdom a vyžadujú správne napájanie a chladenie.
V ponuke nájdete aj špecifické FLUX LED diódy.
Teplá, neutrálna a studená biela LED
Pri bielych LED sa často stretávame s údajom v kelvinoch (K). Tento údaj opisuje vzhľad bieleho svetla.
Teplá biela s príjemným žltkastým odtieňom.
Neutrálna biela vhodná na univerzálne použitie.
Studená biela s belším až mierne modrastým vzhľadom.
Prečo potrebuje LED predradený rezistor?
Bežnú LED diódu vo väčšine prípadov nemôžeme jednoducho pripojiť na ľubovoľný napäťový zdroj. Po dosiahnutí jej priepustného napätia môže prúd veľmi rýchlo narásť.
Pri malých LED preto používame predradený rezistor, ktorý obmedzí prúd na bezpečnú hodnotu.
Hodnota rezistora nie je univerzálna. Závisí od napätia zdroja, priepustného napätia LED a požadovaného prúdu.
Predradené odpory nájdete v kategórii rezistory.
Ak chcete vedieť viac o farebnom značení alebo výkone rezistorov, pozrite si článok Rezistory a potenciometre pre začiatočníkov.
Vypočítajte si rezistor pre LED automaticky
Nemusíte počítať všetko ručne. Zadajte napájacie napätie, priepustné napätie LED a požadovaný prúd a kalkulačka vypočíta vhodný odpor aj potrebný výkon rezistora.
Kalkulačka rezistora pre LEDAko vypočítať rezistor pre LED ručne?
Pre jednu LED môžeme použiť vzorec:
Kde:
- R = odpor v ohmoch (Ω),
- Uzdroj = napájacie napätie vo voltoch,
- ULED = priepustné napätie LED,
- I = požadovaný prúd LED v ampéroch.
Červená LED má priepustné napätie 1,9 V a požadovaný prúd 20 mA. Zdroj má 6 V.
20 mA = 0,020 A
R = (6 − 1,9) / 0,020 = 205 Ω
V praxi môžeme použiť najbližšiu vhodnú vyššiu bežnú hodnotu, napríklad 220 Ω.
Aký výkon musí mať rezistor?
Rezistor sa pri prechode prúdu zahrieva. Nestačí preto poznať iba jeho odpor – treba skontrolovať aj potrebný výkon.
P = (6 − 1,9) × 0,020 = 0,082 W.
Bežný rezistor 0,25 W má dostatočnú rezervu.
Pri rovnakom prúde a vyššom napájacom napätí musí rezistor rozptýliť výrazne viac tepla. Preto treba vždy kontrolovať aj jeho výkon.
Sériové a paralelné zapojenie LED
Pri viacerých LED záleží na tom, či ich zapojíme sériovo alebo paralelne.
Všetkými LED preteká rovnaký prúd a ich priepustné napätia sa sčítavajú.
Dôvodom je, že ani dve rovnaké LED nemusia mať presne rovnaké priepustné napätie. Pri jednom spoločnom rezistore sa preto prúd nemusí medzi LED rozdeliť rovnomerne.
Čo sú 12 V LED diódy?
Existujú LED, ktoré sú výrobcom pripravené priamo pre vyššie napájacie napätie. Príkladom sú 12 V LED diódy.
Takéto LED môžu obsahovať vlastný prvok na obmedzenie prúdu a sú určené na pripojenie k menovitému napätiu uvedenému výrobcom.
Výkonové LED – napájanie a chladenie
Výkonové LED diódy pracujú s výrazne vyššími prúdmi než malé signalizačné LED.
Pri výkonových LED sa preto často používa LED driver s reguláciou konštantného prúdu namiesto obyčajného malého predradeného rezistora.
Výkonová LED premieňa časť elektrickej energie na teplo. Ak sa teplo neodvádza, rastie teplota čipu a skracuje sa životnosť LED.
Výkonové LED sa preto montujú na vhodný chladič pre výkonové LED alebo iný vhodný chladič elektronických súčiastok.
Podľa konštrukcie môže byť vhodná aj teplovodivá pasta alebo iný teplovodivý materiál.
Ako otestovať LED multimetrom?
Mnohé digitálne multimetre majú funkciu testovania diód. Pomocou nej môžeme overiť polaritu aj základnú funkčnosť LED.
- multimeter nastavte na test diódy,
- červený merací hrot pripojte k anóde,
- čierny hrot pripojte ku katóde,
- funkčná LED sa môže slabo rozsvietiť,
- multimeter môže zobraziť približné priepustné napätie.
Čo sa vám môže pri práci s LED hodiť?
Farebné, biele, RGB, infračervené a ďalšie typy.
Držiaky pre montáž LED do panelov a krabičiek.
Predradené rezistory rôznych hodnôt a výkonov.
LED určené pre aplikácie s vyšším svetelným výkonom.
Chladiče pre výkonové LED a ďalšie súčiastky.
Spájkovačky, cín, hroty a ďalšie príslušenstvo.
Praktické online kalkulačky
Pri LED a rezistoroch nemusíte všetko počítať ručne. Môžete použiť naše online kalkulačky.
Najčastejšie chyby pri zapájaní LED
- LED bez obmedzenia prúdu – pri nevhodnom zdroji sa môže veľmi rýchlo poškodiť,
- zamenená anóda a katóda,
- príliš malý predradený rezistor,
- rezistor s nedostatočným výkonom,
- viac paralelných LED na jednom spoločnom rezistore,
- výkonová LED bez dostatočného chladiča,
- napájanie výkonovej LED bez správnej regulácie prúdu.
Najčastejšie otázky – FAQ
Môžem zapojiť LED priamo na 5 V?
Bežnú nízkovýkonovú LED spravidla nie. Prúd treba vhodným spôsobom obmedziť, najčastejšie predradeným rezistorom.
Mám LED 3 V a zdroj 5 V. Aký rezistor potrebujem?
Záleží aj od požadovaného prúdu. Hodnotu najjednoduchšie vypočítate pomocou našej LED kalkulačky.
Môže byť rezistor zapojený za LED?
Áno. Pri sériovom zapojení tečie rezistorom aj LED rovnaký prúd, takže rezistor môže byť pred LED aj za ňou.
Čo sa stane, ak použijem väčší rezistor?
Prúd sa zníži a LED bude spravidla svietiť slabšie.
Čo sa stane, ak použijem príliš malý rezistor?
Cez LED môže tiecť príliš vysoký prúd a môže sa poškodiť.
Potrebujú 12 V LED ďalší rezistor?
Ak je konkrétna LED výrobcom určená priamo na 12 V a obsahuje potrebné obmedzenie prúdu, ďalší rezistor nemusí byť potrebný.
Prečo potrebuje výkonová LED chladič?
Pretože produkuje viac tepla. Chladič pomáha udržať bezpečnú prevádzkovú teplotu LED.
Môžem zapojiť viac LED paralelne na jeden rezistor?
Nie je to odporúčané. Bezpečnejšie je použiť pre každú paralelnú vetvu vlastný rezistor.
Ako zistím polaritu LED, keď sú vývody rovnako dlhé?
Podľa plochej strany puzdra, technických údajov alebo pomocou testu diódy na multimetri.
Zhrnutie
- LED má polaritu – anódu a katódu,
- pri LED je dôležité sledovať najmä prúd,
- bežná LED pri vyššom napájaní potrebuje obmedzenie prúdu,
- najjednoduchším riešením býva predradený rezistor,
- hodnota rezistora závisí od napájania, napätia LED a požadovaného prúdu,
- pri paralelných LED použite vlastný rezistor pre každú vetvu,
- 12 V LED nezamieňajte s obyčajnou 2–3 V LED,
- výkonové LED potrebujú vhodné napájanie a často aj chladič,
- polaritu a funkčnosť LED možno overiť multimetrom.
V ponuke nájdete LED diódy, objímky, rezistory, výkonové LED, chladiče aj ďalšie príslušenstvo. Hodnotu rezistora si môžete rovno vypočítať v našej kalkulačke.
LED diódy LED kalkulačka Chladiče