Het aansluiten van LED verlichting,

Hey Arcee hier, deze week gaan we het hebben over het aansluiten van LED verlichting. Met de donkere dagen weer op komst is het niet alleen voor de show maar geeft het je model ook nog eens een veel realistischere uitstraling.

LED verlichting is tegenwoordig niet meer weg te denken in ons leven, overal om ons heen zien we LED lampen maar in tegenstelling tot de lampen in de woning moeten er bij het aansluiten van echt losse led’s wel rekening gehouden worden met een aantal factoren.

Gelukkig is dit allemaal veel eenvoudiger als je een paar basisregels onthoudt en die ga ik je hier uiteraard vertellen. Kom je mee in de wondere wereld van de LED verlichting?

Verschillende soorten LED’s

LED’s komen in heel veel soorten en maten, misschien wel de meest bekende LED’s zijn de 3mm en 5mm led’s. We gebruiken ze allemaal wel in ons model. Maar wist je dat er ook nog duizenden andere afmetingen zijn? Zoals SMD LED’s welke super klein zijn en zelfs grote 10mm Jumbo LED’s. Daarnaast heb je LED’s in alle kleuren van de regenboog of je nu gewoon helder wit zoekt of een meer unieke paars/roze kleur. Gelukkig werken ze allemaal hetzelfde dus laat je niet gek maken door hun vormen en afmetingen.

Basisgegevens van de LED

Bij bijna alle LED’s worden de technische specificaties opgegeven zoals de nominale spanning en maximaal stroom. Dit is misschien ook wel gelijk het meest verwarrende als je nieuw bent in deze wereld. Veel LED’s hebben een aansluitspanning van 2-3,5V en een maximale stroom van 20mA. Technisch gezien zijn LED’s stroom beperkt en niet spanning. Het is dus belangrijk dat de maximale stroom waarde nooit overschreven wordt. De spanning van de LED kunnen we eenvoudig aanpassen door gebruik te maken van een weerstand. Hieronder vind je een tabel met de meest voorkomende spanningen en stroom van standaard LED’s bij de fabrikant of leverancier vind je normaal altijd de echte specificaties terug deze kunnen iets afwijken. Zoals hierboven te lezen maakt de formaat/ soort LED weinig uit voor de gegevens. Het is vooral de kleur die de specificaties bepaald.

Het aansluiten van de LED

Als je een LED direct aansluit op de accu van bijvoorbeeld 7,2V zal deze heel kort branden en direct stuk gaan. Dit willen we uiteraard niet, daarom is het belangrijk om een weerstand te gebruiken. Weerstanden komen in honderden varianten maar gelukkig kun je met een paar standaard weerstanden al bijna alles aansluiten.

Allereerst is het belangrijk om te weten dat LED’s polariteit gevoelig zijn. Dit houdt in dat je de plus en min niet zomaar kunt omdraaien zoals bij een gloeilamp wel mogelijk is. Je herkent de plus van de LED aan de langere poot een eenvoudige ezelsbrug om dit te onthouden is dat de positieve kant altijd langer is dan de negatieve kant. Als je de LED per ongeluk toch verkeerd om aansluit dan gaat deze gelukkig niet stuk maar er zal ook geen licht uitkomen. Het plaatsen van de weerstand is gelukkig erg eenvoudig het maakt namelijk niet uit of deze in de plus of min draad van de LED zit. Wel adviseren wij de min draad te kiezen dit zorgt er namelijk voor dat je eventueel in de toekomst door het gebruik van 2 weerstanden met meerdere licht sterktes kan werken en dat vrijwel alle geluid en lichtmodules werken met een min geschakeld contact.

Nu kunnen we gaan kijken welke weerstand we nodig hebben. De officiële formule ziet er misschien wat spannend uit maar kunnen we gelukkig een stuk eenvoudiger maken.

    (U – Uled) / Iled = R

Nu de eenvoudige versie:

    (Accu Spanning - Spanning LED) / Stroom led in A = Weerstand

Laten we dan nu eens een voorbeeld nemen van het aansluiten van 1 witte led op een 7,2V Accu.

    (7,2 – 3,3 = 3,9 V) / 0,02 A = 195 Ohm

Echter als we natuurlijk steeds uitgaan van de officiële berekening hebben we heel veel diverse weerstanden nodig. Want 195 ohm is niet bepaald een standaardwaarde. Nu is dit gelukkig de minimale weerstand die we moeten gebruiken. We mogen altijd een zwaardere weerstand gebruiken zoals de gebruikelijke 270 Ohm.

Het geheim van het makkelijk aansluiten van LED’s.

Eigenlijk hebben we je eerst de officiële methode laten zien zodat je begrijpt wat er nu echt gaande is. Maar hou je van lekker simpel dan is dat nog veel beter! LED’s hebben namelijk een eigenschap die we kunnen misbruiken om zo het aansluiten nog veel eenvoudiger te maken. Ze zijn namelijk super fel! Als we een hogere weerstand gebruiken dan de echte berekende waarde leveren we een fractie in aan deze felheid maar de afname van de lichtopbrengst is allesbehalve lineair. Als we 20% minder stroom door de LED laten gaan is de licht afname vaak maar 1-5%. Wat bijna niet waarneembaar is met het blote oog zeker als we alle LED’s in ons model op deze manier aansluiten.

Hou je dus van simpel gebruik dan onderstaande tabel voor het aansluiten van de LED’s.

Nog makkelijker is om bijvoorbeeld gebruik te maken van voorbedrade LED’s deze zijn al voorzien van draad. En kunnen direct aangesloten geworden. Voor de modelvrachtwagens  is er ook de mogelijkheid om gebruik te maken van complete LED print’s  welke al zijn voorzien van de juiste weerstanden. Voor de meeste populaire rc auto’s  zijn er vaak ook licht sets  op de markt die direct gemonteerd kunnen worden.

Maar ik wil minder bedrading  gebruiken in mijn model?

We hebben eerst het aansluiten van één enkele LED behandeld maar als je meer ervaring hebt of gewoon niet die overbodige aantal draden in je model wilt hebben dan kun je led’s ook in serie of parallel aansluiten. Als we dit gaan doen ontkomen we helaas niet aan het uitrekenen van de betreffende weerstanden. Ook is het belangrijk om te realiseren dat als je oneven aantal led’s uitkomt het gelijk krijgen van de licht sterkte best een uitdaging is. Probeer dus altijd gelijke groepen te hebben als ze direct naast elkaar komen te zitten. Want ook al is het verschil in licht sterkte niet groot als ze direct naast elkaar zitten wordt dit wel veel beter zichtbaar.

Het aansluiten van LED’s in serie

Dit wordt het meeste toegepast omdat je de bedrading dan door kunt lussen van LED naar LED. In dit geval moeten we de led spanning bij elkaar op tellen en kunnen we met de LED-spanning nooit hoger uitkomen dan onze accuspanning van het model. Bij een accuspanning van 7,2V komt dit neer op maximaal 3 rood/geel/groene LED’s in serie (6V) of 2 van wit/blauw/paars (6V). Het in serie zetten van meerdere kleuren wordt eigenlijk altijd afgeraden zeker als de LED’s onderling ook nog eens verschillende spanningen hebben.

Laten we eens een kleine voorbeeldberekening maken:

    (Accu Spanning - Spanning LED) / Stroom led in A = Weerstand    

    7,2 V – 6V = 1,2V / 0,02 = 60 Ohm

Je ziet dat we nu al heel laag uitkomen met de weerstand, uiteraard kunnen we altijd nog een hogere weerstand waarde gebruiken. Het verlies aan helderheid is hierbij minimaal. In bovenstaand voorbeeld zou een 150 Ohm weerstand meer dan prima zijn. Wil je meerdere LED’s in serie zetten dan kun je altijd meerdere groepen maken van deze LED’s door ze weer parallel te zetten op de voeding.

Op deze manier maak je groepen aan LED’s en kun je snel grote aantallen aansluiten voor bijvoorbeeld je contour verlichting van je vrachtwagen. Als je kiest om een oneven aantal LED’s aan te sluiten bijvoorbeeld als je 8 LED’s aan de zijkant van je trailer wilt monteren dan wordt het vaak een kwestie van proberen om te zorgen dat alle LED’s even fel branden.

Theoretisch kunnen we dit uitrekenen maar de tijd die het kost om dit te doen weegt niet op tegen het simpelweg proberen van diverse weerstanden om te komen  

Het aansluiten van LED’s in parallel

Dit wordt minder vaak gedaan dan in serie en dat komt door een aantal beperkingen de meest beperkende factor is dat de weerstand al snel te warm wordt. Bij het aansluiten van LED’s in parallel moeten we namelijk niet de spanning maar de stroom optellen. Nu klinkt dit alsof we onbeperkt aantal leds kunnen aansluiten en theoretisch is dat ook zo. Echter moeten we niet vergeten dat de weerstand deze stroom ook moet kunnen verwerken. Laten we als voorbeeld eens 5 LED’s parallel aansluiten.

    (Accu Spanning - Spanning LED) / Stroom led in A = Weerstand
 
    7,2 V – 2V = 5,2V / 0,10 = 52 Ohm

Top hoor ik je denken, een 150 ohm weerstand ertussen en we zijn klaar. Echter de meeste weerstanden zijn maar 0,125W of 0,25W wat ze aan vermogen weg mogen stoken. Als we in dit voorbeeld hierboven gaan kijken zullen we al snel merken dat de weerstand niet het gewenste vermogen aan kan. Om dit uit te rekenen is de rekensom vrij simpel namelijk.

    P = U * I

    5,2V * 0,1 A = 0,52 W

Dat is maar liefst 2x zo hoog als de standaard 1/4W (0,25W) weerstand mag hebben die gaat dus super warm worden en zal al snel stuk gaan. Wat gebeurt er als we nu kiezen voor een 150 Ohm weerstand want dan zal de stroom afnemen. Dat klopt inderdaad dus laten we eens kijken want de formule wordt hiermee wel wat complexer.

    (Accu Spanning - Spanning LED) / Stroom led in A = Weerstand

Ongetwijfeld heb je deze driehoek met vele formules gehad op school, dan weet je dat als we in dit voorbeeld I willen uitrekenen we moeten uitgaan van U/R onze nieuwe formule ziet er dan nu ineens zo uit:

    (U – Uled) / R = I
        
    (Spanning – Spanning LED) / Weerstand = Stroom

Passen we nu onze eigen gegevens toe dan komen we uit op 0,033A

    7,2 – 2 = 5V / 150 = 0,033A

Je ziet nu dat je met een 150 Ohm weerstand de stroom hebt beperkt van 0,1A naar 0,033A wat maar liefst 66% minder is. Dit gaat ervoor zorgen dat we zo’n 20-30% licht opbrengst verliezen. De vraag is of dit percentage licht verlies echt een grote rol speelt gezien hoe fel de huidige generatie LED’s tegenwoordig zijn.

    5,2V x 0,033 a = 0,17 W.

Zoals je ziet is het parallel aansluiten van LED-verlichting dus een stuk complexer dan het per LED of in serie aansluiten van je verlichting. Dit is gelijk ook de reden dat de meeste mensen het niet veel gebruiken.

En er is licht in de duisternis!

Superleuk om te zien dat je ook deze Tips&Tricks weer helemaal gelezen hebt, je weet nu precies wat er allemaal komt kijken bij het aansluiten van LED-verlichting in jouw model! Hou je van lekker simpel dan zijn de voorbedrade LED’s een gemakkelijk hulpmiddel, wil je je model echt perfect aansluiten dan is het aansluiten in serie zeker een optie die veel bedrading kan besparen wat de netheid ten goede komt in je model

Zie ik je bij de volgende Tips&Tricks weer?

Gr. Arcee!