LED-ek táplálása

A LED-eket a vasútmodellezésben nagyon sokoldalúan lehet használni. Kis méretűek, alacsony fogyasztásúak, és ami talán a legfontosabb, ha nincsenek nagyon szélsőséges körülmények között használva gyakorlatilag örök életűek. Az izzólámpákkal ellentétben nem lehet közvetlenül a tápfeszültségre kötni, hanem előtét-ellenállást és váltakozó áramú táplálásnál védődiódát is kell velük sorba kapcsolni. Ennek a kapcsolási vázlata látható a rajzon. Itt egy LED van ábrázolva. Olyan alkalmazásban, ahol egy helyen több (max. 5-6) LED-et kell egymástól függetlenül működtetni (ezek vannak a rajzon kék színnel jelölve), ott minden LED-hez külön előtét-ellenállás kell, viszont védődióda elég egy darab.

A LED-eknél a hosszabb láb a pozitív kivezetés (anód), a rövidebb láb a negatív kivezetés (katód). A LED csak akkor világít, ha a tápfeszültség polaritása ennek megfelelő. A LED-ek feszültsége a színtől függ, hozzávetőlegesen 1,7-2,3 V, de az egyszerűség kedvéért lehet 2 V-al számolni. A LED fényerejét a rajta átfolyó áram erőssége határozza meg, minél nagyobb, annál fényesebben világít. 10 mA-nél már jól látható fénye van, 30 mA a legnagyobb érték, amit hosszabb távon is elvisel károsodás nélkül.

A LED-re jutó áramot korlátozza az előtét-ellenállás, aminek az értékét az Ohm-törvénnyel lehet kiszámítani:

ahol R, az ellenállás ohm-ban; U, az ellenálláson eső feszültség V-ban; I, az ellenálláson átfolyó áram A-ben.

Számítási példa: 12 V-ról kell egy LED-et 10 mA árammal meghajtani. Az ellenálláson 12 - 2 = 10 V feszültségnek kell esni. Behelyettesítve a képletbe:

az ellenállás értéke 1 kiloohm-ra adódik. Az ellenállás teljesítménye nem kritikus, a legkisebb beszerezhető is megfelel.

Az ellenállásokat nem gyártják minden értékben, vannak szabványos értéksorok, amelyből választani lehet. Ezek jelölése: E6, E12, E24 (stb.), amelyek rendre 6, 12, 24 (stb.) értékből állnak. Az adott értékeket az alábbi táblázat mutatja. A cellába tett "I" jelenti, hogy az értéket az értéksor tartalmazza, "N" jelenti, hogy nem tartalmazza.

Érték
E6
E12
E24
1,0
I
I
I
1,1
N
N
I
1,2
N
I
I
1,3
N
N
I
1,5
I
I
I
1,6
N
N
I
1,8
N
I
I
2,0
N
N
I
2,2
I
I
I
2,4
N
N
I
2,7
N
I
I
3,0
N
N
I
3,3
I
I
I
3,6
N
N
I
3,9
N
I
I
4,3
N
N
I
4,7
I
I
I
5,1
N
N
I
5,6
N
I
I
6,2
N
N
I
6,8
I
I
I
7,5
N
N
I
8,2
N
I
I
9,1
N
N
I

Ezen alapértékeket 10 hatványaival megszorozva adódnak az általában beszerezhető értékek az 1 ohm-tól a 10 Mohm-ig. Az ellenállásra az értéke vagy rá van nyomtatva, vagy színkódokkal van jelezve.

A rányomtatott értéknél a számok közötti betű egyben jelzi a tizedesvessző helyét és a szorzót is. Például a 6R8 feliratú ellenállás 6,8 ohm-os, az M81 0,81 Mohm-os, azaz 810 kohm-os, a 33K pedig 33 kohm-os. A színkódoknál 3, 4 vagy 5 körbefutó színes gyűrű van az ellenálláson. Az egyes színek számértékét az alábbi táblázat mutatja.

Szín
Érték
Fekete
0
Barna
1
Vörös
2
Narancs
3
Sárga
4
Zöld
5
Kék
6
Lila
7
Szürke
8
Fehér
9

Ha három vagy négy színgyűrű van az ellenálláson, akkor az első két gyűrű értékéből képzett kétjegyű számot megszorozva 10-nek a harmadik gyűrű értéke szerinti hatványával kapható az ellenállás értéke. Az ilyen ellenállások az E6 sorba tartoznak, tűrésük 20 %. A tűrés azt jelenti, hogy a tényleges érték mennyivel térhet el a névlegestől, mennyire pontos. Ha az ellenálláson négy színgyűrű van, akkor az utolsó ezüst vagy arany színű. Az ezüst az E12-be tartozó ellenállást jelöl, ennek tűrése 10 %, míg az arany az E24-be tartozót, 5 % tűréssel. Ha az ellenálláson öt színgyűrű van, akkor az első három gyűrű értékéből képzett háromjegyű számot megszorozva 10-nek a negyedik gyűrű értéke szerinti hatványával kapható az ellenállás értéke. Ezek az ellenállások az E48, E96 (stb.) sorok valamelyikébe tartozó ellenállást jelentenek, a megfelelő tűréssel. Modellezési célra megfelel az E24-be tartozó ellenállás is, tehát nincs szükség ezekre az (általában drágább) ellenállásokra. Az ellenállások kivezetései egyenértékűek, tehát felcserélhetőek. Az ellenállást úgy kell bekötni, hogy a LED-ek anódja és a pozitív tápcsatlakozás közé essenek.

Számítási példa: egy ellenálláson a következő színgyűrűk vannak sorban: sárga, lila, vörös, arany. Az első két gyűrű értéke 4 és 7, a harmadiké 2. Az ellenállás értéke tehát 47 x 10^2 = 47 x 100 = 4700 ohm, azaz 4,7 kohm, tűrése 5 %, azaz az E24 sorba tartozik.

A védődiódára csak váltakozó áramú táplálásnál van szükség. Ez akadályozza meg, hogy a LED-re a tápfeszültség fordított polaritással érkezzen. A dióda típusa 1N4148, 1N4151 vagy bármilyen ezekkel megegyező paraméterű típus lehet. A dióda tokján egy körbefutó csík jelöli a negatív kivezetést (katód). A védődiódát úgy kell bekötni, hogy katódja essen a negatív tápcsatlakozási ponthoz, az anódja a LED-ek összekapcsolt katódjára. A negatív csatlakozási pont állandóan összeköttetésben van az áramforrással. A pozitív csatlakozási pontra feszültséget kapcsolva lehet a LED-et bekapcsolni. Váltakozó áramú táplálásnál a pozitív és a negatív pontok felcserélhetők.

Vissza