LED diódy

Skratka LED pochádza z anglického light emitting diode, teda svetlo žiariaca dióda. Ako ich používať, aby nezhoreli?

Trošku teórie

LED dióda funguje principiálne rovnako ako klasická dióda, teda umožňuje pretekaniu elektrického prúdu len v jednom smere. Dokonca aj schematická značka LED diód je podobná ako klasických, rozdiel je len v malých šípkach naznačujúcich žiarenie svetla.

LED diódy sú teda klasické diódy, avšak optimalizované pre žiarenie viditeľného svetla, zvyčajne určitej jednej vlnovej dĺžky. Z tohto dôvodu máme rôzne farby diód, medzi najčastejšie patria samozrejme primárne farby RGB, teda červená (red), zelená (green) a modrá (blue). Za vynález modrej diódy bola dokonca udelená Nobelova cena.

Žiarenie svetla je vyprodukované prechádzaním elektrického prúdu cez polovodičovú súčiastku a farba svetla je určená tým, akú energiu prechádzajúce elektróny uvoľňujú. Biele LED diódy sú teda zvyčajne vyrábané vrstvením viacerých polovodičov tak, aby výsledné spektrum obsahovalo všetky viditeľné farby, ktoré sa nám ľuďom javí ako biele. LED diódy, ktoré vysielajú infračervené svetlo sa označujú ako IR diódy, teda infa-red. Tie sa zvyčajne používajú v diaľkových ovládačoch a prijímačoch

Výzor

LED diódy sa predávajú v rôznych veľkostiach a typoch. Najčastejšie sú predávané THT veľkosti 3mm a 5mm, pričom v prípade SMD LED diód sú najčastejšie rozmery 0805 a 1206. THT znamená through hole technology, a jedná sa vlastne o súčiastky s pinmi, ktoré sa prepchávajú cez diery v doske plošných spojov. SMD znamená surface mount device a jedná sa o súčiastky, ktoré sú len na povrchu DPS.

V prípade THT LED diód majú zvyčajne 2 nožičky. Dlhšia je anóda a pripája sa na kladné napätie, zatiaľ čo menšia nožička je katóda a pripája sa na zem (respektíve mínus pól). Ak používame RGB LED diódy, tie môžu mať až 4 nožičky, zvyčajne každá nožička pripadá na inú farbu a majú buď spoločné napájanie alebo spoločnú zem (z toho RGB so spoločnou anódou alebo so spoločnou katódou.

Zapojenie a parametre LED

Každá LED dióda je charakterizovaná (okrem iných parametrov) napätím Vf a prúdom If (z angličtiny forward voltage a forward current). Podľa týchto dvoch parametrov, vieme LED diódu zapojiť, ukáźeme si na príklade.

Aj v našom e-shope nájdete 5 mm diódy ktoré majú charakteristiku Vf = 2.0V a If = 20mA. Povedzme, že napájací zdroj je Arduino a teda výstupné napätie digitálneho pinu je 5V. Keby sme diódu pripojili priamo na výstup Arduino, nemala by dlhú životnosť, rádovo pravdepodobne v milisekundách a potom by už iba nastal buch alebo by dióda viditeľne zasvietila a navždy zhasla. Preto potrebujeme obmedziť, aký prúd cez diódu preteká. V tomto nám pomôže obyčajný rezistor zapojený v sérií, pre výpočet hodnoty použijeme ohmov zákon.

Napájacie napätie je teda 5V, dióda však potrebuje na správne fungovanie len Vf=2V. Teda o 3V musíme napätie znížiť pomocou rezistora. Vieme, že cez diódu preteká prúd 20mA, takže už vieme všetko a iba dosadíme do vzorca:

R = 3V / 0.02A (nemôžeme zabudnúť zmeniť jednotky na ampére, keďže rátame s voltami) = 150 Ω (ohmov). Mimochodom, je úplne jedno či rezistor pripojíme za LED diódu alebo pred ňu.

Do série teda zapojíme rezistor s hodnotou 150 Ohm, super. Doma však máme iba rezistor 130 Ohm alebo 168 Ohm, môžeme niektorý z nich použiť? Samozrejme, môžeme. Málokedy sa podarí, že by hodnota rezistora sadla presne na taký variant, ktorý aj niekde vyrábajú a ešte menšia, že na taký, ktorý máme doma. V takom prípade je lepšie vybrať vždy väčší rezistor, ako menší, teda úbytok napätia na dióde bude väčší. LED bude o niečo menej svietiť ale nie je to poznateľné a aspoň nám o niečo dlhšie vydrží.