LEDlere Neden Direnç Bağlanır?

LEDlere neden direnç bağlanır sorusunun cevabı, LED’lerin hasar görmemeleri için içlerinden geçen akımı sınırlamaya yardımcı olacak dirençlere ihtiyaç duymasıdır. Her LED’in aşılmaması gereken bir akım derecesi vardır ve dirençler, akımı LED için izin verilen maksimum izin verilen akımın altında sınırlama yeteneğine sahiptir.

LED Nedir?

LED’lerin neden dirençlere ihtiyaç duyduğuna bir göz atmadan önce, eldeki soruyu daha iyi anlamanıza yardımcı olacak birkaç konuyu ele almamız gerekiyor (ancak, LED konusunda iyi bilginiz varsa bu bölümü atlayabilirsiniz ya da buradan daha detaylı bilgi alabilirsiniz).

LED, Light Emitting Diode (Türkçesi ışık yayan diyot) sözcüklerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltmadır. İsminden de anlaşılacağı üzere LED, bir diyottur. Bildiğimiz üzere diyot, akımın yalnızca bir yönden geçmesini sağlayan iki bacaklı yarı-iletken bir devre elemanıdır.

LED Nasıl Çalışır?

LED’in de diğer diyotlar gibi yapısında p-tipi ve n-tipi olmak üzere iki farklı çeşit yarı-iletken madde bulunur. P-tipi yarı-iletkende pozitif yük taşıyıcılar, n-tipi yarı-iletkende ise negatif yük taşıyıcılar bulunur. Bu sayede, diyot üzerinden yalnızca anottan katot yönünde elektrik akımı geçişi mümkündür.

LED Voltajı ve Akım Değerleri

Elektrik ve elektronik dünyasında gerilim ve akım değerleri çok önemlidir. Bileşenleri ve cihazları etkin bir şekilde çalıştırmak için gereken voltaj ve akım değerleri aralığını bize bildirir.

Çoğu zaman (hepsi değilse de), verilen derecelendirmeler, işleyebilecekleri izin verilen maksimum değerleri gösterir. Bu değerlerin aşılması bileşene veya cihaza zarar verebilir (bazen kalıcı olarak).

LED bunlardan farklı değildir. Onları çalıştırmak için ideal voltaj ve akımın ne olduğunu size bildiren bir dizi derecelendirmeye sahiptir.

Bu bilgi LED’in veri sayfasında bulunabilir (her elektrikli/elektronik bileşene bir veri sayfası eşlik eder).

Pek çok detayla birlikte gelse de, bunlardan ikisi son derece önemlidir; İleri voltaj ve İleri akım.

Yukarıda kısaca gördüğümüz, ileri voltaj bize LED’in ışık yayması için ne kadar voltaj gerektiğini söyler. Veri sayfası genellikle ileri gerilimin iki değerini daha gösterir; minimum ileri voltaj ve maksimum ileri voltaj.

Işık yaymak için bu iki değer arasında oturan bir voltaj gereklidir. Minimumun altında bir voltaj sağlamak LED’i açmaz ve maksimumdan daha yüksek bir voltaj sağlamak LED’e zarar verir.

İleri akım, bir LED’in sürekli olarak ne kadar akımı kaldırabileceğini gösteren bir değerdir. Minimum değer yoktur. Verilen değer, izin verilen maksimum akımdır.

Bununla birlikte, LED’in parlaklığı büyük ölçüde ona ne kadar akım verildiği ile kontrol edilir. Bu nedenle, LED’i veri sayfasında belirtilen ileri akım değerinde beslemek, LED’in en parlak şekilde parlamasını sağlayacaktır.

Ancak maksimum ileri gerilimde olduğu gibi bu değerin aşılması LED’e zarar verecektir.

LEDlere Neden Direnç Bağlanır?

“Büyük güç, büyük sorumluluk getirir” sözünü biliyor olabilirsiniz. Ne yazık ki bir LED için bu büyük bilgelikten habersizdir.

Doğrudan bir akım kaynağına bağlandığında, izin verilen kadar güç çekecektir (bu, LED’in sonu olacaktır). Az önce gördüğümüz gibi, LED’lerin aşılmaması gereken voltaj ve akım değerleri vardır. Bu özellikle akım için de geçerlidir.

Burası bir direncin yardım eli uzattığı yerdir.

Direnç, akım akışını sınırlama yeteneğine sahip pasif bir elektrik bileşenidir. Direnci ne kadar yüksek olursa, daha az akımın akmasına izin verilir ve direnci ne kadar düşük olursa, daha fazla akımın akmasına izin verilir.

Bu nedenle, LED’lerin bir direnç kullanmasının ana nedeni, akım miktarını ileri akım değerleri aralığında olan ve daha yüksek olmayan bir değerle sınırlamaktır.

Dirençler LED’i hasardan koruyacaktır.

LED’ler Her Zaman Direnç Gerektirir mi?

Bir LED’i bir voltaj kaynağına bağlarken bir direncin gerekli olmayabileceği bazı durumlar vardır. Özellikle voltaj kaynağı (LED’e güç sağlamak için kullanılır), LED’in ileri voltaj düşüşüne eşit olduğunda.

Bu senaryoda, akım sınırlama direnci gerekli değildir.

Örneğin 3 volt ileri voltaj düşüşüne sahip bir lediniz varsa ve güç de 3 volt veriyorsa dirence ihtiyaç duymadan bağlayabilirsiniz.

LED için Doğru Direnç Nasıl Seçilir?

LED’ler çeşitli şekillerde, boyutlarda, renklerde vb. gelir. Bu, farklı LED türleri için ileri akımın farklı olacağı anlamına gelir.

Bu nedenle, tüm LED türleri için kullanabileceğiniz belirli bir direnç olmayacaktır. Ayrıca, bir LED’e güç vermek için kullanabileceğiniz farklı voltaj değerlerinde birçok farklı güç kaynağı vardır.

Doğru direnci seçmek biraz matematiğe ve elektronikte Ohm Kanunu olarak bilinen yaygın olarak kullanılan bir denkleme gelir (aşağıda görülmektedir)

LEDlere Neden Direnç Bağlanır? ledlere neden direnç bağlanır,ledlere direnç bağlamak,ledlere kaçlık direnç,led direnç hesabı,led dirençleri
V= Voltaj, I= Akım, R= Direnç

Aşağıda bir voltaj kaynağı, direnç ve LED içeren basit bir seri devre verilmiştir.

LEDlere Neden Direnç Bağlanır? ledlere neden direnç bağlanır,ledlere direnç bağlamak,ledlere kaçlık direnç,led direnç hesabı,led dirençleri

Gerekli direncin direncini hesaplamak için aşağıdakileri içeren birkaç değere ihtiyacımız olacak;

  • Güç kaynağının voltaj değeri
  • LED ileri voltajı (maks)
  • LED ileri akımı

Yukarıdaki resimden güç kaynağı voltajının 5 volt, LED’in ileri voltajının 1,8 volt ve ileri akımının 30mA olduğunu görebiliriz.

Daha önce ohm kanunu denklemini gördük. Ancak direnci bulmamız gerekiyor, bu yüzden formülü yeniden düzenlemek bize aşağıdaki denklemi veriyor;

R = Vk – Vf / If

Burada, Vk = Güç kaynağı voltajı, Vf = LED ileri voltajı, If = LED ileri akımı.

Ardından, değerleri yeniden düzenlenmiş denkleme yerleştiririz:

R = (5 – 1,8) / 0,03 = 106Ω

LED’in ileri akımının miliamper (mA) olarak verildiğine dikkat edin. Bununla birlikte, volt (milivolt değil) ile bir denklemde kullanıldığında Amper’e (A) dönüştürülmesi gerekir. Bunu yapmak için sadece 30mA’yı 1000’e böleriz ve bu bize 0.03A verir.

Hesaplamadan sonra 106 ohm değerini alıyoruz. 106 ohm’luk bir direnç yoksa, bir sonraki mevcut en yüksek direnç değerini seçebilirsiniz.

Seri ve Paralel Bağlı LEDler için Direnç Hesabı

Bir LED için bir direnç seçmenin önceki örneği, bir seri devre içindi. Ancak başka bir LED ekleseydik, bunu seri veya paralel konfigürasyonda yapabilirdik.

Aşağıda, devrelere ikinci bir LED eklemiş olsaydık, her iki devre konfigürasyonunu buna dönüşürdü:

LEDlere Neden Direnç Bağlanır? ledlere neden direnç bağlanır,ledlere direnç bağlamak,ledlere kaçlık direnç,led direnç hesabı,led dirençleri

LED’ler polarize bileşenlerdir, yani Anot olarak bilinen bir pozitif tarafa ve Katot olarak adlandırılan bir negatif tarafa sahiptirler.

Seri konfigürasyonda görebilirsiniz, LED’ler birbirine zincirleme bağlıdır (ilk LED’in negatif tarafı ikinci LED’in pozitif tarafına bağlanır). Daha fazla LED ekleyecek olsaydık bu modeli takip ederdik.

Paralel konfigürasyonda, LED’ler birbirine bağlanır. Birinci LED’in pozitif tarafı, ikinci LED’in pozitif tarafına (ve negatif taraf için aynı) bağlanır. Daha fazla LED ekleseydik, bu desene devam ederdik.

Gerilim ve Akım, bu iki tür devre konfigürasyonunda değişen iki değişkendir.

Bir seri devrede, kaç tane eklediğinizden bağımsız olarak akım tüm LED’lerde (veya diğer bileşenlerde) aynı kalır. Ancak, voltaj paylaşılır.

Paralel bir devrede, kaç tane eklendiğine bakılmaksızın tüm LED’lerde (veya diğer bileşenlerde) voltaj aynı kalır. Ancak, akım paylaşılır.

Birden fazla LED eklerken farklı devre konfigürasyonları için bir direnç seçmeye bir göz atalım.

Seri Bağlı LEDler İçin

5V kaynaklı, 3 farklı seri LED’in bir birine bağlıdır, LEDler sırasıyla, 1V 20mA, 1.2V 30mA, 1.8V 30mA değerlerine sahiptir.

Gördüğünüz gibi, tüm LED’lerin farklı ileri voltajları vardır. Gerekli direncin direncini hesaplamak için, bize toplam 4 voltluk bir voltaj veren tüm ileri voltajları toplamamız yeterlidir.

Şimdi, bu değeri daha önce tek bir LED için kullandığımız denklemin içine yerleştiriyoruz;

R = (5 – 4) / 0,02

Üç LED’in en düşük ileri akım değerini seçmeniz gerekir (bu örnekte 20mA). 30mA’lık bir akım değeri seçerseniz, maksimum 20mA ileri akım derecesine sahip LED hasar görecektir.

Denklemden 200 ohm’luk bir direnç değeri elde ederiz.

İleriye dönük yapılması gereken önemli bir not, tüm LED ileri voltajlarınızın toplamı besleme voltajından büyükse, besleme voltajını artırmanız gerekecek, aksi takdirde LED’ler yanmayacaktır.

Bu nedenle, yukarıdaki üç LED’in her birinin 2 voltluk bir ileri voltajı varsa, bu, voltajlarının toplamının 6 volta eşit olduğu anlamına gelir, bu da 5V’luk besleme voltajından daha büyüktür.

Güç kaynağını 6V veya daha fazlasına yükseltmeniz gerekir.

Paralel Bağlı LEDler İçin

Paralel devre için direnç seçmek biraz zor. Yalnızca bir direncin gerekli olduğu bir seri devrenin aksine, bir paralel devre her LED için bir direnç gerektirir.

Bu, paralel bir konfigürasyonda voltajın tüm LED’lerde aynı olduğu gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Farklı ileri voltajlara sahip birden fazla LED’i bağlarken, LED’ler arasındaki voltaj, en düşük değere sahip LED’in ileri voltajı ile sınırlandırılır.

İleri voltajlar aynı olsa ve LED’ler aynı partiden, aynı üreticiden gelse bile, voltajlarında küçük bir sapma (örneğin 0.1 volt) olacaktır ve bu da sorunlara neden olacaktır.

Teoriyi tam olarak anlamadıysanız, herhangi bir sorundan kaçınmak için en iyi uygulamanın her LED için ayrı bir direnç kullanmak olduğunu anlayın.

Her LED için doğru direnci nasıl seçeceğimize bir göz atalım.

Seri örneğimizde kullandığımız dirençleri şimdi paralel bağlı olarak düşünelim, LEDler sırasıyla, 1V 20mA, 1.2V 30mA, 1.8V 30mA değerlerine sahip ve bir birlerine paralel bağlıdır, voltaj kaynağı ise 5V’tur.

LED 1’in 1 volt ileri voltajı ve 20mA ileri akımı vardır. Bu nedenle direnç değeri 5 – 1/0.02 olacaktır, bu da 200 ohm’a (veya mevcut en yakın dirence) eşittir.

LED 2, 1,2 volt ileri gerilime ve 30mA ileri akıma sahiptir. Bu nedenle direnç değeri, 126 ohm’a (veya mevcut en yakın dirence) eşit olan 5-1.2/0.03 olacaktır.

LED 3, 1.8 volt ileri gerilime ve 30mA ileri akıma sahiptir. Bu nedenle direnç değeri, 106 ohm’a (veya mevcut en yakın dirence) eşit olan 5 – 1.8/ 0.03 olacaktır.

Kısacası paralel bağlantıları yaparken mutlaka her LED için direnç kullanmak gerekir.

Birden fazla paralel veya seri bağlı LED işlemlerinizi daha hızlı hesaplamak için devreyakan Araç Kutusu Programını kullanabilirsiniz.

LEDlere Neden Direnç Bağlanır? ledlere neden direnç bağlanır,ledlere direnç bağlamak,ledlere kaçlık direnç,led direnç hesabı,led dirençleri