Voor een rode led van 20 mA op een voeding van 5 volt heb je een voorschakelweerstand van 150 ohm nodig. Dat volgt uit de wet van Ohm: een rode led houdt zelf ongeveer 2 volt vast, dus de weerstand moet de overige 3 volt opnemen. Deel je die 3 volt door 0,02 ampère, dan komt er 150 ohm uit. In de praktijk kies je vaak 220 ohm, omdat de led dan iets minder fel brandt en veel langer meegaat.
De formule achter de berekening
Elke led heeft een voorwaartse spanning, ook wel Vf genoemd. Dat is de spanning die over de led staat als hij brandt. De weerstand zet je in serie met de led en die bepaalt hoeveel stroom er loopt. De formule is simpel: R = (Uvoeding min Uled) gedeeld door I. Bij 5 volt, een rode led van 2 volt en 20 mA wordt dat (5 min 2) gedeeld door 0,02, dus 150 ohm.
Controleer altijd het datablad van je led. Typische waarden voor Vf zijn ongeveer 1,8 tot 2,2 volt voor rood en geel, 2,0 tot 2,2 volt voor groen en 3,0 tot 3,4 volt voor blauw en wit. Met 20 mA zit je aan de bovenkant van wat gangbare 5 mm leds aankunnen, dus een lagere stroom van 10 tot 15 mA is vaak verstandiger.
Welke standaardwaarde pas je toe?
Weerstanden worden verkocht in vaste waarden, de E12-reeks. Daarin vind je 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470 en 560 ohm. Heb je 150 ohm uitgerekend, dan is dat een standaardwaarde. Kies je 220 ohm, dan loopt er 3 gedeeld door 220, dus ongeveer 13,6 mA. Dat is nog steeds goed zichtbaar en je led wordt minder warm. Een weerstand die kleiner is dan wat je berekend hebt, laat meer stroom door en kan de led beschadigen. Kies dus liever de eerstvolgende hogere waarde dan een lagere.
Rekenvoorbeelden bij andere voedingen
Dezelfde rode led op 9 volt heeft (9 min 2) gedeeld door 0,02 nodig, dus 350 ohm. De dichtstbijzijnde waarden zijn 330 en 390 ohm; met 390 ohm loopt er ongeveer 18 mA. Op 12 volt is het 500 ohm, waarbij 560 ohm je ongeveer 18 mA geeft. Een blauwe led van 3 volt op 5 volt heeft (5 min 3) gedeeld door 0,02 nodig, dus 100 ohm. Je ziet dat de uitkomst sterk afhangt van zowel de spanning als de kleur.
Welk vermogen moet de weerstand aankunnen?
De weerstand wordt warm doordat hij spanning opneemt. Het vermogen is spanning maal stroom. Bij de 150 ohm op 5 volt is dat 3 volt maal 0,02 ampère, dus 0,06 watt. Een gewone weerstand van een kwart watt is meer dan voldoende. Op 9 volt wordt het 7 volt maal 0,02 ampère, dus 0,14 watt, nog steeds binnen het kwartwatt. Pas als je meerdere leds of hogere voedingsspanningen gebruikt, moet je het vermogen opnieuw uitrekenen.
Handige tips bij het bouwen
Gebruik voor elke led een eigen weerstand, ook als je ze parallel aansluit. Twee leds op één weerstand verdelen de stroom nooit precies gelijk, waardoor de ene feller brandt en eerder kapotgaat. Let op de polariteit van de led: de langste poot is de plus (anode) en moet naar de positieve kant. Op een Arduino of Raspberry Pi is 220 ohm een veilige standaard, omdat de pinnen maar een beperkte stroom aankunnen. Voor een controlelampje dat altijd aan staat, kies je liever 470 ohm of meer; de led is dan nog goed zichtbaar en gaat jaren mee.
Met een goedkope multimeter meet je daarna de stroom door je schakeling, zodat je weet of je berekening klopt. Zo zie je meteen of de led binnen de veilige grens blijft.
