A LED-ek alapvető áramkörei
A legegyszerűbb eset:
A LED-eket mindig soros ellenállással kell működtetni, hogy az áram korlátozott legyen (1. kép) . A túl nagy áram a LED felmelegedéséhez vezet, és az élettartamát azonnali megsemmisítésig lerövidíti. Ha növelik a feszültséget, az áram sokkal gyorsabban növekszik (exponenciálisan). Kényelmes online számológépek találhatók a helyes sorozatellenállás kiszámításához, például ez a http://www.leds.de/Widerstandrechner címen
Helyes:
Ezért az áramkör be van kapcsolva 3. kép előnyösebb, mert ugyanolyan erőfeszítéssel optimálisan védi a LED-et. A dióda párhuzamosan van csatlakoztatva a LED-hez, azaz megfordítva és mellette, úgynevezett védő diódaként. Váltakozó és egyenárammal az áramkör megakadályozza a károsodást, ha a polaritás megfordul. A dióda LED-del is helyettesíthető (4. ábra)
1. világítás:
Egy autó megvilágítható két LED-del és váltóárammal (4. ábra) mindkét LED optimálisan védett. Ha a LED-ek megegyeznek, elegendő egy közös ellenállás. A feszültség normál váltakozó frekvenciáján (váltakozó áramú vasutaknál általában 50 Hz, DCC esetén pedig legfeljebb 10 kHz) a fényváltozás alig vagy egyáltalán nem látható az emberi szem számára.
A LED-ek alacsony feszültségük és alacsony energiafogyasztásuk miatt ideálisak a modellépítéshez. Könnyen telepíthetők és hosszú élettartammal rendelkeznek. Van azonban mit figyelembe venni.
A nem egészen helyes és rossz is:
Váltakozó áramú forrásnál (szinusz vagy négyzethullámú feszültség, pl. DCC esetén) a polaritás folyamatosan változik. Mivel a LED csak alacsony feszültséget képes elviselni az irányával szemben, ezért egy dióda gyakran csatlakozik az áramlás irányába, amely csak a „helyes” áramirányt engedi át (2. kép) . Működik, de nem optimális, mert a dióda és a LED kölcsönhatásának hibája a LED idő előtti meghibásodásához vagy megsemmisüléséhez vezethet. Ez a cégben soha nem fordul elő, de ha egyszerűbb módon jobban meg tudja csinálni, akkor miért ne?.
Automatikus fényszóró:
6. ábra a fényszórók egyszerű átkapcsolása fehérről (1–3 LED) pirosra (4 és 5 LED), ha a vasúti modellt egyenárammal működtetik.
A színes LED-ek eltérő előrefeszültséggel rendelkeznek. Minden színnek különleges ellenállása van. A LED-ek sorba vannak kapcsolva az energiafogyasztás minimalizálása érdekében. A gyártási tűrések befolyásolhatják a LED színét és az előremenő feszültséget. Ez azt jelenti, hogy a sorozat többi LED-je néha nagyobb terhelésnek van kitéve, vagy színkülönbségeket mutat. Hibás LED esetén a sorban lévő összes többi LED is meghibásodik. Ezért gyakran tanácsos mindegyik LED-et egyenként ellenállással ellátni.
2. világítás:
A LED-ek párhuzamosan és sorba rendezhetők. Sorozatokban fogyasztják a legkevesebb áramot, saját ellenállásaikkal párhuzamosan a leghosszabb élettartamuk. A hibás LED-ek párhuzamos csatlakoztatás esetén is gyorsabban megtalálhatók.
Ebben a példában két három LED-es sor egyenárammal van ellátva. Ez az áramkör alkalmas például több szobás házakhoz vagy nagy autókhoz. Ha viszont valaki mind a hat LED-et párhuzamosan működtetné, akkor az energiafogyasztás háromszor nagyobb lenne. Gyakorlatilag energiatakarékos áramkör.
Jobb korlátozni az áramot:
Mivel a LED-ek nagyon érzékenyen reagálnak a túlzott áramokra és a kapcsolódó fűtésre, rövidebb élettartammal vagy akár megrongálódással, ezért az áramkorlátozás helyett ellenállással elektronikus áramkört kell használni. Erre vannak állandó áramforrások, amelyek csak egy bizonyos, állandó áramot vezetnek a LED-be, bár a bemeneti feszültség széles tartományban változhat.
Ezeknek az áramköröknek egy másik előnye, hogy az ellenálláson nem alakul át hőfelesleg hővé, vagyis nem kell pazarolni. Csak annyi áramot használnak fel, amennyire a LED-ek működtetéséhez szükség van.