LEDs zijn kleine lampjes die de ouderwetse gloeilamp grotendeels hebben vervangen. Ze kosten weinig, gebruiken amper stroom en gaan lang mee. Ze worden dan ook veel gebruikt. In de TV, in je electrische tandenborstel of het de lichtje in je smartphone.

Een LED is een diode die licht geeft. Zo, dat is de formele omschrijving, het is dus een soort lampje. Een LED heeft 2 pootjes. De lange poot is de plus (+) en de korte is de min (-).

De poten van een LED zijn ongelijk in lengte.

• De lange poot is de + de plus / anode
• De korte poot is de - de min / kathode

De omhuizing van de LED in rond, behalve aan de kant van de min (kathode) poot. Dit is soms wel wat lastig om te zien. Maar hiermee kun je op een breadboard toch de plus/min kant zien zonder de LED eruit te hoeven halen.

LED's heb je in verschillende kleuren als rood, geel en groen. Er zijn ook LEDs verkrijgbaar in variaties op deze kleuren, LEDs die meerdere kleuren aan kunnen en natuurlijk LEDs die wit licht geven. Ook zijn er LEDs die ontzichtbaar licht geven, namelijk infrarood en ultraviolet.

De LED zal enkel gaan branden als er op de + een positieve stroom staat en op de - een negatieve stroom. Andersom zal er niets gebreuren. Hierin verschilt een LED dus compleet van een fietslampje, welke altijd zal branden of de stroom er nu vooruit (van + naar -) of achteruit (- naar +) loopt.

LED spanningen verschillen tussen LED's van verschillende leveranciers en daarbinnen ook nog op basis van de kleur van de LED. De waarden verschillen veel. Koop je dus LED's kijk dan even goed op de verpakking (en bewaar deze!). Indicatief:

Rood:   +/- 1,8 Volt
Geel    +/- 2,0 Volt
Oranje: +/- 2,1 Volt
Groen   +/- 3,5 Volt
Blauw   +/- 3,0 Volt
Wit     +/- 3,2 volt

Bij de Arduino is de spanning op de output pin 3,5 of 5,0Volt in. Als LED's op een voeding worden aangesloten die meer levert dan wat ze aankunnen, wat volgens het scheme hierboven altijd, dan is er een voorschakelweerstand nodig. Het is trouwens sowieso goed om je LED's altijd te beschermen met een weerstand.

Ik ga hier even uit van een Arduino met 5,0V. Deze geeft teveel spanning, dus moeten we de LED beschermen. Als het een gele LED is van 2,0V dan moeten we compenseren (terugbrengen):

Ucomp = 5,0 - 2,0 = 3,0V

Onze weerstand moet dus 3,0V compenseren. Dat is niet erg, dat kan die weerstand prima. Het stroomverbruik van een LED is in de regel 20 mA. Ofwel 0,02 Ampere.

De wet van Ohm hebben we gezien. Dat is U = I x R. Bij zo een vergelijking mag je beide zijden door hetzelfde getal (waarde) delen. We gaan nu beide zijden delen door I.

                   U     I x R        U
U = I x R   =>    --- = -------  =>  --- = R  =>  R = U / I
                   I       I          I

R is de waarde voor een weerstand. U is de spanning en I is het stroomverbruik. De waarde van de U hebben we al, dat is de waarde U-compenseren die we hebben uitgerekend (3,0V). De waarde I is voor een LED meestal 0,02 Amp.

R = U / I  =>  R = Ucomp / I  =>  R = 3,0 / 0,02  = 150 Ohm

We hebben hier een weerstand nodig van 150 Ohm.

Ander voorbeeld. Op je treinbaan heb je een 12,0V spanning staan. Je hebt een LED die 3,5V aan kan. De weerstand moet dus 12,0V - 3,5V = 8,5V compenseren. De ampere waarde van de LED is weer 0,02amp. Deze spanning ingevuld in de wet van Ohm geeft 8,5V / 0,02A = 425 Ohm.

Leer jezelf aan om bij gebruik van een LED altijd een weerstand aan de negatieve kant aan te sluiten. Dan kun je het niet vergeten. Op een Arduino is in de regel een weerstand van rond de 220 Ohm of 330 Ohm voldoende.

En vergeet niet om deze weerstand ALTIJD aan te sluiten, anders zal de LED snel doorbranden en is het uit met de pret, omdat je je LED kunt weggooien.

Ook infrarood en ultraviolet LED's, zijn LED's. En ook deze hebben dus een voorschakel weerstand nodig.

LED's kun je ook in serie schakelen. Op de pagina die over stroom staat kun je lezen dat:

	Spanning-totaal = Spanning1 + Spanning2 + Spanning3 ... Spanning-n

Als we dus 2 gele LED's hebben van ieder 2,0V, dan is de totale spanning 4,0V. Om aan te sluiten op een Arduino van 5,0V moet er dus een voorschakelweerstand bij die 1,0V verbruikt.

R = U / I  =>  R = Ucomp / I  =>  R = 1,0 / 0,02  = 50 Ohm

Als we nu echter 3 gele LED's zouden willen aansluiten, nog steeds met ieder een 2,0V verbruik dan is de totale spanning 3 x 2,0V = 6,0V. Dat is meer dan de Arduino zal leveren en geen enkele LED zal branden. Dan moeten we een andere oplossing verzinnen.

Nadeel van serieaansluiting is dat als er een (1) LED kapot gaat meteen de stroomkring onderbroken is, en er dus geen enkele LED meer zal branden.

We kunnen de LED's ook parallel schakelen. Dan staan ze naast elkaar. Ieder heeft zijn eigen weerstand nodig. Als we ze parallel plaatsen dan moeten we de totale stroom optellen. Dus de stroom 0,02A van iedere LED, en dat 3x = 0,06 Ampere (60 mA).

Het grote nadeel van deze opstelling is echter dat per LED een weerstand moet worden opgenomen. Al die extra weerstanden verbruiken stroom waardoor je vermogen verliest. Er kunnen dan minder LED's op een voedingsbron. Denk maar aan je huis, waarin de stoppen doorslaan als je teveel stroom wilt verbruiken.