Vaak wil je meerdere leds tegelijk gebruiken. Nu kun je natuurlijk telkens één led plus één voorschakelweerstand op een voedingsspanning aansluiten, maar vaak kan het slimmer. Misschien is je in de vorige paragraaf al opgevallen dat de weerstand ruimschoots meer spanning (3,1V) te verwerken kreeg dan de nominale spanningsval van de rode led. Zou je dat 'spanningsoverschot' wellicht kunnen gebruiken om in één keer twee rode leds aan te sturen in plaats van één? Inderdaad!
Eigenlijk is het heel eenvoudig: als je meerdere leds in serie zet (dus met de anode van de ene aan de kathode van de volgende enzovoort), kun je gewoon de nominale spanningsval van al deze leds bij elkaar optellen. Je moet er alleen op blijven letten dat de totale spanningsval hierbij niet hoger wordt dan de voedingsspanning. Zo kun je bij een voedingsspanning van 5V wel twee rode leds in serie zetten (2 x 1,9V = 3,8V, dus lager dan 5V), maar geen drie (3 x 1,9V = 5,7V, wat meer is dan 5V).
Deze totale nominale spanningsval over alle leds samen heeft natuurlijk ook gevolgen voor de voorschakelweerstand. Laten we weer een voeding van 5V nemen en een gewenste stroom van 20 mA, maar nu twee rode leds in serie. De formule is eenvoudig:
R = (5 - (2 x 1,9) ) / 0,02 = 1,2 / 0,02 = 60 ohm
Een weerstand van 68 ohm is een goede, veilige keuze.
Algemeen is het aantal (dezelfde) leds dat je bij een bepaalde voedingsspanning in serie kunt zetten gelijk aan de voedingsspanning gedeeld door de nominale spanningsval per led, afgerond naar beneden. De formule:
N = U+ / Uled (afgerond naar beneden)
N is het aantal leds
U+ is de voedingsspanning in volt
Uled is de nominale spanningsval van één led
Een serieschakeling van meerdere leds wordt interessanter naarmate je meer leds tegelijk wilt schakelen en je een hogere voedingsspanning ter beschikking hebt. Stel, je wilt je pc net even dat beetje extra geven door middel van 60 rode leds, en daarvoor wil je de 12V-voeding gebruiken. Eerst doen we gewoon één led met telkens één voorschakelweerstand:
R = (12 - 1,9) / 0,02 = 505 ohm
Goed, je hebt dan dus niet alleen 60 leds nodig, maar ook 60 weerstanden van 560 ohm (de eerstvolgende hogere waarde boven 505 ohm). De stroom per led wordt dan (12 - 1,9) / 560 = 18 mA, dus de totale stroom voor 60 leds is 60 x 18 = 1080 mA.
Nu gaan we eens kijken wat er gebeurt als we meerdere rode leds in serie zetten. Hoeveel zijn dit er eigenlijk? Simpel: we delen de voedingsspanning door de nominale spanningsval van één led: 12 / 1,9 = 6,3; afronden naar beneden geeft een aantal van 6 leds. Nu kunnen we uitrekenen welke weerstand we nodig hebben bij een serieschakeling van dit aantal leds:
R = (12 - (6 x 1,9) ) / 0,02 = 30 ohm -> 33 ohm verkrijgbare waarde
Dat is aanzienlijk lager dan die 505 ohm bij afzonderlijke leds. Het belangrijkste is echter dat we nu nog maar één weerstand per zes leds nodig hebben, dus 10 stuks in totaal in plaats van 60. De stroom per serieschakeling wordt dan (12 - (6 x 1,9) ) / 33 = 18 mA; we hebben nu echter nog maar 10 serieschakelingen, dus de totale benodigde stroom is 10 x 18 = 180 mA. Die serieschakeling bespaart ook nog eens aardig wat stroom!
LET OP!
Zoals ook al uitgelegd bij de situatie met één led, moet je oppassen dat de weerstand niet te klein wordt - of beter gezegd: dat de spanningsval over de weerstand niet te klein wordt. Wat doe je bijvoorbeeld als je een voedingsspanning van 10 volt hebt, en je wilt daar zoveel mogelijk gewone rode leds op aansluiten? De formule voor het aantal leds zegt dat je 10 / 1,9 (afgerond naar beneden) = 5 rode leds in serie kunt zetten. De voorschakelweerstand wordt dan (10 - (5 x 1,9)) / 0,02 = 25 ohm, oftewel 27 ohm als gangbare waarde. Wat gebeurt er echter met de stroom als de voedingsspanning 5% stijgt? Reken maar uit: I = (10,5 - (5 x 1,9)) / 27 = 0,04 ampère. Hmm, dit wordt wel wat eng! Dit komt doordat de spanningsval over de weerstand (10 - (5 x 1,9) = 0,5 volt) vrij klein is ten opzichte van de voedingsspanning. Je kunt in dit geval beter maar vier in plaats van vijf leds in serie zetten.
Als vuistregel is het aan te raden om over de voorschakelweerstand een spanningsval van zo'n 20% van de voedingsspanning te hebben; als de voedingsspanning sterker fluctueert (zoals bij een ongeregelde gelijkgerichte spanning), is een spanningsval tot wel 30 - 40% aan te raden, en alleen als je een goed geregelde voeding hebt, is een spanningsval vanaf 10% verantwoord.
Verder is het natuurlijk zaak dat de leds die je in serie schakelt ongeveer dezelfde lichtopbrengst hebben; ze krijgen immers allemaal dezelfde stroom, en als je een gewone led en een low-current-led in serie zet, zal de tweede veel feller branden dan de eerste. Voor de rest kun je prima verschillende kleuren leds in serie zetten, zolang je maar rekening houdt met de verschillende waarden voor de nominale spanningsval; de CalcuLEDor kan je dit rekenwerk uit handen nemen.