건담에 넣을 LED 연결방법 (LED 병렬 연결, 저항계산법, 강하전압)

이게 왠 중학교 물리 공부인지.... ㅋㅋㅋ

LED 납땜을 어느 정도 하고 건담에 부착하기 전에

어떻게 아두이노에 연결할지 고민해본다.

 

 

정석은 다음과 같다

'LED를 병렬로, LED마다 저항을 달아준다'

이 포스팅은 왜 그래야 해? 라는 의문에서 시작되었다 ㅋㅋㅋ

(궁금하지 않은 사람은 저 문장만 기억해주면 된다 ㅋㅋ)

 

 

LED의 제원확인

우선 계산을 하려면 LED에 대한 정보가 있어야 한다. 

LED 종류가 다양하며 그에 따른 제원 역시나 조금씩 차이가 있다

같은 사이즈의 LED더라도 차이가 난다.(특히 빨간색은 VF가 낮다) 

 

오늘의 계산은 푸른색 LED를 통해 해볼까 한다!

2012 LED(BLUE) 제원 LED Size : 0805/2012 Chip LED(Color : Blue) VF(순방향 전압, 강하 전압) : 2.8~2.9V IF(순방향 전류) : 10~20mA

 

LED에 맞는 저항을 찾아보자

아두이노의 pin은 5v의 전압을 갖는다. 

즉 아무 생각 없이 연결하면 LED에 무리가 간다

(바로 터지지 않더라도 과열되서 곧 사망한다)

 

저항을 계산하는 방법은 유명한 '옴의 법칙'

V=IR, R=V/I

 

실제 계산할 때는 LED의 순방향 전압(VF)을 전체 전압에서 빼준 뒤

옴의 법칙을 적용하면 된다. (이 계산 때문에 강하 전압이라는 용어를 쓰는 것 같다)

아두이노=5v / LED의 VF=약 3v / 전류=10mA=0.01A

[계산] 저항 = 전압 / 전류 = 5v - 3v / 0.01 = 약 200 옴이 나온다. 

 

오차 범위도 있고 하니, 대충 사람들이 220옴을 연결하는 건가 보다

 

 

LED를 직렬로 연결해보자

LED의 직렬연결 : 전압을 더해준다

LED의 병렬연결 : 전류를 더해준다 라고 기억하자

 

+ 저항의 직렬연결: 동일한 전류, 전체 저항은 저항들의 합

+ 저항의 병렬연결: 동일한 전압, 전체 저항의 역수는 저항들 역수의 합

 

LED의 +와 -를 연결한 직렬병결 모델이다.

(적색 led는 보통 VF가 2v이다)

1개일 때는 과전류로 경고가 뜨고

2개일 때는 안정적으로 불이 들어오고

3개일 때는 불이 약하고 -> 전압을 합하면 6v가 필요한데 5v만 공급된다.

4개일 때는 불이 들어오지 않는다. -> 전압을 합하면 8v가 되어 작동불가

 

즉... LED를 직렬 연결할 수록 전압이 크게 필요하게 된다.
그래서 병렬 연결을 쓰는구나!

 

☆☆☆아두이노로 LED 켜는 원리가 궁금하다면?

2020/03/08 - [공부하는 이땡땡/아두이노를 작동해보자] - 아두이노로 LED를 켜보자! (디지털핀, 아날로그핀)

아두이노로 LED를 켜보자! (디지털핀, 아날로그핀)

 

 

LED마다 저항을 달아주는 이유는?

문제는 LED의 제원에 있다.

동일한 LED를 사용다면 문제가 없지만, 종류가 다른 LED를 사용하게 된다면

각각의 VF값이 다르기 때문에 LED에 흐르는 전류들을 각각 구해줘야 하는 상황이 오게 된다. 

 

그러니까 결국 같은 LED를 쓴다면

마지막에 저항 하나만 달아주면 될 거다. 

 

다른 LED를 사용한다면 각각 달아주는 것이 안정적으로 회로를 사용할 수 있는 방법인 것 같다. 

 

시뮬레이션 결과, 다행히 두 상황 다 무난히 LED가 켜졌다. 

(병렬연결) 왼쪽이 각각 저항을 달은 경우, 오른쪽이 그냥

 

마지막으로 옴의 법칙을 이용하여 2012 칩 LED 5개를 병렬 연결했을 때 

얼마의 저항을 달면 좋은지 계산하고 마쳐보자

 

LED 5개의 병렬 연결이므로 전압은 3v, 전류는 10mA *5 =50mA

[계산] 저항 = 전압 / 전류 = 5v - 3v / 0.05 = 약 40 옴이 나온다. 

 

근데... 내가 가진 저항이 제일 작은게 110 옴인데.... ㅋㅋㅋ

110옴으로 테스트를 할 때는 연결해봐야겠다. 

 

 

☆☆☆ 실제 적용된 내용이 궁금하다면?

(2v의 노랑, 3v의 초록.. 결국 따로 저항을 달아주었다...)

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