In alle uitleg tot dusver is één belangrijke factor weggelaten: het vermogen, oftewel het aantal watts dat wordt omgezet in de led en (veel belangrijker) de voorschakelweerstand. Bij lage spanningen tot ongeveer 15 volt is dit vermogen meestal geen probleem, maar daarboven moet je er wel degelijk rekening mee houden.
Het vermogen is de hoeveelheid energie die per tijdseenheid wordt omgezet, uitgedrukt in watt. De formule voor het elektrische vermogen is het product van spanning en stroom:
P = U x I
P is het vermogen in watt,
U is de spanning in
volt,
I is de stroom in ampère
Waarom is dit van belang bij het aansturen van leds? Simpel: de voorschakelweerstanden zorgen ervoor dat er een bepaalde stroom loopt (in alle voorgaande voorbeelden 20 mA), maar tegelijk valt er over deze weerstanden ook een spanning, te weten het verschil tussen de voedingsspanning en de totale nominale spanningsval van alle leds samen. Een voorbeeldje: je hebt een gelijkspanning van 80 volt (bijvoorbeeld de hoofdvoeding van een zware audioversterker), en je wilt hieruit een groene led (nominale spanningsval van 2,1 volt) aansturen met 20 mA. Goed, we vullen alles in de formule in:
R = (80 - 2,1) / 0,02 = 3895 ohm
Prachtig, je neemt dus een gewone, kleine weerstand van 3K9 .... Maar helaas ... de led brandt wel – maar de weerstand na een paar seconden ook. En na hooguit tien seconden ben je terug bij af. Wat is er aan de hand? Simpel: de weerstand krijgt een vermogen te verwerken van (80 - 2,1) x 0,02 = 1,56 watt. Tja, dat is toch wel wat meer dan de kwart watt waarvoor het ding gemaakt is. In dit geval moet je een behoorlijk forse weerstand gebruiken van 2 watt, en zelfs dat ding zal behoorlijk heet worden.
Je kunt dit probleem deels oplossen door gebruik te maken van zogenoemde low-current-leds, die al bij 5 mA een flinke lichtopbrengst hebben. In de berekening ziet dit er dan als volgt uit:
R = (80 - 2,1) / 0,005 = 15580 ohm
Je zou dan een weerstand van 15K kunnen gebruiken; het vermogen is dan (80 - 2,1) x 0,005 = 0,39 watt, dus een type van 0,5 watt zou dan geschikt zijn.
Het vermogen dat in een led wordt omgezet is simpelweg het product van de nominale spanningsval en de werkstroom, dus in dit geval
2,1 x 0,005 = 0,0105W = 10,5 mW.
In de led zelf wordt dus maar heel weinig vermogen omgezet. Overigens is deze vermogensomzetting in de led voor een groot deel verantwoordelijk voor het licht dat het ding produceert. Sterker nog; het zou erg onwenselijk zijn als een led zich als een ideale diode gedroeg en in doorlaatrichting geen nominale spanningsval vertoonde; zonder spanningsval geen vermogensomzetting, en dus ook geen licht! Maar goed, we hoeven ons eigenlijk alleen te bekommeren om het vermogen dat in de voorschakelweerstand wordt omgezet.
Eigenlijk is het heel eenvoudig en voorspelbaar: naarmate de voedingsspanning hoger is ten opzichte van de totale nominale spanningsval van één of meer leds samen, gaat er meer vermogen verloren in de voorschakelweerstand. De formule is simpel; bereken gewoon de spanningsval over de weerstand keer de stroom:
P = I x (U+ - Uled)
Houd er rekening mee dat dit vermogen ook bij lage spanningen nog een rol kan spelen. Zo zijn zogenoemde SMD-weerstanden (ter grootte van een suikerkorrel) vaak gespecificeerd voor slechts 60 mW; dit vermogen wordt al bereikt bij 20 mA en 3 volt!
TIP: De CalcuLEDor berekent niet alleen de weerstandswaarde, maar ook het vermogen.
En dan nog even het laatste voorbeeld uit de vorige paragraaf (over leds op wisselspanning): we hadden uitgerekend dat we bij de negatieve fase van de wisselspanning zo'n 115 mA door een weerstand van 150 ohm kregen. Als die 115 mA continu zou zijn, zouden we een vermogen krijgen van
U = I x R, en
P = U x I
=> P = I2 x R = 0,1152 x 150 = 1,98 watt
Dit geldt echter alleen voor de negatieve fase van de wisselspanning, dus moeten we de helft nemen. Die ca. 1 watt is echter nog steeds aanzienlijk meer dan een standaardweerstand verdraagt; deze zijn immers slechts geschikt voor ¼ watt. Om deze reden zou een gewone weerstand dan ook in rook opgaan.