Hadi bir LED yakalım.

Elimizde bir pil, bir LED, bir direnç (henüz değerini hesaplamadık), iletken ve şimdilik bir etkinlik kartonu varsa "Yanan LED devremizi" yakmaya hazırız. Ama öncelikle LED'imizi tanıyalım. Akıllı telefonların, TV'lerin, birçok elektronik cihazın üzerinde, genelde bizi uyarmak için var olan yanıp sönen veya devamlı yanan küçük lambalardır bunlar. Lambalardan farkları sadece belli bir yönde bağlandıkları zaman ışık vermeleri ve ortalama 2v gerilim ve 20mA akımda çalışmalarıdır. Belirtilen değerlerin üzerinde güç uygulandığında ve devreye ters bağlandıklarında bozulurlar. Her LED'in gerilim ve akım değerleri farklıdır.

Düşük Güçlü LED’ler			Yüksek Güçlü(Power) LED’ler (1 Watt)
Renk	Voltaj Aralığı	Voltaj Aralığı	Renk	Voltaj Aralığı	Akım
Kırmızı	1,8V-2,2V	20MA	Kırmızı	2,4v-2,8V	350MA
Sarı	1,8V-2,2V	20MA	Sarı	2,4v-2,8V	350MA
Yeşil	3V-3,3V	20MA	Yeşil	3,2V-3,8V	350MA
Mavi	3V-3,3V	20MA	Mavi	3,2V-3,8V	350MA
Beyaz	3V-3,3V	20MA	Beyaz	3,2V-3,8V	350MA

LED'lerin uzun olan bacakları pilimizin + ucuna gelecek şekilde konumlandırılmalıdır. 

LED'ler kutupludur yani devreye doğru şekilde bağlanmalıdır. Çünkü LED tek yönde akım geçiren ışık yayan diyottur. Uzun olan bacak (+) Anot kısa olan bacağı ise (-) Katot kutuptur. Pekala devreden söktüğümüz ikinci el bir LED'in kutuplarını nasıl buluruz? 

Üstteki resimde gördüğünüz gibi LED'in içinde büyük metal taraftan çıkan uç (-) Katot ucudur. Ayrıca kırmız LED'de işaret edildiği gibi LED'in Katot ucunun olduğu taraf düzdür. Elinizle hissedebilir veya üstten bakınca görebilirsiniz. Aşağıdaki resimde olduğu gibi.

Gerçek devreyi kurmadan önce bir simülasyonda LED'imizi yakalım. 

Devrede güç kaynağımız 9v, akımı ve gerilimi LED'imizin çalışma değerlerine çekebilmek amacıyla 390 Ohm değerinde bir direnç kullandık. Animasyonda direnç ve LED değerlerine dikkat ettiniz mi?

390 Ohm direnç üzerinde 9v gerilim değeri 7,157v kaybederek 1,843v LED çalışma gerilimine çekildi. LED de 1,843v güç harcayarak toprak yani 0 değerine ulaştı. O zaman devrede gelirim değerimiz önüne gelen her devre elemanında değer kaybederek toprağa (-, GND veya zemin) ulaştığında tükeniyor. Bunun yanında akım ise devrenin her yerinde aynı akış hızıyla 18,351mA yani 18mA değerde akmaktadır.

Gerilim-Akım-Direnç formülünü kullanarak direncimizi nasıl seçtiğimizi şimdi kabaca hesaplayalım.

Biz devremizde 9v'luk bir pil kullanacağız ve LED'imiz ortalama 2v-20mA'de çalışıyor. LED'in gerilim ve akım değerlerini bildiğimize göre 9v-2v=7v direncin üzerinde harcamamız gereken gerilim değeridir. Kafanız karıştıysa devremizde iki devre elamanı var biri direnç diğeri LED. 9v pilimizin gerilimini bu iki devre elamanı alacak, LED pilin 2v gerilimini alabilecekse geri kalan 7v gerilimi dirence harcatmalıyız. Sanırım bu tarifle yaptığımız hesaplamayı anlamışsınızdır.

Şimdi direncimizin değerini bulalım. Bu çok kullanışlı VIRRRR formülü. Piramitten R değerini alalım ne kaldı elimizde V/I. Unutmayalım burada V değeri direncin harcayacağı 7V, o zaman buna Vr diyelim. Akım değeri bildiğiniz üzere LED'imizin istediği üzerine 20mA olmalı. Çünkü LED'imiz çok nazlı :).

R = Vr / I = 7 / 0,02A = 700 / 2 = 350 Ohm olacaktır. Virgül kaydırma kuralı ile 700 / 2'ye ulaştığımızı hatırlayın. Pekala devrede neden 350 Ohm direnç kullanmadım. Standart satın alacağınız dirençlerde bu değerde bir direnç bulamazsınız. Atölyemdeki dirençler içinde 350 Ohm'a en yakın direç 390 Ohm olduğu için bu değeri seçtim.

Pekala direnci kutusundan seçerken neye göre aldım ve bu 390 Ohm dirençtir dedim. Bunu ya ölçü aleti kullanarak yapmam gerekir ya da direncin üzerindeki renk kodlarını okuyarak. Direnç renk kodları da başka bir yazının konusu olsun.

Gelelim biz gerçek devremize. Aşağıda resmini gördüğünüz şekilde kalın bir karton üzerine devremizi kurdum. Kablo yerine yapışkan alüminyum yollar yaptım. Devre elemanlarını yerleştirip devreyi çalıştırdım ve ölçüm sonuçlarını devrenin üzerinde ölçüm yaptığım yerlere yazdım.

Şimdi kurduğumuz devreyi inceleyelim. Pilimiz 9v tam olması gerektiği değerde. LED üzerinde yaptığımız ölçümde voltaj 2v, bu da istenen tam değerinde. Ancak kullandığım 460 Ohmluk direnç üzerinde ölçülen voltaj 6,5v 6,5+2=8,5 volt. Kullandığım alüminyum yolların iletkenliği pek iyi değil, biraz direnç etkisi göstermekte ve 0,5v bu yollar üzerinde harcanıyor. Devreyi bir de delikli kart üzerinde kurup deneyelim ve sonuçları görelim. 

Not: Ölçü aleti (multimetre), nasıl ölçüm yapılır?, delikli kart (breadboard) bunlar başka bir yazının konusu olacak. Acele etmeden sadece işin mantığını kavramaya çalışarak devam edelim. Yoksa her şeye bir anda sahip olmaya çalışırsanız harcadığınız para hevesinizin kısa sürede kaçmasına neden olacaktır.

Delikli karta kurduğumuz LED devresi.

Delikli karta kurduğumuz devre üzerinde yaptığım ölçümlerde elde ettiğim değerlere bir bakalım.

Önce pilim bir süre kullanılmış olması nedeniyle güç kaybetmeye başladı. Devre çalışırken yaptığım ölçümde pilin gerilim değeri 8,75v. Pile yük bağlı değilken 9,24v'ta sabit kalıyor. Direncimi bu kez değiştirdim 375 Ohm gerçek değeri. (Burada gerçek değeri diyorum çünkü dirençlerin değeri üzerindeki kodla aynı olması biraz zordur. Çünkü dirençler +-%5 toleranslı olarak üretilirler.) Direnç üzerinde düşen gerilim 6,75v, LED üzerinde düşen gerilim 2v ve devre üzerinde akan akım değeri 18 mA.

Şimdi bu değerleri formüllere uygulayalım.

Vr = 0,018A x 375Ohm = 6,75v Direnç üzerinde düşen gerilim. Tam da formülü doğrular şekilde.

Vt = 6,75v + 2v = 8,75v Devremize uyguladığımız gerilim değerinin toplamına eşit sonuç çıktı. Yani Direnç gerilimi ile LED gerilimi bize pilin gerilimini veriyor. Bu durumda devremiz istenen değerlerde çalışıyor.

Formüllerde kafanız karışmasın. Vr direç gerilimi, Vt toplam devreye uygulanan gerilim.

Pekala devreye bağlanmamış pilimiz 9,24v iken devreye bağlandığında gerilimini düşürüyor. Piller ideal güç kaynakları değildir. Bundan dolayı profesyonel elektronikçiler akım ve gerilim kontrollü güç kaynakları kullanırlar. Ancak bizim şimdilik böyle bir güç kaynağına ihtiyacımız yok.

Akım ve güç ayarlı 30v-2A bir güç kaynağı

Gelecek dersimizde ölçü aleti ve nasıl ölçüm yaptığımızla ilgili olacaktır. Sıkılmadan eğlenerek elektronik öğrenmeye devam.