תאורת מארז על ידי לדים – המדריך המלא

לד – כיצד מפעילים אותו?

ב) לד – כיצד מפעילים אותו?

על מנת להבין טוב יותר את צורת החיבור של הלדים התחלנו מהסבר על הרכבם וקבענו שהם בעצם מוליכים למחצה. ובכן ישנו דבר אחד נוסף שצריך לדעת על מוליכים למחצה – הם לא רכיבים ליניאריים. רכיבים ליניאריים הוא שם לרכיבים המקיימים את חוק אוהם, שאומר שהמתח על פני רכיב כלשהוא שווה למכפלת הזרם העובר בו בהתנגדותו, או באלגברית – V=I*R, משמע שקיים יחס קבוע וישר בין מתח לזרם והוא ההתנגדות.לפי נוסחה זאת קיים כמובן גם יחס קבוע והפוך בין ההתנגדות לזרם – כאשר ההתנגדות עולה הזרם יורד וכאשר המתח עולה הזרם עולה – כל הרכיבים הליניאריים (כגון נגדים, סלילים, מנועים וכד\') מקיימים חוקים אלו, אך לדים הם רכיבים אקספוננציאלים ולא ליניאריים. כלומר, היחס בין השינוי במתח לשינוי בזרם הוא אקספוננציאלי (או בעברית פשוטה עצום), ושינוי של 0.2V במתח, לדוגמא, יכול לגרום לשינוי של כמה עשרות מיליאמפרים ואף אמפרים שלמים בזרם, במצבים מסוימים.הנה דוגמא לשינוי בזרם כתלות במתח ללד כחול ולד לבן:

או בעברית – ללדים יש משאלת מוות 3

למה זה ככה? לרכיבים הליניאריים ישנו מקדם חום חיובי – משמע שכאשר חומם עולה התנגדותם עולה. לעומת זאת, למוליכים למחצה ברובם יש מקדם חום שלילי. משמע שככל שהם מתחממים יותר (והם מתחממים כמו כל רכיב המבזבז אנרגיה), התנגדותם יורדת וכך הזרם בהם עולה.מכיוון שכך, החלק החשוב בחיבור לד הוא הזרם העובר דרכו ואל המתח נתייחס כפחות או יותר קבוע. לרוב הלדים האולטרה ברייט ישנם תנאים אופטימאליים לפעולה בסביבות 20 מיליאמפר (אלפיות האמפר) ומתח של 3V, לכן נתייחס לנתונים אלו כתנאים הרצויים להפעלת הלד. כמובן שללדים אולטרה ברייט שונים יהיה שוני קל בנתוני ההפעלה אך זהו תחום בטוח לרוב הלדים מסוג זה (כמובן לא לרגילים).  

מיסקונספציה ידועה היא שהלדים זקוקים ל-5V על מנת לפעול; נתון זה מופיע מדי פעם על אריזות הלדים, או דפי הנתונים שלהם והוא המתח המקסימלי בו הם מסוגלים לתפקד – משמע הם יתפקדו בו אך לא לזמן רב. מי שנתן פעם מתח מוגזם ללד בוודאי שם לב כי הוא מפיץ צבע בהיר יותר מזה שהוא אמור ומי שחיבר פעם לד ישירות ל-12V יכל לצפות בו הופך לסד (SED = Smoke Emitting Diode).

מיסקונספציה נוספת היא כי ניתן להפעיל לד ללא נגד. ובכן, זה נכון אם מחברים אותו לסוללת AAA רגילה וחלשה, מכיוון שסוללות אלו לא מסוגלות לספק זרם בעוצמה שתהרוג את הלד ויש להן התנגדות פנימית המספיקה להגבלת זרם זה בכל מקרה. אך דבר זה אינו נכון לגבי סוללות חזקות יותר או ספקי כח – תנו להדגיש נקודה זו – לא מפעילים לד מספק כח ללא נגד! ולא משנה מה שמעתם או היה נדמה לכם שראיתם בכל מיני מקומות שונים ומשונים ברשת או בכל מקום אחר! (טוב, אלא אם כן, אתם רוצים להרוג אותו…). הנגד, שהוא כן רכיב ליניארי, יגביל את כמות הזרם במעגל כתלות במתח שייפול עליו ומכיוון שהזרם קבוע בחיבור שני רכיבים בטור אחד לשני (כפי שנראה עוד מעט) –  נוכל לשלוט על הזרם המגיע אל הלד שלנו ולשמור על חייו ואורו היקרים לנו כל כך.

כיצד נדע מהו ערכו של הנגד הדרוש? פשוט מאוד. דרך ראשונה היא לפנות למחשבון התנגדויות, כגון זה המצוין של japala , אם כי בד"כ הוא מחשב לא טוב את ההספק בו אמור לעמוד הנגד (ניגע בזה אח"כ). דרך שנייה היא פשוט לחשב את ההתנגדות בעצמכם; לא מדובר פה בחישובי קוונטים מסובכים, אלא בנוסחה פשוטה אותה הזכרנו קודם ונקראת חוק אוהם. הנוסחא קובעת, כפי שהדגמנו מקודם, שהמתח = התנגדות x הזרם. לכן, מכיוון שהזרם ידוע לנו תמיד והוא 20 מיליאמפר (או 0.02 אמפר, כדי להציב נכון בנוסחא), כל מה שחסר לנו ע"מ לחשב את ההתנגדות ( = מתח חלקי זרם) הוא המתח. לפני שנברר את המתח ניקח כמה דקות כדי לדבר על שני סוגי המעגלים הבסיסיים הקיימים בחשמל.