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LED를 사용한 회로 구현

발행일 : 2018-11-30 10:07

오늘은 LED를 사용하여 회로를 구현하는 방법에 대해 알아보려고 합니다. 우리가 전자제품을 구입하면 무엇을 먼저 보나요? 일반적으로 작동법을 알기 위해 설명서를 봅니다. 마찬가지로 회로를 구현할 때도 설명서인 '데이터시트(datasheet)'를 살펴볼 필요가 있습니다.
위 그림은 한 제조사의 LED 데이터시트 중 일부입니다. 이 제조사에서 개발된 LED는 다음과 같은 특징을 가지고 있다는 것입니다. 앞서 설명과 관련된 부분을 살펴보면 일반적으로 1.85V, 최대 2.5V에서 동작을 한다는 것입니다. 동작하는데 필요로하는 전류는 20mA 정도라는 것을 알 수 있습니다.
그림과 같이 정상적으로 연결을 해봤습니다. LED 전원 부분에 5V 전압을 인가하였고 다른쪽에는 접지 처리를 하였습니다. 실제로 아두이노를 동작시키면 어떤 현상이 발생할까요? 결론을 말씀드리면 LED는 망가져서 불이 켜지지 않습니다. 왜 이런 현상이 발생할까요? 회로는 정상적으로 구현이 되었지만 데이터 시트를 보면 허용 전압보다 2배 정도의 높은 전압이 인가되었고 흐르는 전류 또한 높은 전류가 흘렀다는 것을 의미합니다.

그렇다면 인가되는 전압과 흐르는 전류를 줄일 수 있는 방법은 무엇일까요? 바로 앞에서 설명했던 '저항'을 이용하면 됩니다. 이제는 데이터시트에 적합한 저항의 크기를 선정하면 됩니다. 여기서 중요한 것은 제가 강조해드렸던 '옴의 법칙'의 적용입니다.

아두이노에서는 5V 전압이 인가됩니다. LED의 허용 전압은 1.85 ~ 2.5V인데 여기서는 2V를 기준으로 하겠습니다. 전류는 20mA=0.02A를 흐르도록 하면 됩니다. 다시 정리를 해보면 5V가 제공되는데 LED에서 사용하는 전압은 2V이기 때문에 저항에서 사용되는 전압을 3V가 되도록 하면 되고 20mA의 전류가 흐르도록 하면 됩니다. 우리가 알고자 하는것은 저항의 크기입니다. 옴의 법칙을 적용하면 아래와 같이 식을 세울수 있습니다.
단위 중 m는 10의 -3승 입니다. 결론을 말씀드리면 회로에서 필요한 저항의 크기는 150Ω입니다. LED의 안정성을 고려하여 150Ω보다 조금 높은 저항을 사용하면 됩니다. 앞으로는 220Ω 저항을 사용하도록 하겠습니다. 저항을 추가하여 회로를 구현하면 다음과 같습니다.
위와 같이 회로를 구현하면 정상적으로 LED가 작동됩니다. 추가적으로 프로그래밍을 하게 되는데 여기서 프로그래밍은 사용자가 원하는 동작을 할 수 있도록 제어를 하는 방법이라고 생각하시면 됩니다. 예를 들어, LED를 1초마다 점등, 소등시키겠다 또는 계속적으로 점등되도록 하겠다. 이와 같이 본인이 원하는 동작을 할 수 있도록 프로그래밍을 작성하면 됩니다.
다음 시간에는 실제로 회로를 구현하고 프로그래밍하여 동작 결과를 살펴보도록 하겠습니다.

2학기 마무리 잘 하시고 건강 잘 챙기세요~^^