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Leuchtdioden und Vorwiderstände

Allg. Umgang

Anschließen  Vorwiderstand berechnen  Parallel- und Reihenschaltung  Widerstandsfarbcode

 

Eine LED (Light Emitting Diode bzw. Lichtemittierende Diode) ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Sie strahlt Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial abhängigen Wellenlänge ab, sobald durch die Diode ein Strom in Durchlassrichtung fließ.

 

 

 

Die Durchlassspannung ULED einer LED ist von der Leuchtfarbe abhängig. Typische Werte sind bei

roten LED`s ca. 1,6 ... 2,0 V
orangefarbigen LED`s ca. 2,2 ... 3,0 V
gelben LED`s ca. 2,4 ... 3,2 V
grünen LED`s ca. 2,7 ... 3,2 V
(ultra-)violetten LED`s ca. 3,6 V
blauen LED`s ca. 3,0 ... 5,0 V
weißen LED`s ca. 3,6 ... 4,0 V

 

Der Durchlassstrom ILED liegt normal bei ca. 20 - 25 mA. Der Wert, der in Berechnungen angesetzt wird, bewegt sich zwischen 10 und 20 mA.

Es gibt Niedrigstromvarianten von Leuchtdioden ("low-current light emitting diodes"), die bereits bei 2 mA Durchlassstrom die volle Lichtleistung liefern.

 

Genaue Angaben für ULED und ILED befinden sich normalerweise auf dem beim Kauf dazugehörigen Datenblatt oder sind beim Verkäufer zu erhalten.

 

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Anschießen von LED`s

Leuchtdioden benötigen nur kleine Spannungen und Ströme zum Betrieb und vertragen keine überhöhten Spannungen.

Aus diesem Grund sollten LED`s  immer mit einem Vorwiderstand betrieben werden. Aufgabe eines Vorwiderstandes ist die Differenzspannung zwischen der Betriebsspannung (Uges) und der Arbeitsspannung der LED (ULED) von der LED fernzuhalten und den Strom zu begrenzen. Alternativ kann auch eine Konstantstromquelle benutzt werden. Dabei ist es egal ob diese "Strombegrenzung" vor oder hinter die LED gesetzt wird. Geschieht dies nicht, ist im schlimmsten Fall die LED sofort defekt.

Bevor eine LED an eine Gleichspannung (mit entsprechendem Vorwiderstand) angeschlossen wird, muss die Polarität festgestellt werden. Die meisten Hersteller versehen die LED`s mit unterschiedlichen Anschlussdrähten. Der kurze Draht kennzeichnet meist die Katode (-) und der lange Anschlussdraht die Anode (+). Zusätzlich wird der Katodenanschluss durch eine Abflachung des Gehäuses gekennzeichnet. Schaut man sich das innere einer LED genauer an, erkennt man meist unterschiedlich große Elektroden. Die größere Elektrode kennzeichnet die Katode(-).

Ist eine Katoden-Kennzeichnung nicht vorhanden, kann die richtige Polung durch Probieren ermitteln werden.

Nachdem man die LED mit einen Vorwiderstand von ca. 270 Ohm verbunden hat, wird diese an eine Betriebsspannung von ca. 5 V angeschlossen. Leuchtet die LED, liegt die ´Katode´ der LED an Minus. Leuchtet sie nicht, ist sie in Sperrrichtung angeschlossen (Katode an Plus) und muss umgepolt werden.

 

Parallel- und Reihenschaltung

Leuchtdioden können Einzeln, in Parallel- und Reihenschaltung einsetzt werden.

Bei Parallelschaltung erhält jede LED einen eigenen Vorwiderstand, da Produktionsstreuungen immer für eine ungleiche Stromverteilung in den einzelnen LED`s sorgen. Dabei kann der Strom durch eine LED soweit ansteigen, dass sie überfordert wird und ausfällt.

Die Spannungsquelle muss so ausgelegt werden das ausreichend Strom zur Verfügung steht.

(die Einzelspannungen addieren sich).

Einzelschaltung

Parallelschaltung

Reihenschaltung

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Berechnung des Vorwiderstandes

Anhand der folgenden Beispiele kann der benötigte Widerstand und die benötigte Leistung eines Vorwiderstandes berechnet werden.

Beispiel 1 (Einzel oder Parallelschaltung):

Eine LED mit 3.4 Volt und 0.02 Ampere soll an einen Baustein mit einer Ausgangsspannung von 12V angeschlossen werden.

Ist Werte:

Betriebsspannung: 12V, Spannung an der Lampe: 3.4V, Wert der Spannung die durch den Widerstand verringert werden soll: 12V-3.4V=8.6V, Stromaufnahme der Lampe 0.02A

 

Benötigter Widerstand  Online Berechnung von Parallelschaltungen

    

Beispiel 2 (Reihenschaltung):

Drei LED`s  mit je 1.6 Volt und 0.02 Ampere sollen an einen Baustein mit einer Ausgangsspannung von 12V angeschlossen werden.

Ist Werte:

Betriebsspannung: 12V, Spannung pro Lampe: 1.6V, Wert der Spannung die durch den Widerstand verringert werden soll: 12V-(3*1.6V)=7.2V, Stromaufnahme der Lampe 0.02A

Benötigter Widerstand Online Berechnung von Reihenschaltungen

 

Es gibt auch Situationen bei dehnen eine Gemischte Schaltung der LED`s benötigt wird.

Dazu werden die Berechnungen von Reihen- und Parallelschaltungen kombiniert.

Online Berechnung von Gemischten Schaltungen

 

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Widerstandsfarbcode

 

Widerstände gibt es mit sehr vielen verschiedenen Nennwerten. Um diese zu unterscheiden werden Widerstände unter anderem mit Farbringen gekennzeichnet. Diese Farbringe kennzeichnen einen bestimmten Widerstandswert und die Toleranz, mit der der Widerstandswert abweichen darf. Man unterscheidet dabei zwischen Kohleschichtwiderständen mit 4 Ringen und Metallschichtwiderständen 5 Ringe.

Eine Widerstandsfarbcode-Tabelle ist hier zu finden.

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