Leuchtdioden und
Vorwiderstände
Allg. Umgang
Anschließen
Vorwiderstand berechnen
Parallel- und Reihenschaltung
Widerstandsfarbcode
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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.
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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).
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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
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
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. | 
