Sa

16

Feb

2013

LED-Grundlagen, LED-Schaltungen

Minischaltungen, um LEDs zu betreiben

LEDs (Abk. für engl. Light Emitting Diode = "lichtaussendende Diode", auch Leuchtdiode oder Lumineszenz-Diode genannt) sind bei Bastlern sehr beliebt um Experimente durchzuführen. Das hat mehrere Gründe: Erstens sind LEDs leicht zu bekommen, da Bastler in der Regel immer alte Geräte zu Hause haben, welche LEDs beinhalten. Zweitens sind sie andernfalls relativ billig und drittens eignen sie sich gut für Experimente, da sie wenig Strom verbrauchen.

Allgemein
Es existieren unzählige verschiedene Sorten von Leuchtdioden. Vor allem bei den so genannten SMD-LEDs (SMD = engl. surface-mounted device = "Bauelement für die Oberflächenmontage") gibt es unglaublich viele. Zu Experimentierzwecken eignen sich die so genannten Standard-LEDs ganz gut.
Die Versorgungsspannung einer Standard-LED liegt bei ca. 2V (je nach Farbe). Der Maximalstrom beträgt 20mA. Wie es der Name schon sagt sind LEDs Dioden und deshalb kann der Strom nur in eine bestimmte Richtung fliessen, d.h. man muss beim Benützen einer LED auf die Polarität achten. Der Minusanschluss ( = Kathode, K) liegt auf dem kurzen Draht und somit der Plusanschluss ( = Anode, A) auf dem langen Draht.


Reihenschaltung (Serieschaltung)
LEDs kann man in Reihe schalten, d.h. man schaltet die LED "hintereinander" in einen Stromkreis.

Wie schon erwähnt braucht eine Standard-LED eine Versorgungsspannung von 2V. In einer Serienschaltung verteilt sich nun die Spannung gemäss der "Kirchhoff′schen Maschenregel" auf die einzelnen Verbraucher. Die Spannung (9V) wird auf 5 identitische LEDs aufgeteilt. So existiert für jede LED noch eine Spannung von 1.8V (9V / 5 = 1.8V). 
Dies ist eine Lösung, um LEDs ohne Vorwiderstand an einer 9V-Batterie zu betreiben.

Vorwiderstand
Wenn man eine LED einzeln zum Leuchten bringen will, muss man bei einer Spannung über 2V einen Vorwiderstand benützen.
Wenn wir eine Batteriespannung von 9V annehmen, muss diese also von 9V auf 2V gebracht werden. Mit dem Ohm′schen Gesetz U = R*I lässt sich nun der Vorwiderstand berechnen:
9V - 2V = 7V ("Spannungsabfall über dem Widerstand", Potenzialdifferenz)
7V / 0.02A = 350Ohm (Widerstand = Potenzialdifferenz / Strom)
Man müsste also einen Vorwiderstand von 350Ohm hineinsetzen. Da es diesen aber nicht gibt, nimmt man den nächstgrösseren, also 360Ohm. Wenn man jedoch keinen solchen in der Nähe hat kann man problemlos auch einen Widerstand von 560 Ohm oder 1kOhm nehmen, sofern die LED nicht extrem hell leuchten soll.

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