{"id":30,"date":"2015-10-15T10:22:25","date_gmt":"2015-10-15T08:22:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.twobears.at\/wordpress\/diy\/?p=30"},"modified":"2015-10-15T14:55:52","modified_gmt":"2015-10-15T12:55:52","slug":"leuchtdioden-leds","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.twobears.at\/wordpress\/diy\/leuchtdioden-leds\/","title":{"rendered":"Leuchtdioden (LEDs)"},"content":{"rendered":"

Leuchtdioden oder kurz LEDs (Light Emitting Diodes) werden in der Elektronik gerne verwendet, um Dinge anzuzeigen oder zu beleuchten. Nat\u00fcrlich k\u00f6nnte man auch L\u00e4mpchen verwenden, die brauchen aber mehr Leistung und entwickeln mehr W\u00e4rme. Au\u00dferdem schauen LEDs nat\u00fcrlich viel cooler aus, oder?<\/p>\n

<\/p>\n

Leuchtdioden sind Halbleitebauelemente – und damit verhalten sie sich auch im Stromkreis nicht wie ein ohmscher Widerstand, sondern sind etwas spezieller. Sie haben eine Vorw\u00e4rtsspannung und einen Vorw\u00e4rtsstrom und nat\u00fcrlich eine Einbaurichtung (wie jede Diode).<\/p>\n

Einbaurichtung:<\/strong> Wie jede Diode haben auch Leuchtdioden eine Einbaurichtung – wenn man sie verkehrt (= in Sperrichtung) einbaut, dann flie\u00dft keine Strom (oder nur ein sehr, sehr, sehr geringer Strom, der Sperrstrom) und sie leuchten nicht. Bei “normalen” LEDs kennt man die Einbaurichtung daran, dass die Anode (der Pluspol) einen l\u00e4nger Anschlussfu\u00df hat, wie die Kathode (Minuspol).<\/p>\n

Vorw\u00e4rtsspannung Uf:<\/strong> Diese Spannung f\u00e4llt im Betrieb an der Leuchtdiode ab. Je nach Strom \u00e4ndert sie sich ein wenig, aber nicht viel – man kann sie meistens als konstant annehmen. Das ist auch der gro\u00dfe Unterschied zum Widerstand, bei dem sich die Spannung mit dem Strom \u00e4ndert – der Zusammenhang ist durch das Ohmsche Gesetz gegeben. Spannung = Strom mal Widerstand (U = I*R). Bei der LED (wie auch bei anderen Dioden) ist das nicht so – die Vorw\u00e4rtsspannung ist ann\u00e4hernd konstant. Die Vorw\u00e4rtsspannung h\u00e4ngt vom verwendeten Halbleitermaterial (und dessen Dotierung) und damit von der Leuchtfarbe der LED ab.<\/p>\n

Vorw\u00e4rtsstrom If:<\/strong> Das ist jener Strom, bei dem die LED ihren Nennhelligkeit hat (man kann auch Nennstrom) dazu sagen. Wenn der Strom durch die Diode kleiner wird, dann leuchtet sie dunkler. Diesen Strom stellen wir in der Schaltung ein – das kann entweder durch eine Stromquelle oder durch einen sogenannten Vorwiderstand erreicht werden (meist wird der Vorwiderstand verwendet, weil das einfach geht und so ein Widerstand recht billig ist).<\/p>\n

Vorwiderstand R:<\/strong> Wie gerade geschrieben wird oft ein Vorwiderstand verwendet um den Vorw\u00e4rtsstrom durch eine LED einzustellen bzw. zu kontrollieren. Der Vorwiderstand wird in Serie zur LED geschaltet. Wie wird er nun berechnet? – ganz einfach: wir wissen den Strom, der durch die LED (und auch durch den Widerstand) flie\u00dfen soll, n\u00e4mlich der Vorw\u00e4rtsstrom If und wir kennen die Vorw\u00e4rtsspannung Uf der Diode. Die Vorw\u00e4rtsspannung puls die Spannung am Widerstand UR ergeben gemeinsam die Versorgungsspannung U0. Und f\u00fcr UR gilt nat\u00fcrlich das ohmsche Gesetz UR = If * R. D.h. U0 = Uf + (If * R). Wenn wir das umformen kommen wir auf: R = (U0-Uf)\/If.<\/p>\n

Kleines Beispiel gef\u00e4llig?
\nWir haben eine Versorgungsspannung von 5V (z.B. von unserem Arduino-Board).
\nUnsere LED hat eine Vorw\u00e4rtsspannung von 1,7 V (Typisch f\u00fcr eine rote LED) und einen Forw\u00e4rtsstrom von 20 mA (auch ein typischer Wert f\u00fcr eine LED mit einem 5 mm Kopf)
\nDamit kommen wir auf einen Vorwiderstand R von\u00a0R = (U0-Uf)\/If = (5-1,7)\/0,02 = 165 Ohm.
\nDer verwendete Widerstand sollte nicht kleiner als der berechnete sein, dann w\u00fcrde ein h\u00f6herer Strom flie\u00dfen und die LED besch\u00e4digt werden. Wenn er gr\u00f6\u00dfer ist, ist das aber nicht tragisch, es flie\u00dft halt weniger Strom und die LED leuchtet nicht so hell.<\/p>\n

Mehrfarbige LEDs<\/h2>\n

Besonders fancy sind dann nat\u00fcrlich LEDs die in verschiedenen Farben leuchten k\u00f6nnen. Da kann man dann mit einer LED gleich mehrere Dinge anzeigen, oder \u00a0einfach nur coole Lichtspiele veranstalten.<\/span><\/p>\n

Ich hab mir mal diese gekauft:
\n\"\"<\/a>\"\"<\/p>\n

Als Daten dazu ist folgendes angegeben:<\/p>\n

Features:<\/em>
\n Size: 5mm (pin length approx. 25mm)<\/em>
\n Emitted Colour : Red \/ Green \/ Blue<\/em>
\n Pins sequence: RED\/Common Anode (positive terminal)\/Green\/Blue<\/em>
\n Lens Color : Diffused<\/em>
\n Luminous Intensity: 4000\/8000\/5000mcd<\/em>
\n Forward Voltage (V) : 2.1~3.4<\/em>
\n View Angle: About 25 degree.<\/em><\/p>\n

Please test to add current limiting resistor, it will be very easy to burn out the LED resistance of a few hundred to 1000ohm can<\/em>
\n R: wavelength 630-640nm Brightness 1000-1200mcd Voltage 1.8-2.0V<\/em>
\n G: wavelength 515-512nm Brightness 3000-5000mcd Voltage 3.2-3.4V<\/em>
\n B: wavelength 465-475nm Brightness 2000-3000mcd Voltage 3.2-3.4V<\/em><\/p>\n

Und was fehlt bei der Angabe der Daten? Ganz richtig der Vorw\u00e4rtsstrom If! Gerade der w\u00e4re aber recht wichtig, weil man damit ja den Vorwiderstand berechnen muss.
\nIm Gegensatz zur Vorw\u00e4rtsspannung kann man den Vorw\u00e4rts(nenn)strom auch nicht wirklich messen, d.h. f\u00fcr den Betrieb k\u00f6nnen wir nur mal einen sch\u00e4tzen.
\n20 mA sind da kein so schlechter Sch\u00e4tzwert (so in etwas haben die meisten LEDs mit 5 mm Durchmesser).
\nIch hab die 20 mA mal verwendet und dort bei einer der Leuchtdioden die Vorw\u00e4rtsspannungen gemessen: rot = 2V, gr\u00fcn = 3,17V und blau = 3,21 V<\/p>\n

Die Vorwiderst\u00e4nde f\u00fcr eine Spannung von 5V ergeben dann: 150 Ohm f\u00fcr Rot, 91,5 Ohm f\u00fcr Gr\u00fcn und 89,5 Ohm f\u00fcr Blau (wie bereits geschrieben ist das der untere Wert)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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