• Elektrotechnik: LEDs (Licht emittierende Dioden)
  • edehler
  • 30.06.2020
  • Berufsschulabschluss, Mittlere Reife
  • Energie- und Automatisierungstechnik, Technik
  • 8, 9, 10, 1. Ausbildungsjahr
Um die Lizenzinformationen zu sehen, klicken Sie bitte den gewünschten Inhalt an.

Elektrotechnik: LEDs (Licht emittierende Dioden)

wandeln elektrische Energie in optische Energie in Form von Licht. Fließt durch eine LED elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so leuchtet diese.

LEDs sind gepolt. Sie haben einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. An den Anodenanschluss muss der Pluspol der Spannungsquelle und an den Kathodenanschluss die Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen werden. Man nennt dies Polung in Durchlassrichtung. Verwechselt man die Anschlussseiten, so sperrt die LED den elektrischen Strom. Sie leuchtet somit nicht.

An der Diode selbst kann man die Anode (+) am längeren Bein erkennen.

An der Seite der Kathode (-) ist die Linse außerdem etwas abgeflacht.

1

LEDs (Light Emitting Diode = Licht aussendende Diode)





5




10




15



1

LEDs (Light Emitting Diode = Licht aussendende Diode)

wandeln elektrische Energie in optische Energie in Form von Licht. Fließt durch eine LED elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so leuchtet diese.

LEDs sind gepolt. Sie haben einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. An den Anodenanschluss muss der Pluspol der Spannungsquelle und an den Kathodenanschluss die Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen werden. Man nennt dies Polung in Durchlassrichtung. Verwechselt man die Anschlussseiten, so sperrt die LED den elektrischen Strom. Sie leuchtet somit nicht.

An der Diode selbst kann man die Anode (+) am längeren Bein erkennen.

An der Seite der Kathode (-) ist die Linse außerdem etwas abgeflacht.

LED-Aufbau (Schema)
1
Zeichnen Sie das genormte Schaltsysmbol für eine LED
Merkhilfe
  • + ist "mehr" -> längeres Bein ist "mehr"
  • - ist "weniger" -> abgeflachte Seite hat "weniger" Material
  • Schaltsymbol hat eine Wand | dort kommt kein Strom durch: also -

LEDs müssen vor zu großen Strömen und Spannungen geschützt werden. Sind diese zu groß, so wird die LED zerstört.

Die Tabelle rechts gibt eine grobe Übersicht darüber, mit welchen Spannungen verschiedene LEDs in der Regel betrieben werden können.

Um eine entsprechende Spannung an der Diode anzulegen, muss mit einem in Reihe vorgeschaltetem Widerstand, dem Vorwiderstand (RV), gearbeitet werden.

Dieser muss berechnet werden. Dazu wird die Spannung am Vorwiderstand (UR) und die Betriebsstromstärke (IF), auch Durchlassstrom genannt, der LED benötigt.

2

Durchlassspannung & Vorwiderstand





5




10




15



2

Durchlassspannung & Vorwiderstand

LEDs müssen vor zu großen Strömen und Spannungen geschützt werden. Sind diese zu groß, so wird die LED zerstört.

Die Tabelle rechts gibt eine grobe Übersicht darüber, mit welchen Spannungen verschiedene LEDs in der Regel betrieben werden können.

Um eine entsprechende Spannung an der Diode anzulegen, muss mit einem in Reihe vorgeschaltetem Widerstand, dem Vorwiderstand (RV), gearbeitet werden.

Dieser muss berechnet werden. Dazu wird die Spannung am Vorwiderstand (UR) und die Betriebsstromstärke (IF), auch Durchlassstrom genannt, der LED benötigt.

LED Farbe

LED Durchlassspannung ULED / UF

rot

1,6 V

grün

2,2 V

UR=UgesUF\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{526060}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} U_{ R }=U_{ ges }-U_{ F }
RV=URIF\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{526060}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} R_{ V }=\frac{ U_{ R } }{ I_{F} }
  • Verändere die Eingangsspannung der Quelle.
  • Verändere den Wert des Vorwiderstandes
  • Kopieren Sie die Schaltung in Ihr Arbeitsblatt.
3
Beschriften Sie die Schaltung mit den Spannungen und Strömen

Vor- und Nachteile von LEDs

+ unempfindlich gegenüber Erschütterungen

+ geringer Stromverbrauch (ca. 20mA)

+ preisgünstiger als Glühlampen

+ nahezu verzögerungsfreie Reaktion auf Stromänderungen (sofort an / aus)

+ keine Lampenfassung notwendig

+ geringer Platzbedarf

+ sehr lange Lebensdauer

+ sehr geringer Wärmeentwicklung

- Vorwiderstand zum Betrieb notwendig

Aufgaben

4
Beantworte folgende Fragen:
  • Wofür steht die Abkürzung LED?
  • Was bedeutet es, dass eine LED gepolt ist?
  • Woran kann man Anode und Kathode erkennen?
5
Recherchiere im Netz nach Kenndaten häufig verwendeter Leuchtdioden und ergänze die Tabelle.

Info

LED rot

LED gelb

LED grün

LED blau

LED weiß

UF (Durchlass-spannung)

1,6V

2,1V

2,2V

3V

3,5V

IF (Durchlass-strom)

20mA

20mA

20mA

50mA

20mA

Wellenlänge

670 nm

590 nm

565 nm

470 nm

XXX

6
Berechne die Vorwiderstände für folgende Schaltungen:
  • rote LED, Uges=9V 370
  • grüne LED, Uges=5V 140
  • gelbe LED, Uges=12V 495
  • blaue LED, Uges=10V 140
  • weiße LED, Uges=5V 75