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  • Elektrotechnik: LEDs (Licht emittierende Dioden)
  • HerrSauer
  • 01.05.2018
  • Mittlere Reife
  • Technik
  • 8, 9, 10
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    Elektrotechnik: LEDs (Licht emittierende Dioden)

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    LEDs (Light Emitting Diode = leuchtende Diode)





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    wandeln elektrische Energie in Licht. Fließt durch eine LED elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht.

    Das bedeutet, dass LEDs gepolt sind. Sie haben einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. An den Anodenanschluss muss die "+" Seite der Spannungsquelle und an den Kathodenanschluss die "-" Seite der Stromquelle angeschlossen werden. Nur so leuchtet sie. Verwechselt man die Anschlussseiten, so sperrt sie. Es kann kein elektrischer Strom durch sie hindurch fließen. Sie leuchtet nicht.

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

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

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    LEDs (Light Emitting Diode = leuchtende Diode)

    wandeln elektrische Energie in Licht. Fließt durch eine LED elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht.

    Das bedeutet, dass LEDs gepolt sind. Sie haben einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. An den Anodenanschluss muss die "+" Seite der Spannungsquelle und an den Kathodenanschluss die "-" Seite der Stromquelle angeschlossen werden. Nur so leuchtet sie. Verwechselt man die Anschlussseiten, so sperrt sie. Es kann kein elektrischer Strom durch sie hindurch fließen. Sie leuchtet 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)
    LED-Aufbau (Schema)
    Schaltsymbol LED
    Schaltsymbol 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 -
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    Flussspannung & Vorwiderstand





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

    Die Tabelle rechts gibt eine grobe Übersicht darüber, mit welchen Spannungen (Flussspannungen) 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.

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    Flussspannung & Vorwiderstand

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

    Die Tabelle rechts gibt eine grobe Übersicht darüber, mit welchen Spannungen (Flussspannungen) 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

    Schaltskizze: Vorwiderstand und LED
    Schaltskizze: Vorwiderstand und LED
    UR=UgesUFU_{ R }=U_{ ges }-U_{ F }
    RV=URIFR_{ V }=\frac{ U_{ R } }{ I_{F} }
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    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

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    Beantworte folgende Fragen:
    • Wofür steht die Abkürzung LED?
    • Was bedeutet es, dass eine LED gepolt ist?
    • Woran kann man Anode und Kathode erkennen?
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    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)

    IF (Durchlass-strom)

    Wellenlänge

    XXX

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