RoboterNetz.de Foren-▄bersicht               
 RN-Wissen Home  -  Community Home  -  Alle Artikel -  Mitglieder -  Moderatoren  -  Bilderliste  -  Letzte ├änderungen
 Kategorien  -  Beliebte Seiten  -  Sackgassenartikel  -  Artikel ohne Kategorie  -  Neue Artikel  -  Anmelden

Leuchtdiode

aus RN-Wissen, der freien Wissensdatenbank

(Weitergeleitet von LED)

Inhaltsverzeichnis

Leuchtdiode

Standard Bauform
vergr├Â├čern
Standard Bauform
Leuchtdioden (Lumineszenzdiode) oder auch LED abgek├╝rzt (light emitting diodes) basieren auf Halbleiterverbindungen, die den Strom direkt in Licht umwandeln. Bezogen auf Gr├Â├če, Effektivit├Ąt, Haltbarkeit und Lebensdauer verhalten sich die Leuchtdioden zu konventionellen Gl├╝hlampen, wie Halbleiterdioden zu R├Âhrendioden. Sie werden die Beleuchtungstechnik in ├Ąhnlicher Weise ver├Ąndern, wie die Halbleitertechnologie schon die Elektronik ver├Ąndert hat.
Schaltsymbol Lunineszenzdiode (LED)
Ein gro├čer Vorteil ist die hohe Leuchtkraft bei geringer Stromst├Ąrke. Daher werden LEDs fast in allen elektronischen Ger├Ąten zur Anzeige von Signalen/Zust├Ąnden genutzt. Gerade ist auch die neue weisse LED dabei sogar der Gl├╝hlampe etwas Konkurrenz zu machen.

Gew├Âhnlich werden LED's mit maximal 20 mA betrieben. Bei der ÔÇ×SuperFlux LEDÔÇť und der ÔÇ×LuxeonÔÇť von Lumileds ist der maximale Betriebsstrom h├Âher, n├Ąmlich 70 mA und 350 mA. Dagegen gibt es auch Low-current Typen, die f├╝r 2mA ausgelegt sind. Weniger Strom ist kein Problem: die Helligkeit nimmt ungef├Ąhr proportional zum Strom ab.

Der Wirkungsgrad und damit die Helligkeit der LEDs bei einem gegebenen Strom h├Ąngt stark vom Typ ab. Zwischen den einfachen Low-Cost Typen und extra hellen (effizienten) Typen kann ein Faktor 100 sein, selbst wenn man ber├╝cksichtigt, dass viele der hellen Typen das Licht stark b├╝ndeln und so nur nach vorne besonders hell erscheinen.

Die Durchlassspannung h├Ąngt von der Bandl├╝cke ab und damit von der Lichtfarbe. Die Betriebsspannungen betragen 1,6V bis 4V. Entsprechend der steilen Diodenkennline ist die Spannung nur wenig vom Strom abh├Ąngig. Wegen des hohen Dotierungsunterschieds an der Sperrschicht vertragen Leuchtdioden nur geringe Sperrspannung von ca. 5 V. Wenn eine LED also an der Kathode positive Spannung abbekommt muss eine Diode antiparallel eingesetzt werden.

Es ist eine gro├če Vielfalt von Bauformen lieferbar. Neben diversen Metall-/Glas-Geh├Ąusen werden haupts├Ąchlich Plastikbauformen eingesetzt. Hier setzt der Kunststoffk├Ârper zum einen den Grenzwinkel der Totalreflexion an der Chipoberfl├Ąche herab und erh├Âht damit die aus dem Kristall austretende Strahlungsleistung, zum anderen wirkt die gekr├╝mmte Oberfl├Ąche als Linse und b├╝ndelt die Strahlung in Achsrichtung. Sie sind problemlos in gro├čen St├╝ckzahlen zu fertigen.

Je nach Verl├Âtungsverfahren wird bei elektronischen Bauteilen zwischen den auf der R├╝ckseite der Platine verl├Âteten und den SMD (Surface Mounted Device) Bauformen unterschieden. Auch LED werden in beiden Bauformen angeboten.

Die meisten LEDs kann man nicht direkt an eine Spannungsquelle anschlie├čen. Man stellt den Strom ├╝ber eine Konstantstromquellen oder einen Vorwiderstand ein.

Praxistip: An einer Spannung von 5V (auch Digitalports) werden Leuchtdioden gew├Âhnlich mit einem Widerstand von min. 330 Ohm bis 1000 Ohm (je nach gew├╝nschter Leuchtst├Ąrke) betrieben.

Berechnung des Vorwiderstandes: Zur Berechnung des Vorwiderstandes benutzt man das Ohmsche Gesetz. Von der Versorgungsspannung wird die Spannung der LED abgezogen und dann durch den gw├╝nschten Strom geteilt. Beispiel: Eine LED soll 20mA bekommen und braucht 2V. Unsere Versorgungsspannung hat 9V. Setzt man das in die Formel ein bekommt man 350 Ohm herraus. Da es die meisten errechneten Widerst├Ąnde nicht gibt nimmt man sicherheitshalber den n├Ąchst h├Âheren. Beim Rechnen sollte man immer in den Grundeinheiten Ampere, Volt und Ohm bleiben. Man rechnet also nicht mit 20mA, sondern mit 0,02A.


Wei├če LED
vergr├Â├čern
Wei├če LED


IR-LEDs

Neben den LEDs f├╝r sichbares Licht gibt es auch LEDs f├╝r Infrarotlicht. Die ├╝blichen Wellenl├Ąngen sind 880 nm und 950 nm. Diese LEDs haben einen recht hohen Wirkungsgrad und Silizium Fotodioden sind hier besonders empfindlich. Entsprechend eignen sich die IR-LEDs gut f├╝r Lichtschranken und die Daten├╝bertragung, z.B. f├╝r Fernsteuerungen. Die typischen IR LEDs vertragen bis 100 mA, wenn f├╝r eine einigerma├čene W├Ąrmeableitung gesorgt wird.


Funktionstest von IR-LEDs: Infrarotlicht ist f├╝r Menschen nicht sichtbar. Daher ist der Funktionstest einer IR-LED ohne Hilfsmittel nicht m├Âglich. Neben der Messung der Stromaufnahme ist eine praxiserprobte M├Âglichkeit das Messger├Ąt Digitalkamera. Warum? Die meisten Digitalkameras "sehen" Infrarotlicht. Eine Ausnahme bilden z.T. hochpreisige Systemkameras, aber die ├╝bliche Digicams oder Handikameras sind geeignet. Es muss einfach bei - vermutetem - Leuchten der IR-LED auf das Kameradisplay geschaut werden.

ACHTUNG, extremes Verletzungsrisiko = Erblindungsgefahr : Bitte keinesfalls direkt in die leuchtende Infrarotdiode sehen - egal ob man denkt, dass die leuchtet oder nicht. Das Licht kann nicht erkannt werden; wenn man etwas merkt, ist der Augenschaden schon da.


Bild:Gp2d-060608_1297.jpg

Die Infrarot-LED, links im Bauteil, leuchtet nicht.

Bild:Gpd2d-060608_1503.jpg

Die Infrarot-LED, links im Bauteil, leuchtet.


Wie bei jedem indirektem Test bietet sich eine Gegenprobe an. Ist ein Leuchten nicht zu erkennen, kann es sein, dass Spannung gar nicht anliegt: Spannung pr├╝fen oder Schalter in andere Position (oder Code ├Ąndern). Wenn beide Tests kein positives Ergebnis zeigen, macht ein Diodentest Sinn: wenn man den Minuspol (-) an die Kathode h├Ąlt, siehe oben, k├╝rzeres Bein, Marke "K" und den Pluspol (+) an die Anode, dann sollte das Instrument einen Wert um etwa 1 V anzeigen. Nach Wechsel der Anschl├╝sse ist der Durchgang gesperrt.

Parallelschalten von LEDs

Es kommt immer wieder die Frage auf, ob man LEDs parallel schalten kann: Die kurze Antwort ist besser nicht.

Daf├╝r gibt es 2 Gr├╝nde: Zum einen ist die Spannung der LEDs nicht immer hundertprozentig gleich, und schon etwa 20 mV Unterschied machen einen Faktor 2 beim Strom aus. Selbst wenn man gleiche Dioden ausgesucht hat, gibt es noch ein Temperaturproblem: Wie bei anderen Dioden auch, nimmt mit steigender Temperatur und konstanter Spannung der Strom relativ schnell zu. Schon bei etwa 5-10 Grad mehr kann sich der Strom verdoppeln. Wenn man jetzt LEDs parallel hat, steigt der Strom der w├Ąrmeren LED an und macht diese LED noch w├Ąrmer, bis praktisch der ganze Strom durch diese eine LEDs flie├čt und die LED dann eventuell sch├Ądigt. Ein ├Ąhnliches Problem hat man auch beim Parallelschalten von Gleichrichterdioden oder bipolaren Transistoren.

Wenn man LEDs parallel betreiben will, mu├č man durch jeweils einen Serienwiderstand daf├╝r sorgen, das der Strom durch den Widerstand, und weniger durch die recht steile Diodenkennlinie bestimmt wird. Der Spannungsabfall am Widerstand sollte dazu wenigstens 100-200 mV betragen.

Bei den blauen und wei├čen LEDs gibt es einige Typen, die intern schon einen relativ hohen Serienwiderstand haben und deshalb unter g├╝nstigen Umst├Ąnden direkt parallel geschaltet werden k├Ânnen. Ohne genaue Informationen aus dem Datenblatt sollte man das aber nicht machen und besser f├╝r jede LED eine Vorwiderstand spendieren.

Siehe auch


Weblinks

'Pers├Ânliche Werkzeuge

3D Sensorboard
Kreisel+Beschleunigung
robotikhardware.de


Lichtprofi.de
LED Shop
www.lichtprofi.de