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Leuchtdiode - LED

Grundlegendes

Die Leuchtdiode besitzt, wie auch ihre nicht leuchtenden Verwandten eine Sperrrichtung. Daher muss beim Anschließen auf die richtige Polarität geachtet werden. Dabei liegt Plus (+) an der Anode und Masse (-) an der Kathode. Die Anode erkennt man an dem etwas längerem Anschlussbeinchen, bzw.

die Kathode an der Abflachung des umlaufenden Bundes, am eigentlichen LED-Körper (siehe Bild links). Die Abbildung rechts zeigt das Schaltzeichen einer Diode wie diese auf Schaltplänen zu finden ist.

Leuchtkraft

Bei Weißlicht-LED's bzw. allgemein bei hell leuchtenden LED’s wird die Leuchtkraft oft in mcd (millicandela) angegeben. Die Angabe der Einheit Candela gibt Auskunft über die Strahlstärke einer Leuchtquelle in eine bestimmte Raumrichtung, es wird davon ausgegangen dass die Abstrahlung, wie bei einer Kerze in alle anderen Raumrichtungen gleich ist. LED‘s besitzen jedoch verschiedene Abstrahlwinkel weshalb der mcd Wert bei LED's nicht als direkter Vergleich für die wahrgenommene Leuchtleistung geeignet ist. Eine 6.000 mcd LED mit 120° Abstrahlwinkel leuchtet z.B. heller (Wahrnehmung) als eine 18.000 mcd LED mit nur 15° Abstrahlwinkel. Für einen Vergleich sollte man statt dem mcd-Wert besser den Lichtstrom (Lumen) heranziehen. Die Angabe über die Einheit Lumen gibt Auskunft über den, in alle Raumrichtungen gleichmäßig verteilten Lichtstrom. Dadurch wird auch der Bereich außerhalb des Abstrahlwinkels berücksichtig und somit quasi die wahrgenommene Gesamtausleuchtung besser verglichen. Letztlich kommt es allerdings immer auf den speziellen Anwendungsfall an.
Um den Lumen Wert auf Basis mcd + Abstrahlwinkel zu ermitteln kann der hier verlinkte Onlinerechner verwendet werden.

Vorwiderstand berechnen

Für Eilige die keine Lust auf Details haben hier direkt der link zum Onlinerechner
Ergänzend auch ein Tool zum Bestimmen des nächstgelegenen Standardwiderstand
Und wer dann sein Sortiment durchstöbern muss noch ein Tool zum entschlüsseln der Farbcodierung 4 und 5 Ringe

Da Standard-Leuchtdioden, je nach Leucht-Farbe eine Spannung von 1,6 bis ca. 3,5 Volt besitzen, kommt man in den seltensten Anwendungsfällen ohne einen Vorwiderstand aus. Der Vorwiderstand hat die Aufgabe, die vorhandene Spannung auf den der LED entsprechenden Wert zu bringen, um somit letztlich den Strom zu begrenzen der durch die LED fließt. Die Standard-Typen beginnen bereits ab 5 mA an zu leuchten, bei 15 mA besitzen die meisten ihre stärkste Leuchtkraft. Um das Ganze nah an der Praxis zu halten folgt nun nicht seitenweise Algebra wie auf vielen Seiten zu finden, sondern wie immer nur das nötigste.

rot
orange
grün
gelb
blau

=
=
=
=
=

1,6V
1,8V
2,1V
2,2V
2,9V

Beispiel: Eine rote LED, als Signalleuchte im PKW [ rot = 1,6V, LED-Strom = 0,015 A, PKW-Bordspannung 13,4V ]

Zunächst rechnet man aus, wie hoch der Spannungsabfall am Vorwiderstand sein muss

Dann den Widerstand mit dem Ohmschen Gesetz

Den Wert wird man allerdings so nicht als Widerstand bekommen, also nimmt man den nächstgelegenen Wert 750 Ohm, welcher über das oben verlinkte Tool Standardwiderstand ermittelt werden kann.

Bei diesem Beispiel sollte man noch mit einem günstigen 1/4 Watt Kohleschicht-Widerstand auskommen, aber Sicherheit- bzw. Vollständigkeit halber rechnen wir noch mal schnell die Verlustleistung nach.

Zunächst mit dem Ohmschen Gesetz den Ist-Strom durch den angepassten Widerstand

Dann die Leistung, die der Widerstand aufnehmen muss

Also noch unter den 0,250 Watt die ein Standard Kohleschicht-Widerstand abhaben kann und somit ist der 750 Ohm 1/4 Watt Kohleschicht-Widerstand bestätigt.

Wem das nun doch alles zu viel ist, der kann auch den Onlinerechner benutzen :-)