{"id":497,"date":"2012-07-28T22:05:03","date_gmt":"2012-07-28T20:05:03","guid":{"rendered":"http:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/?p=497"},"modified":"2022-10-29T23:55:53","modified_gmt":"2022-10-29T21:55:53","slug":"leuchtdioden-einfache-anschlussmoglichkeiten-und-fehler","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/leuchtdioden-einfache-anschlussmoglichkeiten-und-fehler\/","title":{"rendered":"Leuchtdioden – einfache Anschlussm\u00f6glichkeiten und Fehler"},"content":{"rendered":"

Mach es richtig!<\/strong><\/h1>\n

In den vergangenen Tagen, ist mir mal wieder eine Platine in die H\u00e4nde gefallen gedr\u00fcckt worden<\/del>, auf welcher zahlreiche blaue Leuchtdioden gleichzeitig leuchten sollten. Leider ist nach kurzer Zeit eine nach der anderen ausgefallen.<\/p>\n

Klassischer Fehler war der Anschluss der Dioden in Reihe und ohne Vorwiderstand, direkt an die 12V Batterie im Fahrzeug.<\/p>\n

Da mir dieser (und \u00e4hnliche) Fehler schon \u00f6fter begegnet sind, schreibe ich einfach mal ein paar Zeilen dazu. (Vorsicht: Auch viel Theorie \":-D\" )<\/p>\n

\"Gr\u00fcne<\/a><\/p>\n

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Leuchtdioden sind eine tolle Sache! <\/strong><\/h2>\n

Mittlerweile sind sie recht g\u00fcnstig in vielen Farben zu bekommen und vor allem mit ungef\u00e4hrlichen Spannungen zu betreiben. Es gibt aber auch einiges bei diesen Bauteilen zu beachten, wenn man lange Freude daran haben m\u00f6chte.<\/p>\n

Vor allem im Internet halten sich hartn\u00e4ckig einige Behauptungen, wie LEDs zu behandeln sind, mit denen man diese in k\u00fcrzester Zeit ruinieren kann.<\/p>\n

Ich beziehe mich in diesem Beitrag \u00fcbrigens auf die klassischen 5 mm Leuchtdioden, bei anderen Varianten empfiehlt sich (wie immer) ein Blick in das Datenblatt.<\/p>\n

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die Beispiele f\u00fcr eine blaue LED mit If = 20 mA bei 3,00V Uf. If = Strom durch die LED, Uf = die an der LED abfallende Spannung.<\/p>\n

Bei der angesprochenen Platine ist der Erbauer von folgenden Voraussetzungen ausgegangen:<\/p>\n

Beispiel 1, Reihenschaltung:<\/strong><\/h4>\n

Ich habe 4 LEDs und 12V. Jede LED ‚hat‘ 3V, also kann ich sie alle in Reihe setzen und an meine Autobatterie klemmen … Das ist ung\u00fcnstig, auch wenn es zun\u00e4chst funktioniert hat.<\/p>\n

Der grundlegende Irrtum dabei ist, dass eine LED 3V ‚hat‘! Nebenbei hat er ignoriert, dass bei laufendem Motor durchaus auch rund 14V Spannung anliegen k\u00f6nnen.<\/p>\n

LEDs sind Dioden und haben als solche eine Kennlinie. <\/strong><\/h4>\n

Anhand dieser kann man erkennen, dass der Spannungsabfall (also die Spannung, die man direkt an der LED messen wird) von dem Strom abh\u00e4ngig ist, welcher durch sie hindurch flie\u00dft! (Ausf\u00fchrlicher z.B. hier!<\/a>)<\/p>\n

Sind Strom und Spannung ausreichend, beginnt die LED zu leuchten. Je mehr Strom ich also durch die LED schicke, desto heller wird sie leuchten und um so mehr Spannung wird an ihr abfallen.<\/p>\n

Die Dioden sind in vorliegenden Fall folgenderma\u00dfen angeschlossen:<\/p>\n

\"LED<\/a><\/p>\n

Schematische Darstellung, nicht auf 12V bezogen!<\/p>\n

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Dabei passiert nun folgendes:<\/p>\n

Da keinerlei Vorwiderstand vorhanden ist, bestimmt der gesamte Widerstand der Leuchtdiodenreihe (besser der differentielle Widerstand<\/a>) den Strom, der durch die gesamte Kette flie\u00dft (I=U\/R). Das KANN gutgehen (je nachdem, wie ‚flexibel‘ die LEDs sind und wie viel Strom die Quelle liefert) – muss aber nicht. Und wenn nun durch die Aufteilung der Str\u00f6me eine oder mehrere LEDs \u00fcber ihre Spezifikation hinaus betreiben werden, wird es zu einem Ausfall kommen.<\/p>\n

Besser wird es so:<\/p>\n

\"Reihenschaltung<\/a>Schema Reihenschaltung LED, nicht auf 12V bezogen!<\/p>\n

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Hier wird der Gesamtstrom durch die Kette durch den Widerstand begrenzt. Der Wert des Widerstandes sollte nat\u00fcrlich so gew\u00e4hlt werden, dass die schw\u00e4chste LED der Kette nicht \u00fcberlastet wird. Gibt der Hersteller also If mit max. 20mA an, kann man folgende Berechnung anstellen (Ohmsches Gesetz):<\/p>\n

    \n
  • Versorgungsspannung= 15V (Sicherheitshalber)<\/li>\n
  • If = 20mA max.<\/li>\n
  • Uf bei 20mA = 3V<\/li>\n<\/ul>\n

    15V – 12V (4 mal Uf) = 3V<\/p>\n

    Es bleiben also 3V die \u00fcber dem Widerstand abfallen sollen und der Strom soll auf 20mA begrenzt werden:<\/p>\n

    3V : 0,02A = 150 Ohm<\/p>\n

    Hier sollte man auch beachten, dass moderne Leuchtdioden mit (wesentlich) kleinerem Strom schon recht hell sind. Man kann also durchaus Widerst\u00e4nde mit h\u00f6heren Werten w\u00e4hlen, nur eben nicht weniger. Einfach mal ein wenig experimentieren. Dies ist vor allem dann interessant, wenn die LEDs hart am Limit schon recht warm werden. Quick & Dirty ein 10K Poti vor die LEDs setzen, gew\u00fcnschte Helligkeit einstellen und den zuletzt eingestellten Widerstandswert messen.<\/p>\n

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    Beispiel 2, Parallelschaltung:<\/strong><\/p>\n

    Ebenso kann es ja vorkommen, dass man eben keine 12V zur Verf\u00fcgung hat oder aus einem anderen Grund keine Reihenschaltung der Leuchtdioden vornehmen kann. Hier bietet es sich nat\u00fcrlich an, die LEDs parallel zu schalten. Auch hier gibt es einen Klassiker, was die Fehlerursachen angeht:<\/p>\n

    \"LEDs<\/a><\/p>\n

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    Hier ist zwar durch den Vorwiderstand der Gesamtstrom der Schaltung begrenzt, aber nur f\u00fcr die gesamte Parallelschaltung der Leuchtdioden. Wie man erkennen kann, liegen die LEDs hinter dem Vorwiderstand einfach parallel zusammen. Aus U=R*I ergibt sich also, das der Strom durch die einzelne LED durch die anliegende Spannung, den Vorwiderstand und den Gesamtwiderstand der LED-Parallelschaltung (differentieller Widerstand) beeinflusst wird. Selbst wenn man Bauteile aus der gleichen Serie nimmt, wird es immer Toleranzen geben, also wird auch an jeder LED bei gleichem Strom eine geringf\u00fcgig andere Spannung abfallen. Diese ‚zwingt‘ nun einer benachbarten Diode einen h\u00f6heren Stromfluss auf -> sie wird au\u00dferhalb der Spezifikation betrieben. Irgendwann kann<\/del> wird sie ausfallen.<\/p>\n

    Besser geht’s so:<\/p>\n

    \"LEDs<\/a><\/p>\n

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    So ist zwar der Bauteilaufwand etwas h\u00f6her, man braucht ja einen Widerstand f\u00fcr jede LED, aber daf\u00fcr kann (und sollte) man eben den Strom individuell bestimmen.<\/p>\n

    Erg\u00e4nzend:<\/strong><\/p>\n

    Noch perfekter geht das Ganze mit einer Konstantstromquelle<\/a>, die Frage ist eben, wie viel Aufwand man f\u00fcr leuchtende LEDs betreiben will oder kann.<\/p>\n

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