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Alles über LEDs



  1. LEDs und Strom
  2. Die Messschaltung
  3. Kennlinie der Schaltung
  4. Bilder einer LED
  5. Hochstrom-LEDs
  6. Noch mehr

LEDs und Strom

LEDs machen aus Strom Licht. Mehr Strom, mehr Licht! Aber das hat seine Obergrenzen. Deshalb macht es keinen Sinn, mehr als nötig Strom durch eine LED zu jagen, weil die dann nicht mehr Licht macht, sondern sich nur mehr aufheizt. Hier wird gezeigt, wie man diese Grenzen ermittelt.
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Die Messschaltung

Das hier ist die Schaltung, die es erlaubt, die Helligkeit der LED zu regeln und ohne Gefahr für die LED deren Helligkeit zu ermitteln.

Schaltung Links ist die Batterie zur Stromversorgung. An die Batterie ist ein Potentiometer angeschlossen, das die Batteriespannung teilt und an dessen Schleifer eine Spannung zwischen 0 und 9 Volt einstellbar ist.

Die Einstellspannung geht auf die Basis eines NPN-Transistors, der am Kollektor die LED antreibt und am Emitter einen Widerstand von 220Ω hat. Zur Messung des Stroms ist noch ein Messgerät in die LED-Zuleitung zur postiven Betriebsspannung eingeschleift.

Die in rot eingetragenen Spannungen geben für 5 V Eingangsspannung die sich am Emitter und am Kollektor einstellenden Spannungen als Beispiel an: die Spannung am Emitter folgt der Basisspannung, versetzt um etwa 0,6 V. Daraus ergibt sich der Kollektorstrom mit

IC(mA) = (UBasis - 0,6) / R(Ω) * 1000


Im Beispiel sind das 20mA.

Kennlinien der Schaltung

Stromdiagramm Das Diagramm zeigt in Blau den Strom durch die LED in Abhängigkeit von der eingestellten Spannung. Der Strom ist annähernd gleichmäßig. Dies ist der Vorteil dieser Schaltung gegenüber einem einfachen Vorwiderstand: sie ermöglicht eine sanfte Regelung des LED-Stroms.

Auf der rechten Achse ist in Rot die Verlustleistung des Transistors aufgetragen. Sie ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

PCE(mW) = (UB - ULED - (UBasis - 0,6) / R)) * (UBasis - 0,6) / R)


Sie steigt zunächst an, fällt aber oberhalb von 4 V Basisspannung wieder ab.


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Bilder von der Helligkeit

Man erkennt an den Bildern, dass die LED unterhalb von 5 mA nur sehr abgeschwächt leuchtet.

Animation 1

Animation 2

Animation 3

Bis 10 mA steigt die Helligkeit noch an, darüber ist kaum noch ein Helligkeitsunterschied zu erkennen.
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Höhere Ströme

Alle bisherigen Experimente sind mit einer roten 5 mm-LED ausgeführt. LEDs, die für höhere Ströme ausgelegt sind, brauchen natürlich eine etwas andere Bemessung der Messchaltung: Bei solchen hohen Strömen ist in der Praxis die Steuerung über pulsweiten-gesteuerte Regelschaltungen besser und die hier gezeigte Messschaltung für Dauerbetrieb wegen der hohen Verlustleistungen ungünstig.

Noch mehr über LEDs

Hier gibt es noch mehr über LEDs und ihre Stromeinstellung.
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