Gewöhnlich werden LED mit 20 mA betrieben. Bei der „SuperFlux LED“ und der „Luxeon“ von Lumileds ist der maximale Betriebsstrom höher, nämlich 70 mA und 350 mA. Dagegen gibt es auch Low-current Typen die für 2mA ausgelegt sind. Weniger Strom ist kein Problem: die Helligkeit nimmt ungefähr proportional zum Strom ab.
Die Durchlassspannung hängt direkt von der Bandlücke ab und damit von der Lichtfarbe. Die Betriebsspannungen betragen 2V bis 4V. Der durch die Diode fließende Strom ist von der angelegten Spannung abhängig. 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 große Vielfalt von Bauformen lieferbar. Neben diversen Metall-/Glas-Gehäusen werden hauptsächlich Plastikbauformen eingesetzt. Hier setzt der Kunststoffkörper zum einen den Grenzwinkel der Totalreflexion an der Chipoberfläche herab und erhöht damit die aus dem Kristall austretende Strahlungsleistung, zum anderen wirkt die gekrümmte Oberfläche als Linse und bündelt die Strahlung in Achsrichtung. Sie sind problemlos in großen Stückzahlen zu fertigen.
Je nach Verlötungsverfahren wird bei elektronischen Bauteilen zwischen den auf der Rückseite der Platine verlöteten und den SMD (Surface Mounted Device) Bauformen unterschieden. Auch LED werden in beiden Bauformen angeboten.
Praxistip: An einer Spannung von 5V (auch Digitalports) werden Leuchtdioden gewöhnlich mit einem Widerstand von min. 330 Ohm bis 1000 Ohm (je nach gewünschter Leuchtstärke) 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 gwünschten 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 Widerstände nicht gibt nimmt man sicherheitshalber den nächst höheren. Beim Rechnen sollte man immer in den Grundeinheiten Ampere, Volt und Ohm bleiben. Man rechnet also nicht mit 20mA, sondern mit 0,02A.
Parallelschalten von LEDs
Es kommt immer wieder die Frage auf, ob man LEDs paralelschalten kann: Die kurze Antwort ist besser nicht.
Dafür gibt es 2 Gründe: Zum einen ist die Spannung der LEDs nicht immer hundertprozentig gleich, und schon etwa 20 mV Unterschied machen etwa 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 wärmeren LED an und macht diese LED noch wärmer, bis prakisch der ganze Strom durch diese eine LEDs fließt und die LED dann evenetuell schädigt. Ein ähnliches Problem hat man auch beim Parallelschalten von Gleichrichterdiode oder bipolaren Transistoren.
Wenn man LEDs parallel betreiben will, muß man durch jeweils einen Serienwiderstand dafür 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 weissen LEDs gibt es einige Typen, die intern schon einen relativ hohen Serienwiderstand haben und deshalb unter günstigen Umständen direkt paralel geschaltet werden können. Ohne genaue Informationen aus dem Datenblatt sollte man das aber nicht machen und besser für jede LED eine Vorwiderstand spendieren.
Siehe auch
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