LED's

Allgemein

LED ist die Abkürzung für Licht Emittierende Diode. Das heißt, dass die Diode bei Elektronen bzw. Stromfluss Lichtenergie abgibt. LED's sind sehr langlebig, weil sie keinen Glühdraht besitzen, der durchbrennen kann. Deshalb werden LED's gerne als Kontrollleuchten eingesetzt. Noch ein Vorteil der LED's ist der sehr niedrige Stromverbrauch.

rote LED, 3mm

Anschluss

Normale LED's haben 2 Beinchen. Der Pluspol ist immer das längere der beiden, der Minuspol folglich das kürzere. Jede LED besitzt bestimmte Spannungs- und Stromverbrauchwerte. Bei Reichelt kann man diese für die meisten LED's in den Online-Datenblättern erfahren.

Wenn man keine Werte für die LED hat, sollte man sich auf diese Durchschnittswerte beziehen:

Natürlich muss man einen Vorwiderstand verwenden. Für den Betrieb einer LED verwendet man meistens einen Kohleschicht- oder Metallwiderstand. Der Widerstand wird vor oder direkt an den Pluspol der LED gelötet.

Weitere Infos zur Berechnung hier

In einer Reihenschaltung werden alle LEDs hintereinander betrieben. Also wird ein (Plus-)Pol immer an den (Minus-)Pol der nächsten LED angeschlossen. Im Prinzip verhalten sich alle LEDs in dieser Schaltung wie eine "große LED". Sind also 5 LEDs mit einer Spannung von jeweils 2,4V in Reihe geschaltet, ergibt dies eine benötigte Versorgungsspannung von 12V. Die Reihe kann also an eine 12V - Quelle ohne Widerstand angeschlossen werden. Empfehlenswert ist grundsätzlich, immer eine LED "zu viel" mit in die Reihe zu integrieren, um Spannungsschwankungen auszugleichen. Dies ist vor allem im PKW nötig, um eine lange Lebensdauer der Dioden zu gewährleisten. Übrigens ist eine Reihenschaltung von LEDs wesentlich effizienter als eine Parallelschaltung, da letztere weniger Energie benötigt. Die Widerstände "verbrennen" einen großen Teil der Energie regelrecht durch Wärmeentwicklung. D.h. je weniger Widerstände benötigt werden, desto höher die Effizienz. Entgegen der weit verbreiteten Meinung, können auch LEDs mit verschiedenen Betriebsspannungen in Reihe geschaltet werden. 

Löten

Beim Löten muss beachtet werden, dass die LED beschädigt werden kann, wenn der LED-Chip zu lange zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Die Entfernung vom Lötpunkt zum LED-Kopf muss mind. 3mm beragen. Diese Stelle wird durch die "Lötmarkierung" gekennzeichnet. Sie macht sich durch eine leicht verbreitete Stelle am LED-Beinchen kurz nach dem LED-Kopf bemerkbar. Als Richtwert gilt: Nicht länger als 3 Sekunden über 250°C an dieser Stelle.

LEDs mögen´s kalt

Eine LED sollte nicht an zu warmen Orten angebracht werden. Die meisten Dioden halten einer Temperatur von bis zu 100°C kurzzeitig stand. Jedoch gilt, je niedriger die Temperatur, desto höher die Lebensdauer (ähnlich einer CPU). Große Temperaturschwankungen beeinflussen die Lebensdauer ebenfalls negativ. Als Unterbodenbeleuchtung in der Nähe eines Auspuffs hat die LED also nichts verloren.

Warum LED's?

Vor allem die Automobil und Verkehrindustrie nutzen die Vorteile der LEDs bereits jetzt. So findet man immer häufiger Ampeln mit 10mm und 5mm LEDs bestückt, oder auch Rückscheinwerfer der neueren Fahrzeuggeneration blenden den Hintermann mit LED-Optik.

Vorteile

• Sinkender Preis / Steigende Leistung
• Energiesparend & hohe Effizienz
• Kleine Abmessung
• Direkte Farbausgabe ohne Farbfolien o.ä.
• Alle Lichtfarben möglich
• Verliert kaum Wärmeenergie
• Unempfindlich gegen Erschütterungen
• Hohe Lebensdauer der LEDs
• Keine Wartungskosten
• Erzeugt keine UV Strahlung
• Absolut Geräuschfrei
• Nahezu kein Auswechseln der LED nötig
• Benötigt keine Fassung
• Effizienz lässt sich noch weit steigern
• Dimmung der LEDs möglich
• Große Auswahl an Farben, Helligkeit, Größe usw.
• Geringer Materialverbrauch bei der Herstellung
• Einfacher Einsatz im Tuning / Moddingbereich
• Kaum techn. Kenntnisse nötig

Nachteile

• Vorwiderstand wird benötigt
• Hitzeempfindlich (ab 100°C)
• Weiße LEDs färben sich bläulich
• Teilweise hohe Stückkosten

Wissenswertes

Die Abkürzung mcd steht für milli Candela. Sie ist ein Indikator für die Helligkeit einer LED oder überhaupt eines leuchtenden Objektes. Grob gesagt: 1 cd (bzw. 1000mcd) entspricht etwa der Helligkeit einer Kerze (engl. Candel). Als kleiner Vergleich: Eine 100 Watt Glühbirne liefert ca. 1 100 000mcd (1100cd). Derzeit würden also ca. 100 Weiße LEDs der hellsten Art (kugelförmig angeordnet) benötigt werden um die Helligkeit einer 100 Watt Glühbirne zu erreichen.

Lichtfarbe (nm)

Die Farbe einer LED wird meistens in einer Wellenlänge angegeben. Die Wellenlänge (Symbol Λ (Lamda)) beschreibt den Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden in Phasen schwingenden Punkten einer Welle. Dieser Abstand wird in nm (Nanometern) gemessen. Die sichtbaren Regenbogenfarben nehmen in Ihrer Wellenlänge von Rot nach Blau ab. Der Sichtbare Bereich liegt zwischen knapp 370 nm (violett) und 750 nm (rot).

Farbtabelle

Farbtemeperatur (°K)

Die Farbtemperatur wird in Grad Kelvin (°K) angegeben. Diese Einheit ist überwiegend bei weißen LEDs zu finden, da diese keine Wellenlänge haben. Weiß ist bekanntlich keine Farbe, sondern eine totale "Reflektion" aller Spektralfarben des Lichts. Bei LEDs ist es natürlich keine Reflektion, sondern eine Ausgabe aller Spektralfarben (entweder durch eine Mischung mehrerer Farben oder durch eine teilweise Umwandlung von blauem in gelbes Licht).

Die Farbtemperatur ist ein Vergleichswert. Sie wird mit dem Glühen eines schwarzen Körpers (Titan) verglichen. Schwarz hat also die Temperatur 0°K (-273°C). Bei leichter Erwärmung strahlt der Körper im Infrarotbereich, was der Grund dafür ist, dass wir hier noch keine Wärmeentwicklung mit dem bloßen Auge erkennen können. UV Licht wird von der Augenliste verschluckt. Bei einer weiteren Erhitzung kann ein Körper die Farben Rot, Gelb, Weiß und sogar Blau annehmen. Wenn also bei einer weißen LED eine Farbtemperatur von 10 000°K angegeben ist, heißt das nichts anderes, als dass ein Titankörper 10 000°K heiß sein müsste, um diese "Farbe" auszustrahlen.

Lichtstrom (Lumen)

In Lumen wird die gesamte Lichtleistung eines Leuchtobjekts bezeichnet, unabhängig von dessen Leuchtrichtung. Der Lichtstrom ist die Leistungseinheit im lichttechnischen Maßsystem.
1lm = Beleuchtungsstärke von 1lx.
z.B. 100Watt Glühlampe: 1600lm

Beleuchtungsstärke (Lux)

Ein Lux entspricht der Lichtstärke, die eine Kerze in einer Entfernung von einem Meter erzeugt. Trifft ein Lichtstrom (1 Lumen) gleichmäßig auf eine Fläche von 1m², so entspricht dies einer Beleuchtungsstärke von 1Lux
1 lx=1 lm/m²
z.B. Heller Sonnenschein: 100 000 Lux, Büroraum: 400 Lux, Vollmondnacht: 0,2 Lux