Hobby-Elektronik: Einige Grundschaltungen mit LEDs


Vorwiderstand von LEDs
LEDs (light emitting diodes) haben wie alle Dioden eine steile Durchlaßkennlinie, derzufolge eine kleine Betriebsspannungs-Änderung eine große Stromänderung durch die Diode hervorruft. LEDs sind daher grundsätzlich mit strombegrenzendem Vorwiderstand (Bild 1a) zu betreiben, dessen Berechnung in Bild 1 angegeben ist. Bei Hintereinander-Schaltung von mehreren LEDs ist Uf mit der Anzahl der LEDs zu multiplizieren. Bild 1b zeigt eine LED im Kollektor-Pfad eines Transistors, die durch Ansteuerung an dessen Basis ein- und ausgeschaltet werden kann.


LEDs an Wechselspannung
LEDs können auch an Wechselspannung betrieben werden, wobei die LED selbst als Gleichrichterdiode wirkt. Dabei ist zu beachten, daß LEDs nur eine geringe Sperrspannung (3 bis 5 V) besitzen, deren Überschreitung zur Zerstörung der LED führen kann. Daher ist parallel (Bild 2b) zur LED eine umgekehrt gepolte Diode zu schalten, an deren Stelle auch eine zweite LED eingesetzt werden kann. Rv berechnet sich wie in Bild 1 angegeben, wobei für die in Bild 2c gezeigte LED-Kette statt Uf in die Formel einzusetzen ist 3 x Uf.
Falsch ist die Schaltung nach Bild 2a, denn je nach Verhältnis (der häufig stark schwankenden) Sperr-Widerstände der Diode und der LED kann in der Sperr-Phase die zulässige Sperrspannung der LED überschritten werden, was zu deren Zerstörung führen kann.

Konstantstromquellen für LEDs als Anzeige-Lämpchen
Eine LED-Anzeige für einen großen Betriebs-Spannungsbereich (5 - 24 V) erhält man durch Kombination mit einer einfachen Konstant-Stromquelle mit zwei Transistoren (Bild 3a) oder einem FET (Bild 3b). Für den angegebenen FET-Typ BF 256 kann der Stromeinstell-Widerstand (1 k-Trimmer) meist entfallen. Bild 3c zeigt die Bild 3a entsprechende Schaltung mit einer Ein-/Aus-Schaltmöglichkeit der LED durch eine Steuerspannung Ue.


Blaue und weiße LEDs
Inzwischen hat sich der Preis der ehemals teuren blauen und weißen LEDs den LEDs in den Standard-Farben rot, grün, gelb weitgehend angeglichen. Die Lichtausbeute der weißen LEDs konnte soweit gesteigert werden, daß sie bereits für Beleuchtungszwecke eingesetzt werden. Für diese LEDs größerer Leistung werden meist aufwendigere Steuerschaltungen verwendet, auf die hier nicht eingegangen werden kann.
LED-Qualitäten
Für einfache Basteleien genügen LEDs, die man sich aus billigen Quellen beschaffen kann. Die Lebensdauer dieser Billigware entspricht zwar im allgemeinen den angegebenen Daten, die Helligkeit kann jedoch nach einiger Zeit deutlich nachlassen, was evtl. nachzuprüfen wäre.