Kennzeichnung von Leuchtdioden (LEDs)
Eine Leuchtdiode, auch Light Emitting Diode, kurz LED genannt, erzeugt ein Licht in einer bestimmten Farbe, wenn sie von einem Strom durchflossen wird. Dabei verhält sich die LED wie jede andere Halbleiterdiode auch.
Leuchtdioden gibt es in verschiedenen Farben, Größen und Bauformen. Die gebräuchlichsten Bauformen haben einen 3 mm oder 5 mm großen Durchmesser. Es gibt dann noch Jumbo-LEDs und Mini-LEDs bis hin zur SMD-Größe.
Kennzeichnung der Anschlüsse
Soll eine LED leuchten, muss sie in Durchlassrichtung geschaltet sein. Also Kathode (K) an Minus (-) und die Anode (A) an Plus (+).
Die Kathode (K) erkennt man am kürzeren der beiden Anschlüsse. Wenn die Anschlüsse gleich lang sind, dann kann man die Kathode an der abgeflachten Seite am unteren Rand der LED erkennen.
Kennzeichnung der Spannung in Durchlassrichtung
Die Spannung in Durchlassrichtung ist sozusagen die Betriebsspannung. Aufgrund der Bauform ist dieser Wert nicht aufgedruckt. Das macht auch wenig Sinn, weil diese Spannung von der Farbe bzw. vom Halbleitermaterial abhängig ist. Je nach Typ und Hersteller haben Leuchtdioden einer bestimmten Farbe einen relativ weiten Spannungsbereich. Braucht man die Durchlassspannung einer Leuchtdiode zur Berechnung, Beispielsweise für den Vorwiderstand, dann nimmt man meist den Mittelwert des farbenabhängigen Spannungsbereichs.
| Farbe | LED-Spannung (typ.) |
|---|---|
| Blau | 3,3 V |
| Gelb | 2,1 V |
| Grün | 2,1 V |
| RGB | R = 2,0 V G = 2,2 V B = 4,0 V |
| Rot | 2,3 V |
| Pink | 3,6 V |
| Orange | 2,0 V |
| Türkis | 3,8 V |
| Ultraviolett | 3,8 V |
| Violett | 3,6 V |
| Weiß | 3,6 V |
Warum ist der Spannungsbereich von Leuchtdioden so groß?
Du denkst, warum haben nicht einfach alle gleichfarbigen Leuchtdioden die gleiche Spannung? Beispielsweise bei Rot eine Spannung von 1,9 Volt.
Das lässt sich wie folgt erklären. Die Farbe einer Leuchtdiode kann unterschiedlich erzeugt werden. Die Färbung kommt in der Regel durch das Halbleitermaterial. Je nach Hersteller und je nach Mischung ergibt sich ein anderer Farbton. Bei roten LEDs ist die Abweichung relativ gering, weshalb der Spannungsbereich eher kleiner ist.
Anders bei grünen Leuchtdioden. Zwischen grünen LEDs gibt es erhebliche Unterschiede. Grüne LEDs mit grün-blauer Färbung haben eine besonders hohe Spannung, während grüne LEDs mit grün-gelber Färbung eine deutliche kleinere Spannung aufweisen. Das hängt mit dem verwendeten Halbleitermaterial zusammen.
Dann kommt noch hinzu, dass manche Farben nicht durch das Halbleitermaterial vorgegeben werden, sondern durch die Färbung des Gehäuses. Die Farbe von blauen LEDs ist häufig Weiß und wird erst durch das Gehäuse Blau. Umgekehrt können weiße Leuchtdioden eigentlich blaue sein, die mit einem Substrat als Filter in weiße LEDs umgewandelt werden.
Die Farbe des Gehäuses einer LED ist also nur ein grober Richtwert für die Spannung einer LED.
Kennzeichnung des Stroms in Durchlassrichtung
Der Strom in Durchlassrichtung ist sozusagen der Stromverbrauch oder Strombedarf. Aufgrund der Bauform ist dieser Wert nicht aufgedruckt. Das macht auch wenig Sinn, weil dieser Strom je nach Farbe und Größe bei jedem Hersteller nahezu identisch ist. Bekannt ist auch, dass eine Leuchtdiode keinen bestimmten Strom verbraucht, sondern dieser durch einen Vorwiderstand oder eine Konstant-Stromquelle eingestellt werden muss. Je größer der Strom, natürlich nur bis zu einem maximalen Wert, der nicht überschritten werden darf, leuchtet die Leuchtdiode umso heller.
- Low-Current-LEDs: Für Low-Current-Leuchtdioden mit 3 oder 5 mm Durchmesser gilt ein mittlerer Durchlassstrom von etwa 2 mA. In der Regel ist die maximale Leuchtkraft bei 20 mA erreicht.
- Standard-LEDs: Für Standard-Leuchtdioden mit 5 mm Durchmesser gilt ein mittlerer Durchlassstrom von 12 mA. In der Regel ist die maximale Leuchtkraft bei 20 mA erreicht.
Bei der Berechnung des Vorwiderstands für eine Leuchtdiode reicht der mittlere Durchlassstrom aus. Mit mehr Strom leuchtet eine LED nur geringfügig heller.
Leuchtdiode und Vorwiderstand
Leuchtdioden reagieren sehr empfindlich auf einen zu großen Durchlassstrom. Deshalb darf eine Leuchtdiode niemals direkt an eine Spannung angeschlossen werden. Eine Leuchtdiode muss immer mit einem Vorwiderstand oder einem strombegrenzenden Bauteil beschaltet sein.
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