Experimente: Leuchtdiode als Lichtsensor

Experimente: Leuchtdiode als Lichtsensor

Wir kennen eine Leuchtdiode als ein Bauteil, das ein Lichtsignal aussendet. Und jetzt soll eine Leuchtdiode als Lichtsensor funktionieren können? Das heißt, seine elektrischen Eigenschaften ändern sich mit der Helligkeit des einfallenden Lichts. Zumindest wollen uns das diverse Schaltungen glauben lassen. Und deshalb wollen wir das hier einfach mal ausprobieren.

Eine gelbe Leuchtdiode wird hier nicht als Quelle für ein Lichtsignal, sondern als Lichtsensor verwendet. Dazu wird sie in Sperrrichtung betrieben. Also die Kathode am Pluspol und die Anode am Minuspol. Die gelbe Leuchtdiode funktioniert dann vom Prinzip her wie eine Fotodiode.

Hinweis: Der Widerstand R1 an der Basis des Transistors wird als Schutzwiderstand für die Leuchtdiode LED1 gebraucht, falls diese Leuchtdiode von Dir versehentlich falsch herum eingebaut wird.

Bitte beachte: Wenn eine Leuchtdiode als Lichtsensor verwendet werden soll, muss sie in Sperrrichtung betrieben werden.

Bauteile

Liste

  • LED1: Leuchtdiode, gelb
  • LED2: Leuchtdiode, rot
  • R1: Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun-Braun)
  • R2: Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun-Braun)
  • TRS1: Transistor, PN2222 (BC547)
  • TRS2: Transistor, PN2222 (BC547)

Experimente

Natürlich eignet sich eine Leuchtdiode nicht so gut als Lichtsensor. Um einen Effekt beobachten zu können empfiehlt sich mit geringem Umgebungslicht zu arbeiten.

  1. Baue die Schaltung auf. Die rot Leuchtdiode wird bei Umgebungslicht leuchten.
  2. Verdecke die gelbe Leuchtdiode. Die Leuchtdiode leuchtet schwächer oder geht ganz aus.
  3. Teste die Schaltung bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen.
  4. Verwende andersfarbige Leuchtdioden als Lichtsensor. Welche Leuchtdiode (Farbe) eignet sich am besten als Lichtsensor?
  5. Wie gut eignen sich Leuchtdioden grundsätzlich als Lichtsensor?

Beobachtungen und Erklärungen

Die Leuchtdiode LED1 ist in Sperrrichtung geschaltet und leitet eigentlich nicht. Allerdings verringert sich durch einfallendes Licht der Widerstand des Halbleitermaterials, wie bei einer Fotodiode. Es fließt dann ein kleiner Strom. Durch die Verstärkung dieses kleinen Stroms mit einem Transistor kann dieser Effekt kaum wirken. Doch die Darlington-Schaltung aus zwei Transistoren sorgt für eine ausreichende Verstärkung, damit die Leuchtdiode LED2 leuchtet.

Tatsächlich dürfte eine gelbe Leuchtdiode sich am Besten als Lichtsensor eignen.

Im Vergleich mit einem Fotowiderstand ist eine Leuchtdiode weniger gut als Lichtsensor geeignet. Tatsächlich wäre das in der Praxis nur eine Notlösung.

Wie kann es sein, dass eine LED wie ein Lichtsensor wirkt?

Ganz einfach, jedes Halbleitermaterial ist lichtempfindlich. Deshalb sind die meisten Halbleiterbauelemente in lichtundurchlässige Gehäuse vergossen. Mit ein paar Ausnahmen, wo die Lichtempfindlichkeit für Sensoren genutzt wird. Zum Beispiel einer Fotodiode, einem Fototransistor oder dem Fotowiderstand. Bei einer Leuchtdiode liegt das Halbleitermaterial auch frei, weil irgendwie muss das Licht austreten können. Umgekehrt reagiert das Halbleitermaterial auf einfallendes Licht.

Eine Leuchtdiode in Sperrrichtung wirkt also wie eine Fotodiode. Nur dass bei einer Fotodiode die Halbleiteroberfläche, die dem Licht ausgesetzt ist, viel größer ist, als bei einer Leuchtdiode.


Weitere Schaltungen und Experimente mit einem Lichtsensor

Diese Schaltung selber aufbauen und experimentieren

Elektronik-Set Starter Edition

Das Elektronik-Set Starter-Edition enthält über 300 der wichtigsten und nützlichsten Elektronik-Bauteile und -Komponenten.

Mit dabei ist der Elektronik-Guide (PDF-Datei zum Download) mit Elektronik-Grundlagen, Erklärungen von Bauelementen und Schaltungen mit Versuchen und Experimenten. Damit schafft jeder den ersten Einstieg in die Elektronik. Ganz ohne Vorkenntnisse. Neugier genügt.

  • Elektronik-Einstieg ohne Vorkenntnisse.
  • Schnelles Verständnis für Bauteile und Schaltsymbole.
  • Ohne Lötkolben experimentieren. Bauteile einfach verbinden und fertig.

Mehr Informationen Elektronik-Set jetzt bestellen

Teilen:

Elektronik-Set Starter Edition
Elektronik-Set "Starter Edition"

Elektronik erleben mit dem Elektronik-Set "Starter Edition"

Perfekt für Einsteiger und Widereinsteiger

  • Elektronik-Einstieg ohne Vorkenntnisse
  • Schnelles Verständnis für Bauteile und Schaltsymbole
  • Ohne Lötkolben experimentieren: Bauteile einfach stecken

Mehr Informationen Elektronik-Set jetzt bestellen

Elektronik-Fibel

Elektronik einfach und leicht verständlich

Die Elektronik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Elektronik, Bauelemente, Schaltungstechnik und Digitaltechnik.

Das will ich haben!