Spannung messen: LED mit unterschiedlichen Vorwiderständen in Durchlassrichtung

Spannung messen: LED mit unterschiedlichen Vorwiderständen in Durchlassrichtung

Leuchtdioden müssen immer mit einem Vorwiderstand betrieben werden. Nur dadurch können bestimmte maximale Grenzwerte eingehalten werden. Der Vorwiderstand begrenzt den Strom und daran fällt ein Zuviel an Spannung ab. Sind Strom oder Spannung zu groß, dann geht die Leuchtdiode kaputt.

Einer der Grenzwerte ist die Spannung an der Leuchtdiode in Durchlassrichtung. Diesen Wert braucht man, um den Vorwiderstand der Leuchtdiode zu messen. Normalerweise bewegt sich die Spannung einer Leuchtdiode in einem bestimmten Spannungsbereich. Da kann man einfach mit dem Mittelwert arbeiten. Der Spannungsbereich mancher Leuchtdioden ist allerdings sehr breit. Bei blauen Leuchtdioden kann er zwischen 2 bis 4 Volt liegen. Dann will man es vielleicht genauer wissen.

Deshalb messen wir hier einfach mal nach, bei welchem Vorwiderstand an einer roten Leuchtdiode welche Spannung abfällt. Auf diese Weise können wir den perfekten Vorwiderstand für diese eine Leuchtdiode ermitteln.

Bauteile

Liste

  • 5 x Leuchtdiode, rot
  • 1 x Widerstand, 1 MOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Gelb)
  • 1 x Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
  • 1 x Widerstand, 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
  • 1 x Widerstand, 5,1 kOhm (Grün-Braun-Schwarz-Braun)
  • 1 x Widerstand, 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun)

Messung

Messung an MP1 MP2 MP3 MP4 MP5
Widerstand R1 1 MOhm 100 kOhm 10 kOhm 5,1 kOhm 1 kOhm
Spannung an LED1          

Was messen wir? Wir messen die Spannung an der Leuchtdiode, die in Durchlassrichtung geschaltet ist und demnach leuchten muss.

Was erwarten wir? Wir erwarten, dass bei einem zu großen Widerstand der Strom zu klein ist und die Leuchtdiode nicht leuchten wird und demnach eine kleinere Spannung abfällt. Uns ist dabei bewusst, dass unser Messgerät den Messwert verfälschen kann. Mit kleineren Widerständen sollte der Strom steigen, die Leuchtdiode leitfähiger werden. Dann sollte sich eine typische Durchlassspannung einstellen, die mit kleiner werdendem Vorwiderstand nicht viel weiter ansteigt.
Wir erwarten auch, dass die Leuchtdiode mit jedem kleineren Widerstand heller leuchtet.

Lösung zur Messung

Messung an MP1 MP2 MP3 MP4 MP5
Widerstand R1 1 MOhm 100 kOhm 10 kOhm 5,1 kOhm 1 kOhm
Spannung an LED1 0,96 V 1,80 V 1,92 V 1,92 V 2,04 V
  • Messung mit Mini-Voltmeter
  • Messung der Gesamtspannung: 8,80 Volt

Beobachtungen, Erkenntnisse und Erklärungen

Es ist tatsächlich so, wie wir es erwartet haben. Vergleichen wir alle Leuchtdioden, dann leuchten sie heller, je kleiner der Vorwiderstand ist.

Aber erst bei einem bestimmten Widerstand stellt sich eine Spannung und auch ein Strom ein, bei dem die Leuchtdiode signifikant leuchtet. Das ist bei etwa 10 kOhm so. Je nach Geschmack auch erst bei 5,1 kOhm oder 1 kOhm.

Zu beobachten ist auch, dass bei dieser Leuchtdiode ab 1,92 Volt die Spannung nicht viel weiter steigt. Man kann sagen, dass die Vorwärtsspannung, Durchlassspannung oder einfach nur Diodenspannung im Bereich von 1,9 und 2,0 Volt liegt.

Den perfekten Vorwiderstand gibt es aber nicht. Bei einer Gesamtspannung von 9 Volt könnte ein Vorwiderstand mit einem Wert zwischen 1 kOhm und 10 kOhm je nach Geschmack in Frage kommen.

Experimente

Wenn Du Lust hast, dann wiederhole doch die Messung mit gelben, grünen, blauen und weißen Leuchtdioden.

Messung an MP1 MP2 MP3 MP4 MP5
Widerstand R1 1 MOhm 100 kOhm 10 kOhm 5,1 kOhm 1 kOhm
Spannung an LED1          

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