Einfacher Spannungsprüfer
Keine Leistungs-LEDs
Wir beschäftigen uns hier nur mit kleinen LEDs geringer Leistung. Sie haben eine Leistung von 0,06W. Sie haben eine Spannung zwischen 1,8V und 3,2V und müssen mit einem Vorwiderstand betrieben werden.
- LEDs mit höherer Leistung von 1W und mehr
- oder für höhere Spannungen von z.B. 12V
- oder für höhere Ströme von z.B. 350mA
- sind hier nicht gemeint.
Sie werden meistens nicht mit einem Vorwiderstand betrieben.
Sie müssen oft mit speziellen Stromversorgungen betrieben werden.
Die folgende Schaltung ist etwas komplexer.
Einen Teil der Schaltung kennen wir bereits. R1, LED1 und LED2 bilden eine antiparallele LED-Schaltung. Damit können wir die Polarität einer Spannungsquelle bestimmen. R2, LED3 und LED4 bilden ebenfalls eine antiparallele LED-Schaltung. Sie liegt jedoch parallel zum Widerstand R1.
Diese Schaltung macht Sinn:
- Wir können damit nicht nur die Polarität einer Spannungsquelle bestimmen,
- sondern auch etwas über die Höhe der Spannung sagen.
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- Bei 1,5V leuchtet keine LED.
- Bei 3V leuchtet die grüne LED.
- Bei 4,5V leuchtet die grüne LED und die blaue LED glimmt.
- Ab 5V leuchten die blaue und die grüne LED.
- Bei falscher Polung leuchten beide roten LEDs.
- Leuchtet keine LED, ist die Spannung zu niedrig. Die Polarität kann nicht festgestellt werden.
Widerstandsfarben (Siehe Farbcode für Widerstände):
- 4,7kΩ: gelb-violett-schwarz-braun-braun oder gelb-violett-rot-gold
- 1,0kΩ: braun-schwarz-schwarz-braun-braun oder braun-schwarz-rot-gold
Die Schaltung ist im Praktikum Komplexe Schaltungen beschrieben. In den meisten Fällen ist es jedoch besser, das Praktikum Grundschaltungen durchzuführen, in dem das Praktikum Komplexe Schaltungen enthalten ist.
Im Projekt Spannungs-Tester wird beschrieben, wie der Spannungs-Tester als einfaches Prüfgerät aufgebaut wird.
Hinweis:
Der Spannungsprüfer darf nicht für Netzspannung (z.B. 230V) verwendet werden:
Lebensgefahr
Er ist nur für Elektronikschaltungen mit bis zu 24V geeignet.
Viele LEDs
Wenn wir LEDs zur Beleuchtung einsetzen wollen, ist es oft sinnvoll, mehrere LEDs gleichzeitig zu betreiben.
Wir können eine größere Anzahl von LEDs anschließen, indem wir einfach mehrere in Reihe geschaltete Stänge parallel schalten. Das ist die übliche Schaltung in den überall erhältlichen LED-Streifen. Sie werden meistens mit 12V betrieben. Die LED-Streifen enthalten keine 3mm-LEDs, sondern solche in SMD-Gehäusen. Auch SMD-Widerstände werden verwendet. Die LED-Streifen können oft auf 3 LEDs gekürzt werden.
Die obige Schaltung verbraucht 0,72 W.
Drei weiße LEDs im 3mm-Gehäuse bei 12V haben eine Leistung von ca. 200mW = 0,2W. Die Gesamtleistung beträgt 0,24W. Der Vorwiderstand verbraucht 0,04W. Der Strom für einen Strang beträgt 20mA. Wenn mehrere Stränge mit je 3 LEDs parallel geschaltet werden, muss die Stromversorgung für jeden Strang 20mA oder 0,24W liefern.
Unsere gewonnenen Erkenntnisse werden wir beim Bau einer LED-Schreibtischleuchte anwenden.
Leistungs-LEDs
LED-Module für Beleuchtungszwecke
sind nichts für Einsteiger.
- LEDs mit höherer Leistung von 1W und mehr
- oder für höhere Spannungen von z.B. 12V
- oder für höhere Ströme von z.B. 350mA
- Sie benötigen eine Kühlung. Ohne Kühlung sind sie nach wenigen Sekunden zerstört.
- Sie werden in der Regel nicht mit einem Vorwiderstand betrieben,
- sondern mit speziellen Netzgeräten.
LEDs an Konstantstromquelle
Wie wir im Praktikum Eigenschaften von LEDs gesehen haben, hängt der Vorwiderstand für eine oder mehrere LEDs nicht nur von der Versorgungsspannung ab, sondern auch vom LED-Typ (Farbe) ab. Eigentlich wollen wir ja, dass immer der gleiche Strom durch die LEDs fließt, egal welche Versorgungsspannung anliegt oder wie viele LEDs angeschlossen sind.
-
Wir brauchen eine Schaltung, durch die immer der gleiche Strom fließt.
Wir brauchen also eine Konstantstromquelle.
Es gibt eine relativ einfache Schaltung für LEDs. Sie ist nicht sehr genau, aber wir wissen ja, dass kleine Stromschwankungen in den LEDs von uns nicht wahrgenommen werden.
Diese Schaltung wird im Praktikum Konstantstromquelle für LEDs behandelt.
Mehr Elektronik
Die Konstantstromquelle für LEDs ist ein Beispiel dafür, wie wir mit wenigen Bauelementen eine Schaltung aufbauen können, die uns Betrieb von LEDs erleichtert.
- Wer diese Schaltung verstehen will, sollte die Praktika zu Transistoren durcharbeiten.
Anstelle von LED1 können auch mehrere LEDs in Reihe, hintereinander geschaltet werden.
Natürlich benötigen wir eine Spannungsquelle, die mindestens so hoch ist wie die Flussspannung aller LEDs. Außerdem braucht die Schaltung noch etwas mehr, nämlich 0,6V.
Bei 5V können wir eine oder zwei rote, gelbe oder grüne LEDs anschließen, auch gemischt. Leider können wir nur eine blaue oder weiße LED anschließen.
Bei 12V können wir bis zu fünf rote, gelbe oder grüne LEDs oder bis zu drei blaue oder weiße LEDs anschließen.
Den Strom, der durch die LEDs fließt, können wir einfach einstellen, indem wir den Widerstand R2 anpassen.
| Strom | R2 |
| 2mA | 300Ω |
| 5mA | 120Ω |
| 10mA | 62Ω |
| 20mA | 30Ω |
Für den Betrieb mit LEDs ist eine minimale Versorgungsspannung erforderlich.
| Farbe | Anzahl | minimale Spannung |
| rot, gelb, grün | 1 | 3V |
| rot, gelb | 2 | 4,5V |
| rot, gelb, grün | 2 | 5V |
| rot, gelb, grün | 3 | 9V |
| blau, weiß | 1 | 4V |
| blau, weiß | 2 | 9V |
| blau, weiß | 3 | 12V |
Die obige Tabelle zeigt wie viele LEDs welcher Farbe an üblichen Spannungsquellen betrieben werden können.
- Es dürfen keine LEDs parallel geschaltet werden.
-
Die Konstantstromquelle darf nicht verpolt werden:
I+ muss Richtung Plus und I- Richtung Minus angeschlossen werden.
-
Die LEDs dürfen zwischen
I+ und Plus und/oder zwischen I- und Minus angeschlossen werden.
- Die Konstantstromquelle darf mit maximal 24V betrieben werden.
- Das Projekt Konstantstromquelle für LEDs beschreibt den Aufbau.