Die Storys
Wir betrachten
- wie LEDs richtig verwendet werden und
- wie LED-Lichtobjekte repariert werden.
Wir nehmen uns gängiger Vorurteile und typischer Fehler an,
- um Licht ins Dunkel zu bringen und
- Missverständnisse auszuräumen.
230 V ist tabu
Hier werden keine LEDs behandelt, die direkt an 230 V betrieben werden.
- Es wird stattdessen empfohlen, Netzgeräte zu verwenden.
Infos und Details
Keine Leistungs-LEDs
Wir beschäftigen uns hier nur mit kleinen LEDs geringer Leistung. Sie haben eine Leistung von 0,06 W. Sie haben eine Spannung zwischen 1,8 V und 3,2 V und müssen mit einem Vorwiderstand betrieben werden.
- LEDs mit höherer Leistung von 1 W und mehr
- oder für höhere Spannungen von z. B. 12 V
- oder für höhere Ströme von z. B. 350 mA
- sind hier nicht gemeint.
Sie werden in der Regel nicht mit einem Vorwiderstand betrieben.
Sie müssen oft mit speziellen Stromversorgungen betrieben werden.
LEDs prüfen
Anode und Kathode
-
Am einfachsten geht das mit dem
Multifunktionstester, der die Flussspannung anzeigt.
- Oder mit einer Batterie von 3 V bis 5 V und einem 200 Ω-Widerstand.
Die LED zwischen Widerstand und Minus U- anschließen.
- Wenn die LED nicht leuchtet, sie andersherum anschließen.
- Leuchtet die LED, sind Anode und Kathode bestimmt.
- Der Anschluss der Kathode, also der Anschluss an Minus, wird sofort gekürzt.
- Leuchtet die LED in keiner der beiden Richtungen, ist sie defekt.
- Wenn die LED leuchtet, kann ihre Flussspannung zwischen den Messbuchsen gemessen werden. Wenn die Versorgungsspannung 5 V beträgt, liegt der Strom zwischen 10 mA (weiß) und 17 mA (rot).
So werden LEDs richtig betrieben
- Wer hier nur Bahnhof, Umsteigen versteht,
- sollte sich mit Schaltungen mit LEDs beschäftigen.
- LEDs dürfen mit maximal 20 mA betrieben werden.
- LEDs für Anzeigen in Geräten werden meist mit etwa 1 mA betrieben.
- LEDs für Beleuchtung werden knapp unter 20 mA betrieben.
- Für größere Helligkeit können LEDs gemeinsam betrieben werden.
Mehrere LEDs gemeinsam betreiben.
Für Beleuchtungszwecke werden oft LEDs gemeinsam an einer Spannungsversorgung betrieben.
- Dazu kann man LEDs in Reihe schalten,
- oder parallel schalten.
- Sie müssen immer in eine Richtung angeschlossen werden.
- Werden LEDs an einer gemeinsamen Spannungsversorgung in Reihe geschaltet,
- ist es meist die beste Lösung,
- ist nur ein Vorwiderstand notwendig und
- hängt die erforderliche Versorgungsspannung von der Zahl und dem Typ (Farbe) der LEDs ab.
- Der Vorwiderstand für solche LED-Ketten kann mit dem Tool LED berechnet werden.
- Werden LEDs an einer gemeinsamen Spannungsversorgung parallel betrieben,
- ist es meist keine gute Lösung,
- ist sie nur bei geringer Versorgungsspannung unter 6 V sinnvoll und
- muss jede LED mit einem Vorwiderstand versehen werden.
- Der Vorwiderstand kann mit dem Tool LED berechnet werden.
- LEDs werden oft in Lichterketten betrieben:
- An einer passenden Spannungsquelle
- An einer passenden Konstantstromquelle
LEDs sind wie Glühlampen mit Gleichrichter
Behauptung: LEDs verhalten sich wie helle Glühlampen für kleine Spannungen mit Gleichrichterfunktion.
- Nein, LEDs verhalten sich nicht wie Glühlampen für kleine Spannungen mit Gleichrichterfunktion.
Die Fakten:
- Ja, LEDs haben eine Gleichrichterfunktion.
- LEDs leuchten nur, wenn sie richtig gepolt sind.
- Nein, LEDs reagieren anders als Glühlampen sehr empfindlich auf Spannungen.
- LEDs brauchen eine Mindestspannung, damit sie überhaupt leuchten. Glühlampen glimmen dann schon.
- LEDs werden schon bei geringfügig höherer Spannung überlastet. Glühlampen tolerieren höhere Spannungen.
Beispiel:
- Bei einer Lichterkette für Weihnachtsbäume führt eine ausgefallene Kerzenlampe dazu, dass die ganze Kette nicht mehr leuchtet.
- Man kann eine ausgefallene Kerzenlampe überbrücken und die Lichterkette arbeitet noch lange.
- Wenn bei einer LED-Kette für Weihnachtsbäume eine LED ausfällt,
- leuchten manche LED-Ketten weiter und
- bei manchen LED-Ketten fällt ein Teil aus oder die ganze LED-Kette aus.
- Eine einzelne ausgefallene LED ignoriert man am besten,
- aber man kann sie auch ersetzen.
- Überbrückt man eine LED,
- wird ein Teil oder die ganze Kette überlastet und
- wenn man Pech hat, leuchten viele LEDs nicht mehr.
Details:
LEDs brauchen Vorwiderstände
Behauptung: LEDs brauchen Vorwiderstände
- Ja, LEDs brauchen Vorwiderstände oder spezielle Elektronik.
- Manchmal geht es auch ohne.
Die Fakten:
- Eine LED erzeugt Licht, wenn Strom durch sie fließt.
- Die Helligkeit der LED hängt von der Stromstärke ab.
- Normale LEDs mit 3 mm oder 5 mm Durchmesser können mit bis zu 20 mA betrieben werden.
- Wenn der Strom durch eine LED 20 mA überschreitet, kann sie zerstört werden.
- Bereits bei einem Strom von 1 mA leuchten LEDs erkennbar.
- Die Arbeitsspannung von LEDs liegt zwischen 1,8 V bis 3,6 V.
- Die Arbeitsspannung wird durch die Art der LED, im Wesentlichen durch ihre Farbe, bestimmt.
- Die Spannung an LEDs gleicher Farbe und Bauart kann um mehr als 10 % voneinander abweichen.
Fazit:
Wir müssen den Strom durch die LED so einstellen, dass:
- eine Änderung der Versorgungsspannung
- abweichende Daten der LED
nicht zur Überlastung der LED führen.
Dies kann durch:
- einen Vorwiderstand oder
- eine spezielle Elektronik erreicht werden.
Details
- In LEDs mit Vorwiderstand werden die Probleme mit LEDs behandelt:
- Selbst bei LEDs gleichen Typs ist die an ihnen abfallende Spannung bei gleichem Strom von LED zu LED recht unterschiedlich.
- Die Versorgungsspannung ist ungenau.
- auf die Problematik eingegangen, wenn LEDs ohne Vorwiderstand betrieben werden.
LEDs am besten mit Konstantstrom betreiben
Behauptung: LEDs werden am besten mit Konstantstrom betrieben.
- Ja, LEDs werden am besten mit Konstantstrom betrieben.
- Dazu werden mehrere LEDs einfach in Reihe geschaltet.
- Aber dafür ist spezielle Elektronik erforderlich.
- In der Regel sind die Verluste in der Elektronik für Konstantstrom geringer als mit Widerständen.
- Wenn LEDs an einem Netzgerät betrieben werden,
- ist ein Netzgerät für Konstantstrom nicht aufwändiger als eines für Konstantspannung.
Die Fakten:
- LEDs mit Konstantstrom zu betreiben, ist ideal.
- Bei in Reihe geschalteten LEDs hat die Variation der Flussspannungen keine Wirkung.
- Bei in Reihe geschalteten LEDs stellt sich an jeder LED die jeweilige Flussspannung ein.
- Die Variation der Flussspannungen wird durch den Regler für Konstantstrom ausgeglichen.
- Bei parallel geschalteten LEDs kann es dennoch Probleme geben.
Weiße LEDs an 3 V brauchen keine Vorwiderstände
- Eine weiße LED kann tatsächlich ohne Vorwiderstand an 3 V betrieben werden,
- meistens!
- Meistens wird es klappen.
- Manchmal brennt die LED jedoch durch. So werden ungeeignete LEDs automatisch aussortiert.
- Siehe LEDs ohne Vorwiderstand
- Blaue LEDs können ebenfalls ohne Vorwiderstand an 3 V betrieben werden,
- weil weiße LEDs blaue LEDs mit einem Leuchtstoff sind.
- Rote, gelbe und grüne LEDs hingegen brauchen bei 3 V unbedingt einen Vorwiderstand.
LEDs in Lichterketten brauchen keine Vorwiderstände
- Ja, in vielen Lichterketten werden keine Vorwiderstände verwendet.
- Aber man muss wissen, was man tut.
- Das funktioniert nur bei weißen und blauen LEDs.
Lichterketten
Moderne Lichterketten werden in der Regel mit LEDs betrieben.
Sie sind ein gutes Modell für Anwendungen mit LEDs für
Beleuchtungszwecke.
Defekte LED-Lichterketten reparieren
Behauptung: Defekte LEDs in Lichterketten kann man einfach kurzschließen.
- Nein, das führt meist zum Ausfall weiterer LEDs.
- Die LED ersetzen, falls möglich.
Die Fakten:
Parallele Ketten in Reihe geschalteter LEDs
- Siehe oben.
Symptom: Wenn eine LED ausgefallen ist, leuchtet die betroffene Kette nicht mehr.
- An der defekten LED fällt eine Spannung von weit über 3 V ab.
- Daher sollte die Spannung an allen LEDs der Kette gemessen werden.
- Diejenige mit einer Spannung über 3 V ist meist die defekte.
- Wenn die defekte LED in der Kette kurzgeschlossen wird,
- leuchten zwar die übrigen LEDs der Kette, aber sie werden mit zu hohem Strom betrieben.
- Das kann zum Ausfall weiterer LEDs in dieser Kette führen.
- Die LED sollte ausgetauscht werden.
- Sie kann auch mit einem Widerstand überbrückt werden: 220 Ω ist ein guter Wert.
In Reihe geschaltete Stränge paralleler LEDs
- Siehe oben.
- Diese LED-Ketten sind häufig mit winzigen, vergossenen SMD-LEDs ausgestattet. Sie sind durch zwei dünne, lackisolierte Drähte miteinander verbunden.
Symptom: Nur die defekte LED leuchtet nicht.
- Wenn man in einem Strang paralleler LEDs eine LED kurzschließt,
- wird der gesamte Strang nicht mehr leuchten.
- Die dazu in Reihe geschalteten Stränge werden mit einem zu hohen Strom betrieben.
- Das kann zum Ausfall weiterer LEDs führen.
- Die defekte LED einfach ignorieren oder
- die LED austauschen.
- Das ist bei dieser Art von LED-Ketten häufig nicht möglich, da spezielle vergossene SMD-LEDs verwendet werden.
- Die neue LED sollte eine Flussspannung haben, die nahe bei der Flussspannung der parallelen LEDs liegt. Dazu muss zunächst die Spannung eines Strangs paralleler LEDs gemessen werden. Anschließend wird eine LED gesucht und nachgemessen, deren Flussspannung nahe der gemessenen Spannung liegt. Siehe LEDs prüfen.
- Manchmal ist es einfacher, eine LED durch einen Widerstand von 220 Ω zu ersetzen.
- Bei Ketten mit SMD-LEDs müssen die beiden Drähte abisoliert werden. Das geht am besten durch Kratzen. Anschließend werden eine SMD-LED oder ein SMD-Widerstand unmittelbar angelötet. Zum Schluss werden sie mit Zweikomponentenkleber umschlossen.
LEDs dürfen verpolt werden
- In den meisten Fällen hat es keine negativen Folgen, wenn LEDs verpolt werden.
- Die LED leuchtet dann allerdings nicht.
Die Fakten:
- Eine LED sollte nicht mit einer Sperrspannung von über 5 V betrieben werden.
- Die meisten Schaltungen führen jedoch nicht zu einer zu hohen Spannung an der LED.
Bei parallelen Ketten in Reihe geschalteter LEDs
- könnte zwar die gesamte Versorgungsspannung an der LED abfallen.
- Aber schon bei einem geringen Sperrstrom durch die verpolte LED fällt an den übrigen N LEDs der Kette die Flussspannung von etwa N*3 V ab, sodass die LED eine gute Chance hat, zu überleben.
- Siehe oben.
Bei in Reihe geschalteten Strängen paralleler LEDs
- ist die Spannung die Flussspannung der LEDs in dem Strang.
- Siehe oben.