Arbeiten mit LEDs

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Dieses Buch steht im Regal Elektrotechnik.

[Bearbeiten] Zusammenfassung des Projekts

  • Zielgruppe: Elektrotechnik-Einsteiger, Jugendliche die mit Leuchtdioden experimentieren wollen. Der Umgang mit dem Lötkolben sollte bereits bekannt sein. (Oder von einem Lehrer erklärt werden)
  • Lernziele: Umgang mit verschiedenen LEDs, elektrische Grundlagen und Wissen über die Dimensionierung einer LED-Schaltung vermitteln. Der Leser soll in die Lage versetzt werden, funktionierende LED-Schaltungen mit Kleinspannung (bis 24 Volt) selbständig zu konzeptionieren und zu realisieren.
  • Buchpatenschaft / Ansprechperson: SvH



[Bearbeiten] Einleitung

Ich schreibe dieses Buch, um einem Elektrotechnik-Einsteiger den Umgang sowie die Arten und Varianten von LEDs darzulegen. Die Funktion einer LED werde ich nur ganz leicht ankratzen. Denn wie der Titel schon sagt, wird das Arbeiten mit LEDs klar im Vordergrund stehen.

[Bearbeiten] Was ist eine LED?

Eine Licht emittierende Diode ist grob gesagt ein Kristall, der zu leuchten anfängt, wenn an ihn eine elektrische Spannung angelegt wird. So ein Kristall ist keineswegs in der Natur zu finden. Er wird in einem aufwendigen Prozess aus Halbleitermaterial hergestellt.

Metalle leiten den Strom sehr gut. Deshalb sind elektrische Leitungen aus Metallen hergestellt. Metalle zählen zu den elektrischen Leitern. Ein Stein leitet keinen elektrischen Strom. Deshalb sind Steine Nichtleiter. Halbleiter sind Nichtleiter, die mit einem technischen Verfahren zu einem elektrischen Leiter umgewandelt werden können. Dann wird aus einem Nichtleiter ein Halbleiter. Das Verfahren nennt man Dotierung.

Bei der Dotierung werden bei sehr hohen Temperaturen über den Nichtleiter gasförmige Atome geleitet. Diese setzen sich dann in dessen Oberfläche fest und bilden mit dem sonst nicht leitenden Material eine leitfähige Schicht.

Die Forschung an Leuchtdioden hat seit 1962 immer leistungsfähigere Halbleiter hervorgebracht. Die ersten Leuchtdioden haben eher schwach geglimmt als geleuchtet und waren sehr empfindlich gegen Überlastung oder falsche Polung beim Anschluss. Heutige Materialien sind um ein vielfaches leuchtkräftiger und weniger anfällig. Heutige Leuchtdioden vertragen eine Rückwärtsspannung von ca. 9 Volt. Die Rückwärtsspannung bezeichnet die Spannung, die eine LED maximal in der Verpolungsrichtung aushält.

Es gibt mittlerweile genügend starke Leuchtdioden, um Glühlampen aus Taschenlampen zu verdrängen. Die Umwandlung von elektrischer Leistung in Lichtenergie ist bei Leuchtdioden viel effizienter als bei Glühlampen. Deshalb halten Batterien bei LED-Lampen viel länger durch, als bei konventionellen Taschenlampen.

Moderne Leuchtdioden haben einen Wirkungsgrad von 25 Prozent. Glühlampen haben nur 2 Prozent Wirkungsgrad. Das bedeutet, dass von der elektrischen Energie, die in die LED fließt, 25 Prozent in Licht und 75 Prozent in Wärme umgewandelt werden.

Grüne LED sind aus GaP oder GaN, also einem Gemisch aus Gallium und Phosphor bzw. Gallium und Stickstoff.

Rote LED sind aus AlGaAs oder aus AlInGaP hergestellt.

Blaue LED wurden aus SiC (Siliziumcarbid) hergestellt. Die heutigen sind meist aus InGaN (Indiumgalliumnitrid), da dieses Material effektiver als SiC ist.

[Bearbeiten] Genug der Theorie! Wir bauen uns eine LED-Beleuchtung

LED-Beleuchtungen können vielfältig eingesetzt werden. Mit drei bis sechs LEDs kann ein Nachtlicht gebaut werden, das nur minimal Strom verbraucht und den Weg zur Toilette weist. Als Beleuchtung für makroskopische und mikroskopische Fotografien eignet sich ein Cluster mit weißen oder farbigen LEDs. Als Stimmungslicht in der Zimmerecke, als Außenbeleuchtung für die Hausfassade oder den Garten kommen Hochleistungsleuchtdioden zum Einsatz.

[Bearbeiten] Beispielschaltungen:

Von „http://de.wikibooks.org/wiki/Arbeiten_mit_LEDs“
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