[HowTo] LED und alles was dazu gehört

naxus

PC-Selbstbauer(in)
[HowTo] LED und alles was dazu gehört

Hi ;)
Da heutzutage immer öfters LED´s Verwendung finden in alles Bereichen,
anstelle von Röhren, und da fertige Module recht teuer sind dachte ich mir,
ich mache einfach einen HowTo Thema in dem ich euch alles über die "LED" erzählen und erklären werde.
Ich versuche alles so zu erklären das es hoffentlich jeder versteht ;)
Die "Kenner" werden sich über einiges streitig sein aber ich versuche wie gesagt alles so zu erklären
das es auch Menschen verstehen die noch nie mit Elektronik zu tun hatten.


na dann mal los ^^





Die Themen:


-Allgemeines Vorwissen
-Was ist ein widerstand?
-Was ist überhaupt eine LED?
-Wie funktioniert eine LED?
-wie Schließe ich eine LED an?
-Reihen und Parallel Schaltung
-Bestimmung der Vorwiderstände
-Wie erkenne ich was es für ein Widerstand ist?
-Was für Widerstände gibt es?
-Richtiges Löten







Allgemeines Vorwissen

Strom gemessen in Amperé (A) sind Elektronen sie pro Sekunde durch einen
Leiterquerschnitt fließen.
Spannung gemessen in Volt (V) Ist die Ladung die jedes der oben genannte Elektronen
mit sich trägt,
also tragen z.b. bei 12V jedes einzelne Elektronen 12V,
Also tragen die Elektronen in der Steckdose dementsprechend 230V.


Nehmen wir an wir haben einen Stromkreis mit einem "Verbraucher" und einer Batterie
dann transportieren die Elektronen die 1,5V zum Verbraucher und geben dort ihre Ladung ab
dann wandern sie wieder zur Batterie und nehmen wieder ihre 1,5V auf und wandern wieder
zum "Verbraucher" und so weiter, daher kommt der Name Strom-KREIS






Was ist ein Widerstand?


Ein Widerstand ist ein Strombegrenzer.


Nehmen wir wieder unseren Stromkreis mit der Batterie und dem Widerstand (Verbraucher).

Die Elektronen nehmen die 1,5V auf und wandern zum Widerstand,
beim Widerstand geben sie ihre Ladung ab,
da aber (verbildlicht) der Widerstand nur eine enge Tür mit Zoll ist
kommen nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen pro Sekunde durch die Tür,
Tür = Strombegrenzung
Zoll = Ladungsabgabe

wie ich oben schon gesagt habe: Strom sind Elektronen die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließen
da aber ein widerstand wie gerade beschrieben die Elektronen daran hindert
ist es ein Strom-BEGRENZER und Verbraucher

Diese zwei Faktoren "Strombegrenzer" und "Verbraucher" sind später wichtig für den Stromkreis mit einer LED






Was ist überhaupt eine LED?


Eine Leuchtdiode oder auch Lumineszenz-Diode abgekürzt LED (Light Emitting Diode)
ist ein Diode die wenn diese in einem geschlossen Stromkreis verwendet ist Licht abgibt





Wie funktioniert eine LED?


LED = Lichtemetierende Diode also wie gesagt eine Diode die Licht abgibt.
Eine Diode ist ein Halbleiter, das bedeutet das es ein leitendes UND ein nichtleitendes Material sein kann,
das in Abhängigkeit von verschiedene Faktoren leitend oder nichtleitend wird.
Bei eine Diode ist es also so:
In eine Richtung lässt sie den Strom durch (Durchlassrichtung)
und in die andere Richtung lässt sie keinen Strom durch (Sperrrichtung)

Strom fließt immer von Masse (Minus) nach Plus.
Dies kommt daher da beim Prozesses bei dem Strom erzeugt wird die Elektronen an einem Punkt gesammelt werden und am anderen Punkt
weggenommen werden
(gleiches Prinzip wenn ihr einen Ballon an euren Haaren reibt, dann verschieben die Elektronen sich dabei.
Jetzt ist ein Potenzial unterschied entstanden ( eine Seite geladen (jetzt Masse (Minus)), eine unterladen (jetzt Plus))
Die Haare bleiben am Ballon haften weil die Elektronen über eure Haare wieder versuchen an die richtige Stelle zu kommen,
also versuchen sie diesen Potenzialunterschied auszugleichen (die Elektronen fließen von der geladenen Seite (Masse) zur unterladenen Seite (Plus)
die Folge davon ist das ein gewisser Strom fießt in dem Fall ein sehr geringer ;)

Eine LED wandelt die Ladung die die Elektronen transportieren zu 99% in Licht um, dabei dürfen nur eine bestimmte ANZAHL (Amperé) von Elektronen ihre Ladung abgeben
denn sie kann nur eine bestimmte Ladung in einer bestimmten Zeit in Licht umwandeln der rest wird in Wärme umgewandelt.
Wenn es zu viele Elektronen pro Sekunde werden wird eine LED heißer, weil sie nicht mehr alles verwerten kann und Vernichtet sich ab 150crad selbst.







Wie schließe ich eine LED an?

Bei einer Diode ist es der Fall das sie diese Elektronen nur in eine Richtung durch lässt
und zwar von Minus (Kathode) nach Plus (Anode)



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Eine Diode hat dieses Schaltzeichen:


attachment.php



Ein guter Merkspruch:
Die Elektronen müssen immer gegen die Wand rennen (IMMER)
und so wird sie dann auch angeschlossen










Bestimmung der Vorwiderstände

Ein Vorwiderstand ist bei einer LED IMMER Pflicht da ein Widerstand die Eigenschaft hat den Strom zu begrenzen (siehe oben)
Man hat dann noch die Wahl ob Reihen- oder Parallelschaltung aber dazu später mehr.
Der Vorwiderstand ist der Schutz für die LED, denn dieser verhindert das zu viel Strom durch die LED fließen kann
und somit verhindert er die Zerstörung der LED (wie oben beschrieben)

um den Vorwiderstand zu bestimmen brauchen wir eine kleine Formel die lautet
Spannung (U) = Widerstand (R) mal Amperé (I)
U= R x I
(Die zwei wichtigsten Formel in der Elektronik (URI)und (PUI) ;)
wenn man sich jetzt ein Päckchen mit LED´s kauft hat man oft folgende Angaben:

Beichspiel:
Farbe: blau
Amperé:20-30mA (milli Ampere (1A=1000mA))
Spannung:3,2V

Wenn man z.b. im PC die LED verwenden will und sie an 12V anklemmen möchte
braucht man einen passenden Widerstand der sich so errechnet:

12V -3,2V = 8,8V (ist die Spannung die am Widerstand abfallen muss!)
U = R X I
8,8V = R x 30mA
8,8V = R x 0,03A \:0,03A
R = 8,8V : 0,03A
R = 293,33Ohm

Damit muss man einen 293Ohm Widerstand vor die Diode setzten damit die nicht kaputt geht.
Da es aber keinen Widerstand gibt der GENAU diese Größe hat nimmt man den nächst größeren
das wäre in diesem Fall 330Ohm







Reihen- und Parallelschaltung


es gibt im Allgemeinen nur 3 Schaltungsarten die Reihenschaltung die Parallelschaltung und die Gemischtschaltung.


Eine Reihenschaltung sieht so aus:


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Hier werden LED´s hintereinander verbunden natürlich mit dem Vorwiderstand.
Gehen wir wieder von dem PC aus an dem wir sie anschließen wollen und wie oben die blaue LED´s.

Farbe: blau
Amperé:20-30mA (milli Ampere (1A=1000mA))
Spannung:3,2V

wenn wir jetzt LED´s hintereinander schalten dann müssen Die Elektronen Ihre Ladung
an jeder LED gleichermaßen abgeben. (verbildlicht)Die elektronen müssen durch z.b. 3 Türen
gehen und legen (Zoll) an jeder Tür Jeweils 3,2V Ladung ab.
Somit müssen wir in einer Reihenschaltung die Spannungsabfälle der LED´s ADDIEREN
Da wir aber wie gesagt IMMER einen Widerstand verwenden müssen, muss man ein wenig übrig lassen.

12V-(3,2V+3,2V+3,2V)
12V-9,8V=2,2V (diese Spannung muss über den Widerstand abfallen)

U = R x I
2,2V = R x 0,03A \:0,03A
R = 2,2V : 0,03A
R = 73,33 Ohm

Da es wieder keinen genauen Widerstand gibt nehmen wir wieder den nächst größeren
der wäre 82 Ohm. Die möglichen Widerstände könnt ihr euch weiter unten dann anschauen.




Eine Parallelschaltung sieht so aus:



attachment.php






Hier muss jede LED ihren eigenen Vorwiderstand haben.
Beim ausrechnen des Widerstands kann man genau so vorgehen wie oben
Siehe "Bestimmung eines Widerstands"
denn jede LED mit Widerstand bildet einen Eigenen Stromkreis mit
der Batterie/Versorgung



Die Gemischtschaltung:

hier werden Beide Schaltungsarten zusammengefügt
bei einer LED Schaltung aber SELTEN bis nie gebraucht ;)







Wie erkenne ich was es für ein Widerstand ist?


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(Bild-quelle:Google)


Einen Widerstand erkennt man an den Farbringen,
diese werden dann so abgelesen:

Farbe: 1.Ring 2.Ring 3.Ring (Multiplikator)

Schwarz 0 0 x 1
Braun 1 1 x 10
Rot 2 2 x 100
Orange 3 3 x 1000
Gelb 4 4 x 10000
Grün 5 5 x 100000
Blau 6 6 x 1000000
Violett 7 7 x 10000000
Grau 8 8 x 100000000
Weis 9 9 x 1000000000

Der 4.Ring interessiert uns nicht denn der sagt nur was über die Toleranz was aus ^^

also sagen wir mal wir haben einen Widerstand mir den Ringen
grau,rot und schwarz
das wäre dann:
8;2;1 = 82 x 1 = 82 Ohm

bei:
grau,rot und braun
8;2;10 = 82 x 10 = 820 Ohm







Was für Widerstände gibt es?


es gibt zwar verschiedene Widerstandsreihen aber uns interesstiert da nur eine und das wäre die E12
die ist am weitesten verbreitet und auch am günstigsten ;)

Die möglichen Widerstände wären dort:

1,0 Ohm 10 Ohm 100 Ohm 1000 Ohm 10.000 Ohm
1,2 Ohm 12 Ohm 120 Ohm 1200 Ohm 12.000 Ohm
1,5 Ohm 15 Ohm 150 Ohm 1500 Ohm 15.000 Ohm
1,8 Ohm 18 Ohm 180 Ohm 1800 Ohm 18.000 Ohm
2,2 Ohm 22 Ohm 220 Ohm 2200 Ohm 22.000 Ohm
2,7 Ohm 27 Ohm 270 Ohm 2700 Ohm 27.000 Ohm
3,3 Ohm 33 Ohm 330 Ohm 3300 Ohm 33.000 Ohm
3,9 Ohm 39 Ohm 390 Ohm 3900 Ohm 39.000 Ohm
4,7 Ohm 47 Ohm 470 Ohm 4700 Ohm 47.000 Ohm
5,6 Ohm 56 Ohm 560 Ohm 5600 Ohm 56.000 Ohm
6,8 Ohm 68 Ohm 680 Ohm 6800 Ohm 68.000 Ohm
8,2 Ohm 82 Ohm 820 Ohm 8200 Ohm 82.000 Ohm

das wären die möglichen Widerstände der E12 Reihe, es geht aber noch so weiter es kommen nur jeweils noch ne "0" dran ;)





Richtiges Löten

Weil eine Diode ein Halbleiter wie oben schon beschrieben veträgt sie keine hohen Themperaturen
deshalb muss man beim löten vorsichtig und schnell sein das die LED nicht überhitzt

Das Anfangsmaterial:
(hab Lötzinn vergessen auf dem Bild)


attachment.php



dann haltet ihr euren Lötkolben vor die LED und führt das Zinn an den Lötkolben sodass
eine KLEINE Kugel Lötzinn entsteht,


attachment.php




dann geht ihr mit dieser Kugel über ein Beinchen der LED.
das Lötzinn soll nur das Beinchen BENETZEN wenn am Beinchen viel kleben bleibt führt
ein wenig Lötzinn nach dann bleibt nicht so viel daran kleben....
die Lötzinnkugel die noch am Lötkolben ist schnickt ihr jetzt auf einen Haufen. (z.b. auf den Lötkolbenschwamm)
Den Prozess wiederholt ihr bis alle Beinchen verzinnt sind.
Jetzt haltet ihr beide Beinchen aneinander und geht nur kurz mit dem Lötkolben darüber...
nach ein par versuchen klappt das dann schon und ihr habt dann die Perfekte Lötstelle ^^


attachment.php




Leuchten sollte es dann natürlich auch wenn alles richtig angeschlossen wurde ;)



attachment.php













Ich hoffe das HowTo ist aufschlussreich und konnte euch weiter helfen ;)
Wenn ihr noch Anregungen und oder Verbesserungsvorschläge habt könnt ihr sie gerne schreiben ^^
...ich hahe jetzt einiges weggelassen wo sich die "Kenner" darüber wundern werden aber ich habe versucht
nur das nötigste zu erklären damit es wie gesagt jeder versteht und nicht zu viel wird ;)






Mit freundlichen Grüßen
NAXUS



PS: Ich neme keine haftung für rechtschreibfehler ;D
sorry meine rechtschreibung ist für *****

XDDD SO das waren jetzt 7 stunden arbeit XDDD
 

Dommerle

PCGHX-HWbot-Member (m/w)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Gut gemachtes HowTo!
Jetzt bin ich um einiges schlauer als vorher, obwohl ich es bisher nur überflogen habe. :daumen:
 

Walt

Komplett-PC-Aufrüster(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Find ich klasse, dass du dir soviel Arbeit gemacht hast. Ist super geworden:daumen:
 

Sickpuppy

Software-Overclocker(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Boah danke für das Howto. Das erspart mir viel Suchen. TOP! Die 7 std haben sich gelohnt
 
TE
TE
naxus

naxus

PC-Selbstbauer(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Danke ^^
hatte es mir überlegt noch einfacher zu erklären aber dann glaube ich wäre das ein wenig viel geworden und man wäre beim drüberlesen eingeschlafen ;D

gruß
 

rebel4life

BIOS-Overclocker(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

So geht richtiges löten eben nicht.

Man führt Lot an die Spitze und reinigt diese im angefeuchteten Schwamm.

Nun sollte nur noch sehr wenig Lot an der Spitze sein.

Jetzt mit z.B. einer dritten Hand beide LED Beine so positionieren, dass sie sich berühren.

Jetzt mit der Spitze an die beiden Pins hingehen und etwas Lot hinzufügen, dann kurze Zeit warten, dann nochmal Lot nachführen.

Dieser Prozess sollte nicht länger als 2s dauern.

Ohne Zufuhr von Flussmittel (welches als Seele im Lot enthalten ist), wird eine Lötstelle nichts. Ohne Flussmittel kann man das nur als Kleben bezeichnen. Es entsteht zwangsläufig eine kalte Lötstelle.
 
TE
TE
naxus

naxus

PC-Selbstbauer(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Also nun gut wieder perfektes beichspiel für einen menschen der sich nicht alles durchließt!!!
ich habe das so geschrieben das es JEDER hin bekommt mit dem löten auch menschen die es noch
nie im leben gemacht haben... habe es meine freundin so machen lassen wie ich es beschrieben habe und es halt Gut geklappt

"wenn am Beinchen viel kleben bleibt führt
ein wenig Lötzinn nach dann bleibt nicht so viel daran kleben.... "
dies hat den sinn das das Lötzinn welches am beinchen kleben bleibt noch genug flussmittel besitzt für den weiteren prozess

"Weil eine Diode ein Halbleiter wie oben schon beschrieben veträgt sie keine hohen Themperaturen
deshalb muss man beim löten vorsichtig und schnell sein das die LED nicht überhitzt"
habe ich auch erwähnt gehabt 4 sekunden machen einer led auch nichts aus.

...flussmittel ist nicht immer in der seele vom Lötzinn enthalten.... es gibt auch genug bei dem ist das mit im lötzinn enthalten

du brauchst meine kompetenz in diesem bereich nicht in frage zu stellen ;)

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tut mir einen gefallen lest es euch mehrfach durch ;) vieles kommt einen beim 2.mal verständlicher vor^^
...ich hatte ja gesagt für "Kenner" wird vieles einem komisch vorkommen ^^

Mit freundlichen Grüßen Naxus
 

rebel4life

BIOS-Overclocker(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Was soll das? Ich hab keineswegs deine Fertigkeiten in Frage gestellt. Ich wollte nur etwas anmerken. Wieso sachlich, wenn es auch persönlich geht?

Und jetzt dann gleich wieder rumprollen, meine Güte, dann begeben wir uns auf diese Ebene...

Ich hab den Lehrgang um in Raum- und Luftfahrt zu löten. Da sind die Ansprüche höher als ein paar LEDs.

Oder sollen wir uns einfach wie Erwachsene verhalten und diesen Kindergartenkram lassen?
 
TE
TE
naxus

naxus

PC-Selbstbauer(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

danke ^^

@rebel sorry hatte zu dem zeitpunkt ein wenig ärger gehabt und habe mich ein wenig falsch ausgedrückt
... ach und so ein bauteil aufzulöten ist aber keine kunst ;) ist ne sache von 5-7sekunden :D
...ich kann nicht die bezeichnung lesen was hasten da schönes verbaut?
 
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rebel4life

BIOS-Overclocker(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Ich hab hier MSP430, PIC 16F84/887 und auch ATmega momentan bis 644.

Die IDE von TI und Microchip ist imho kurz gesagt Müll (bzw. bescheiden strukturiert), die von Atmel geht halbwegs, ich bevorzuge jedoch Code:Blocks; das ist die beste meiner Meinung nach.
 
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X Broster

PCGHX-HWbot-Member (m/w)
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Gutes How-To.:)

Einige Anmerkungen:
Ich schließ den Widerstand immer an das andere Beinchen an, wie es laut I-net&Wiki empfohlen ist. Viele machen es aber auch anders herum, aber egal.^^

"12V-(3,2V+3,2V+3,2V)" sind nach Adam Riese 2,4V, keine 2,2V.

PS:
Heute Abend habe ich mit einer LED Leiste mit kleinen 1,8mm LEDs angefangen in Parallelschaltung. Die Reihenschaltung hätte sich dabei sicher gut angeboten.:ugly:
Was passiert eigendlich wenn die addierten Spannungen der LED über den 12V liegen?
 

exa

Volt-Modder(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

Spannung gemessen in Volt (V) Ist die Ladung die jedes der oben genannte Elektronen
mit sich trägt,
also tragen z.b. bei 12V jedes einzelne Elektronen 12V,
Also tragen die Elektronen in der Steckdose dementsprechend 230V.

Hier muss ich Einspruch erheben...

Die Spannung ist nicht die Ladung (Q), sondern die Spannung ist definiert als Potenzialdifferenz; die Ladung ist die Ursache...

Die Elektronen tragen auch keine Spannung, sondern sie besitzen eine Ladung (die Elementarladung eines Elektrons beträgt 1,602 x 10^-19 Coulomb). Sie haben diese Ladung und geben sie auch nicht ab!Nur Materialien können Ladungen tragen, weil sie die Ladungsträger ins sich haben, die Elektronen für den negativen Fall und die "Elektronenlöcher" für den positiven Fall.
Durch eine Potenzialdiffenenz (also die Spannung) verschieben sich freie Elektronen eines Materials , dadurch wird die Ladung anders verteilt (in einem geschlossenen System), bis ein Gleichgewicht herrscht.

Wenn eine Quelle immer "nachschiebt" reißt der Stomfluss nicht ab, weil das Gleichgewicht nicht hergestellt werden kann, die freien Elektronen aber versuchen dieses Gleichgewicht herzustellen, indem sie sich zum positiv(-er) geladenen Material bewegen.

Ansonsten echt cool!

Was passiert eigendlich wenn die addierten Spannungen der LED über den 12V liegen?

Dann musst du entweder damit leben dass die LEDs weniger hell leuchten oder du musst auf eine gemischte Schaltung ausweichen, oder am aller besten gleich die Parallelschaltung verwenden...
 
Zuletzt bearbeitet:
TE
TE
naxus

naxus

PC-Selbstbauer(in)
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Hier muss ich Einspruch erheben...

Die Spannung ist nicht die Ladung (Q), sondern die Spannung ist definiert als Potenzialdifferenz; die Ladung ist die Ursache...

Die Elektronen tragen auch keine Spannung, sondern sie besitzen eine Ladung (die Elementarladung eines Elektrons beträgt 1,602 x 10^-19 Coulomb). Sie haben diese Ladung und geben sie auch nicht ab!Nur Materialien können Ladungen tragen, weil sie die Ladungsträger ins sich haben, die Elektronen für den negativen Fall und die "Elektronenlöcher" für den positiven Fall.
Durch eine Potenzialdiffenenz (also die Spannung) verschieben sich freie Elektronen eines Materials , dadurch wird die Ladung anders verteilt (in einem geschlossenen System), bis ein Gleichgewicht herrscht.

Wenn eine Quelle immer "nachschiebt" reißt der Stomfluss nicht ab, weil das Gleichgewicht nicht hergestellt werden kann, die freien Elektronen aber versuchen dieses Gleichgewicht herzustellen, indem sie sich zum positiv(-er) geladenen Material bewegen.

Ansonsten echt cool!



gut dann zum dritten mal ich habe alles so geschrieben das es jeder verstehen kann und so ist es einfacher zu verstehn...
ich wollte kein "Kenner" HowTo machen mir ist das ganze bewusst was ich geschriben habe und es hat auch so seinen sinn ;)
jetzt erkläre mal als fachidiot (ich liebe dieses wort :D) einem der noch nie mit elektronik zu tun hatte wie es sein kann das ein elektron eine ladung zusammen mit der elementarladung besitzt und und und das wäre viel zu viel
ich hätte es auch alles mit einem wasserkreislauf erklären können nur wollte ich halt ein weniger fach spezifisch bleiben ;)
für uns klingt das alles zwar logisch und selbstverständlich aber menschen die wie gesagt noch nie im leben was darüber genauer erfahren haben ist das einfach zu viel da kommt es so ein wenig verständlicher rüber...
aber drotzdem danke für den hinweis ^^
 

Kampfgurke

PC-Selbstbauer(in)
AW: [HowTo] LED und alles was dazu gehört

erst mal muss ich sagen sehr schönes HOWto:)

wie wäre es wenn ihr noch ein Howto macht "wie baue ich einen Microcontroler"^^ wäre euch sehr verbunden
 
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