LED-Lampen, Teil 1

Für das Foto wurden Widerstände von 390 Ohm verwendet. Die Betriebsspannung betrug 5 V. Der Strom durch eine LED war kleiner als 5 mA. Die Helligkeit war auf diese Weise reduziert, denn sonst wäre die Digitalkamera extrem geblendet worden und hätte die Farben nicht mehr wiedergegeben.

Die entscheidenden Daten sind die Farbe, der Abstrahlwinkel in Grad und die Helligkeit in Millicandela (mcd). Wie bei jeder normalen Taschenlampe auch ist die Helligkeit im Lichtkegel um so größer, je enger der Abstrahlwinkel ist. Man muss allerdings überlegen, ob für den normalen Einsatz als Taschenlampe ein enger Abstrahtwinkel überhaupt günstig ist. Wer z.B. unter der Bettdecke lesen will, muss im Extremfall jeden Buchstaben einzeln anleuchten, wenn der Winkel zu klein ist. Also darf man nicht die Helligkeit in mcd allein bewerten. Der Abstrahlwinkel wird durch die Form des Gehäuses und der Linsenkrümmung an der Spitze beeinflusst. So kann man leicht einen sehr engen Strahl mit großer Intensität erreichen.

Die Intensität des Lichts kann man übrigens ganz grob selbst bestimmen: Man nehme eine Kerze und ein Blatt Papier mit einem Fettfleck in der Mitte. Wenn das Papier vor die Kerze gehalten wird, scheint der Fettfleck hell durch. Eine Lichtquelle im gleichen Abstand auf der anderen Seite lässt den Fettfleck gerade dann unsichtbar werden, wenn sie eine Beleuchtungsstärke von einem Candela (1 cd, 1000 mcd) hat. Erreicht man dieses Ergebnis bei einem doppelten Abstand, dann verteilt sich die gleiche Lichtenergie auf die vierfache Fläche. Die gemessene Lichtquelle wäre damit so hell wie vier Kerzen, also 4000 mcd. Bei 2000 mcd sollte das Abstandsverhältnis also etwa 1,4 betragen.

Die Farbe des Lichts hängt von seiner Wellenlänge ab. Das menschliche Auge erkennt den Bereich von etwa 400 nm (violett) bis 800 nm (rot). Eigentlich erzeugt eine LED grundsätzlich nur Licht einer Farbe. Aber die weiße LED enthält zusätzlich einen Leuchtstoff, wie er auch in der Leuchtstoffröhre verwendet wird. Dieser Leuchtstoff wird blau angestrahlt und gibt weißes Licht im ganzen Bereich bis etwas 800 nm ab. Eine einzelne Wellenlänge kann man daher nicht mehr angeben.

Welcher Vorwiderstand verwendet werden soll, hängt von der LED-Nennpannung, von ihrem Nennstrom und der Batteriespannung ab. Die Grundlagen der Berechnung findet man unter dem Thema Vorwiderstand im Bereich Stromkreis-Grundlagen auf dieser Homepage. Hier nur ein Beispiel: Die oben angegebene weiße 5-mm-LED soll an einer Batterie mit 4,5 V betrieben werden. Da die Nennspannung 3,5 V beträgt, muss ein Spannungsabfall von 1 V am Vorwiderstand liegen. Bei einem Nennstrom von 30 mA muss der Widerstand also 1 V / 30 mA = 33 Ohm haben.

Alles klar? Gut, dann muss nur noch die Polung stimmen: Der kurze Draht der LED ist der Kathode, also der Minuspol.

Wilhelm Brand aus Köln schickte eine Idee zur LED-Taschenlampe: Ein interrner Akku soll ohne Kontakte induktiv aufgeladen werden, wie man es von manchen elektrischen Zahnbürsten kennt. Dazu hier sein Schaltplan. Nähere Informationen findet man unter http://www.digit-electronic.de unter dem Menüpunkt "LED-Technik" und "LED-Flashlight".

Das folgende Bild stammt von Hermann J. Schießl. Die LED-Lampe wurde in einen Schnurschalter eingebaut. Die Stromversorgung erfolgt über einen Gold-Cap-Kondensator. Der Kondennsator wird bei Bedarf über einen Schrittmotor mit Kurbel aufgeladen (vgl. Schrittmotor-Generatorlampe aus der Bastelecke).

Diese LED-Lampe hat Arne Rossius (Arnes Homepage: www.Elektronik.de.vu/) mit 14 Jahren gebaut. Sie arbeitet mit 1,5V und hat einen kleinen Spannungswandler. Die Batterie ist eine Hälfte einer 3-V-Taschenlampenbatterie und verspricht eine besonders lange Lebensdauer.

Von Pia Kutsch (15 Jahre) stammt das folgende Foto. "Die LED-Lampe habe ich aus einer Pfefferminz-Blechdose aus der Apotheke gebaut. In der Dose ist außer der weißen LED ein Batteriefach für drei Mignonzellen, ein Schalter und ein Widerstand mit 39 Ohm. Die Lampe ist sehr hell!"

Alex Krasno(16) hat die folgende LED-Lampe in eine Tic-Tac-Dose gebaut. Die Stromversorgung erfolgt über eine Lithiumzelle mit 3 V. In den Deckel ist ein Wippschalter eingebaut.

Von Christoph Arndt (13) stammt die folgende LED-Lampe: "Das Gehäuse, den Taster und den zweipoligen Umschalter habe ich mir bei Conrad gekauft, und die 3500mcd starke blaue LED, 9-Pol Steckerleiste und drei 1,2-V-Knopfzellenakkus bei Reichelt Elektronik. Der Umschalter dient zum Umschalten zwischen Normalbetrieb und Laden. Die Betriebsspannung der LED beträgt 3,6V (3x 1,2V). Besonderheiten: Wiederaufladbar, sehr lange Lebensdauer, leuchtet sehr lange, sehr hell"

Weitere Limks zum Thema LED-Lampen:

LED-Lampe mit Spannungswandler: www.jens-seiler.de/bastelecke/jarlight.html
Rechenprogramm für LED-Vorwiderstände: www.elrepro.at.tt
Eine LED-Matrix-Show: www.digit-electronic.de/03_menu/frame_ledtechnik.html
LED-Grundschaltungen in ELO: www.franzis.de/elo-das-magazin/elektronik/versuche-mit-leds
Power-LEDs in ELO: www.franzis.de/elo-das-magazin/neue-bauteile/1-watt-leds