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WAS SIEHST DU HIER?

LED-BILD

EINFACHER STROMKREIS
Erinnere dich:
Was fällt dir zum einfachen Stromkreis noch ein?
Welche Komponenten finden sich im Stromkreis?
Welche Einheiten kennst du?

EINFACHER STROMKREIS

SERIEN- & PARALLELSCHALTUNG
GRUPPENARBEIT:
Findet heraus, welche Unterschiede
Serien- und Parallelschaltung aufweisen.

DIE LED
Wo werden LEDs im Alltag verwendet?

VERWENDUNG

VERWENDUNG

LED STEHT FÜR...
Light Emitting Diode
Licht emittierende Diode
Kurz auch Leuchtdiode genannt.
Die LED ist also eine Diode, die Licht erzeugt.

WAS IST EINE LED GENAU?
• elektronisches Bauelement
• effizientes Leuchtmittel mit hoher Leuchtkraft
und geringem Energieverbrauch
• ursprünglich für optische Anzeigen in Geräten oder Schaltungen
(Fernbedienungen, Computer-Mainboards, ...)
• heute im Alltag nicht mehr wegzudenken

DER AUFBAU
• Die LED ist ein Halbleiter - Bauelement.
• Die verwendeten Halbleiter-Materialien bilden
eine Diode - das ist ein Bauteil, das den Strom nur
in eine Richtung fließen lässt.
Dazu später mehr.

DER AUFBAU
• Ein Kunststoff-Gehäuse schützt den Aufbau,
also das Innere der LED
• Der Halbleiterkristall (auch LED-Chip) ist das
Herzstück der LED und erzeugt Licht
• Die Reflektorwanne sorgt dafür, dass viel Licht
reflektiert wird.
• Das kurze Beinchen der LED, die Kathode (-),
ist mit der Reflektorwanne verbunden.
• Über das lange Beinchen, die Anode (+) fließt
Strom über einen dünnen Draht - den Bonddraht
- in Richtung Kristall .

DER AUFBAU
Die LED im Querschnitt zeigt eine
abgeflachte Kante an einer Seite.
An dieser Kante finden wir immer
das kurze Beinchen der LED, also
die Kathode (Minus-Anschluss)

VORTEILE VON LEDs

VORTEILE VON LEDs
• hohe Leuchtkraft bei geringem Energieverbrauch
• kleine Bauform: wenig Material, geringe Lieferkosten
• hohe Lebensdauer
• hohe Umweltverträglichkeit: keine Giftstoffe

NACHTEILE VON LEDs

NACHTEILE VON LEDs
• LEDs neigen bei Feuchtigkeit zum Korridieren
• Anschaffung meist teuer
• Für die Herstellung sind seltene Erden notwendig
• Entsorgung über spezielle Sammelstellen

WIDERSTAND

WIDERSTAND & LED
U LED
= 3V
U Batterie
= 3V
_______________________________
Batterie und LED haben also die
selbe Spannung . Diese Schaltung
kommt ohne Widerstand aus.

WIDERSTAND & LED
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
U Batterie
= 9V
_______________________________
9V
Batterie und LED haben eine unterschiedliche
Spannung. Wir erinnern
uns: Spannung und Stromstärke sind
proportional zueinander.
In dieser Schaltung fließt also zu viel Strom - die LED wird zerstört.
Es braucht also einen Vorwiderstand um den Stromfluss zu regulieren.

WIDERSTAND & LED
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
U Batterie
= 9V R = ?
_______________________________
9V
Widerstand
R
Obwohl wir Vorwiderstand sagen, kann der Widerstand vor oder
nach der LED eingebaut werden. Wichtig ist nur, dass die LED richtig
eingesetzt ist (Kathode in Richtung Minuspol der Spannungsquelle),
sonst sperrt die LED den Stromfluss und leuchtet nicht.

WIDERSTANDSBERECHNUNG
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
U BAT
= 9V R = ?
_______________________________
9V
U WID
= U BAT
- U LED
Widerstand
R
U WID
= 9V - 3 V = 6V
Die Spannungsdifferenz beträgt also 6V.
Der Widerstand muss 6V Spannung „abfangen“.
Wie viele Ohm muss der Widerstand haben?

WIDERSTANDSBERECHNUNG
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
U BAT
= 9V R = ?
U WID
= 6V
9V
_______________________________
Wir wissen:
Widerstand
R
U = R * I
Spannung = Widerstand * Stromstärke
R = U / I
R = 6V / 20mA
R = 6V / 0,02 A
R = 300 Ω

LEDS PARALLEL SCHALTEN
Erinnerst du dich warum
eine Parallelschaltung für LEDs sinnvoll ist?

LEDS PARALLEL SCHALTEN
Serienschaltung:
Geht eine LED kaputt,
leuchten die übrigen
auch nicht mehr.
Parallelschaltung:
LEDs funktionieren
unabhängig vom Status
der anderen.

WIDERSTAND BERECHNEN
Wir gehen davon aus, dass alle LEDs
9V
3V
eine Durchlasspannung von 3V und
eine Stromstärke von 20mA vertragen.
3V
3V
Wir müssen also nur für einen Zweig
der Parallelschaltung den Widerstand
berechnen. Er gilt für alle drei Zweige.
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
U BAT
= 9V R = ?

WIDERSTAND BERECHNEN
Spannungsdifferenz:
9V
3V
3V
U WID
= U BAT
- U LED
U WID
= 9V - 3 V = 6V
3V
Widerstand:
U = R *I ----> R = U / I
R = 6V / 20mA
U LED
= 3V
I LED
= 20mA
R = 6V / 0,02 A
U BAT
= 9V R = ?
R = 300 Ω

QUELLEN
Bilder:
Makroaufnahme LED: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/86/Uvled_highres_macro.jpg
Titelbild: https://flickr.com, (c) Bill Bradford
LED - Fußzeile: https://www.led-tek.de/wp-content/uploads/2020/02/Verschiedene_LEDs-scaled.jpg
Auto Scheinwerfer: https://www.lampe.de/magazin/led-autoscheinwerfer/
Ampel: https://Unsplash.com, (c) Behzad Ghaffarian
Taschenlampe: https://m.media-amazon.com/images/I/61YKem-vcSL._AC_SL1500_.jpg
Straßenlaterne: https://www.forum-verlag.com/blog-bi/strassenbeleuchtung-led-strassenleuchten
Videos:
Studyflix, einfacher Stromkreis: https://studyflix.de/elektrotechnik/stromkreis-4377
Studyflix, elektrischer Widerstand: https://studyflix.de/elektrotechnik/elektrischer-widerstand-3284
Grafiken:
(c) Iris Reisenberger