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LEDs

LEDs

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LED

 

Die "richtige" LED für Ihr Projekt

 

Leuchtdioden sind - wenn es um das Beleuchten von Modellen geht, wahre Allround-Genies. Im Vergleich zu Glühlampen haben LEDs diverse Vorteile:

  • Sie verbrauchen weniger Strom.
  • Sie erzeugen im Betrieb keine Wärme. 
  • Sie sind langlebiger.
LEDs_Groessenvergleich
 
 
 
 
 
 
 
Einige LED-Bauformen im Größenvergleich:
oben: bedrahtete LED 3 mm
unten (von links nach rechts): SMD-Bauformen 0402, 0603, 0805, PLCC2
 

Leuchtdioden sind - wenn es um das Beleuchten von Fahrzeugmodellen oder Szenerien auf der Modellbahn geht, wahre Allround-Genies: Es gibt sie in unzähligen Formen, Größen, Farben und Helligkeiten. Im Vergleich zu Glühlampen haben LEDs diverse Vorteile:

  • Sie verbrauchen weniger Strom.
  • Sie erzeugen im Betrieb kaum Wärme.
  • Sie sind langlebiger.

Wenn Sie sich jetzt fragen, warum Sie auf Ihrer (älteren) Anlage und in vielen Fahrzeugmodellen noch häufig Glühlämpchen finden und LEDs nicht standardmäßig für die Modellbahn eingesetzt werden, so liegt das vor allem daran, dass LEDs eine recht junge Erfindung sind. Sie sind erst seit den 1970er Jahren ein Massenprodukt und ihre Verwendung in Alltagsgegenständen wurde sogar erst in den 1990er Jahren üblich. Die Vielfarbigkeit von LEDs, die wir heute kennen, ist eine noch jüngere Entwicklung: Noch zu Anfang des Jahrtausends waren blaue und weiße LEDs zwar verfügbar, jedoch teuer. Bei den ersten weißen LEDs, die lieferbar waren, kam ein weiteres Manko hinzu: kaltweiße LEDs hatten häufig einen blauen Farbstich, warmweiße einen grün-gelben.

Diese Probleme sind gelöst. Heute überwiegen daher oft die Vorteile von LEDs gegenüber Glühlämpchen, wenn Umbauten an Modellen anstehen oder defekte Leuchtmittel ersetzt werden müssen.

 

 

Wo Licht ist, ist jedoch bekanntlich auch Schatten: Bei der Auswahl der "richtigen" LED und beim Anschluss ist deutlich mehr Know How erforderlich als bei der Verwendung von Glühlampen. Im folgenden haben wir die wesentlichen optischen und elektrischen Eigenschaften von LEDs erläutert, die Sie auch in den LED-Tabellen finden - als Hilfe für die Auswahl der "richtigen" LED für Ihr Projekt: 

 

LED-Know How zum Download

Ausführlich haben wir die optischen und elektrischen Eigenschaften von LEDs und den richtigen Anschluss von LEDs in der Infothek unter "LED-Know How" beschrieben. Zum Download...
 

 

Gehäuse und optische Eigenschaften

 

Die Gehäuseausführung einer LED ist keine optische Eigenschaft im eigentlichen Sinne, beeinflusst sie jedoch wesentlich. Üblich sind folgende Ausführungen:

  • klar (auch als wasserklar bezeichnet): Der Lichtkegel entspricht dem Öffnungswinkel der LED.
  • diffus (milchig oder eingefärbt in der Leuchtfarbe der LED): Die Wirkung ist vergleichbar mit der von Lichtleitern in Modellbahn-Loks. Das Licht wird gestreut, so dass es gleichmäßig verteilt aus dem Gehäuse austritt. Der tatsächliche Öffnungswinkel ist bei diffusen LEDs nicht zu erkennen (und spielt nur in Bezug auf die Helligkeit eine Rolle).
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Typische Öffnungswinkel einer 3 mm-LED:

rechts eine LED mit diffus rotem Gehäuse, bei der das Licht gestreut austritt.

 

 
 

 

Lichtstärke [mcd]

 

Die Abkürzung mcd steht für "Milli-Candela" und ist der Indikator für die Helligkeit einer LED - bezogen auf den Öffnungswinkel der LED. Um den Helligkeitseindruck einer LED beurteilen zu können, ist daher die Lichtstärke [mcd] nicht das alleinige Merkmal, sondern Öffnungswinkel der LED und Einsatzort müssen ebenfalls berücksichtigt werden.


 

Abstrahl- oder Öffnungswinkel [°]

 

Anders als Glühlampen haben LEDs einen begrenzten Öffnungswinkel (auch als Abstrahlwinkel bezeichnet) und bestrahlen daher nur eine Teilfläche (bezogen auf die Oberfläche einer Kugel um die Strahlungsquelle im Zentrum). Typische Öffnungswinkel von bedrahteten 3 mm-LEDs sind 20, 30 oder 40°, von SMD-LEDs ca. 120 °.

 
 

 

Farbtemperatur [K]

 

"Weiß" ist im physikalischen Sinne keine einzelne Farbe, sondern eine Mischung verschiedener Spektralfarben. Das von LEDs emittierte weiße Licht kann daher keiner bestimmten Wellenlänge zugeordnet werden. Zur Beschreibung der verschiedenen weißen Leuchtfarben dient die Farbtemperatur (angegeben in Kelvin). In der Tabelle sind die Bezeichnungen gemäß DIN 5035 verwendet. Bezeichnungen wie

  • golden white und super golden white
  • sunny white oder
  • skywhite

sind Hersteller-spezifische Bezeichnungen, die nicht allgemeingültig definiert sind. Als "golden white" bezeichnete LEDs verschiedener Anbieter können daher sehr unterschiedliche Farbtemperaturen haben.

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Farbtemperaturen weißer LEDs (DIN 5035):

warmweiß
< 3.300 K (ab ca. 2.700 K)
neutralweiß
3.300 - 5.000 K
tageslichtweiß (kaltweiß)
> 5.000 K (bis ca. 8.000 K)

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Wellenlänge λ [nm]

 

Die Leuchtfarbe einer LED entspricht direkt einer bestimmten Wellenlänge λ, angegeben in der Einheit nm (Nanometer). Je deutlicher die für eine LED angegebene Wellenlänge in der Mitte des zugeordneten Bereichs liegt, desto eindeutiger ist die Farbe. Bei einer Wellenlänge "am Rand" eines Bereichs ist die Einordnung der Farbe schwierig: Eine LED mit einer Wellenlänge von z.B. 608 nm ist laut Definition orange, erscheint jedoch hellrot.

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Wellenlängen von LEDs:

blau
450 - 500 nm
grün
500 - 570 nm
gelb
570 - 590 nm
orange
590 - 610 nm
rot
610 - 760 nm

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Durchlass-Spannung Uf [V]

 

Die Durchlass-Spannung (auch als Schwellenspannung bezeichnet) gibt an, welche Spannung sich einstellt, sobald der Strom fließt. Ist die anliegende Versorgungs-Spannung niedriger als die Durchlass-Spannung der LED, fließt kein Strom und die LED leuchtet nicht.

Wenn der Strom auf einen Wert von deutlich unter 20 mA begrenzt wird (z.B. 10 mA), reicht es aus, die Werte der Vorwiderstände mit Hilfe der ca.-Werte für die Durchlass-Spannung überschläglich zu berechnen. Wenn jedoch eine maximale Helligkeit erzielt werden soll, d.h. die LED mit dem maximalen Strom betrieben wird, ist es empfehlenswert, die exakten Werte der Durchlass-Spannung für die Berechnung zu Grunde zu legen.

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Durchlass-Spannungen von LEDs:

Leuchtfarbe
Werte aus technischen Datenblättern
Werte für überschlägliche Berechnungen
weiß
3 - 4 V
4 V
gelb
1,9 - 2,5 V
2 V
orange
1,9 - 2,5 V
2 V
rot
1,6 - 2,2 V
2 V
grün
1,9 - 2,5 V
2 V
blau
3 - 4 V
4 V

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