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LED

Eine Leuchtdiode leuchtet, wenn Strom von der Anode zur Kathode fließt. Sie braucht immer etwas, das den Strom begrenzt, meist einen Widerstand.

Was sie macht#

Eine LED ist eine Diode, die Licht aussendet. Strom fließt nur in eine Richtung, von der Anode (A, das lange Bein) zur Kathode (K, die abgeflachte Seite des Gehäuses, bei SMD-Teilen mit einem Strich oder Punkt markiert). An einer leuchtenden LED liegt eine fast feste Flussspannung (Vf); die Helligkeit folgt dem Strom, nicht der Spannung. Direkt an eine Versorgung angeschlossen, zieht eine LED so viel Strom, wie sie kann, und brennt durch, deshalb bekommt sie immer einen Vorwiderstand.

Den Widerstand wählen#

R = (V_supply − Vf) / I

LED-Farbe Typische Vf Typischer Strom für eine Anzeige
Rot, gelb, orange 1.8–2.2 V 1–5 mA
Grün (modernes InGaN), blau, weiß 2.8–3.2 V 1–5 mA

Rechenbeispiel: eine rote LED an einem 3.3 V-Pin, Ziel 2 mA: (3.3 V − 2.0 V) / 0.002 A = 650 Ω. Nimm den nächsthöheren gängigen Wert: 680 Ω, oder einfach 1 kΩ (1.3 mA), was für eine Statusanzeige mehr als hell genug ist. Das Maximum aus dem Datenblatt (oft 20 mA) ist nicht das Ziel; moderne LEDs sind schon bei wenigen Milliampere hell.

Eine weiße oder blaue LED an 3.3 V hat nur ~0.3 V für den Widerstand übrig, daher hängt ihr Strom stark von der genauen Vf ab. Betreib sie an 5 V, oder nimm ein schwaches und ungleichmäßiges Leuchten in Kauf.

Beispiel#

Beispielschaltung: Links: eine Betriebsanzeige an 3V3. Rechts: ein GPIO (Netz LED, von der Stiftleiste) treibt seine eigene LED. Beide ziehen etwa 1.3 mA über 1 kΩ.
Links: eine Betriebsanzeige an 3V3. Rechts: ein GPIO (Netz LED, von der Stiftleiste) treibt seine eigene LED. Beide ziehen etwa 1.3 mA über 1 kΩ. Öffne das Beispiel led_gpio von dieser Seite in PCB Canvas: „In meinen Schaltplan einfügen“.

Die GPIO-Variante leuchtet, wenn der Pin high ist. Dreh sie um (3V3 → Widerstand → LED → GPIO), und sie leuchtet, wenn der Pin low ist; manche Platinen machen das so.

Stolperfallen#

  • Polarität. Eine verpolte LED bleibt dunkel. Bei den meisten LED-Footprints von KiCad ist die Kathode Pad 1; vergleiche vor dem Bestellen die Markierung im Bestückungsdruck mit dem Datenblatt des Bauteils.
  • Ein Widerstand pro LED. Parallel geschaltete LEDs an einem Widerstand teilen sich den Strom schlecht; die mit der niedrigsten Vf reißt ihn an sich.
  • Pinstrom. Ein Mikrocontroller-Pin ist keine Stromversorgung. Begrenze LEDs an GPIOs auf wenige mA, und nimm für alles Größere einen Transistor oder MOSFET.

Footprint#

  • Handlöten: 0805 oder 3 mm Durchsteckmontage sind einfach. 0603 ist mit Pinzette machbar.
  • JLCPCB-Bestückung: 0603 ist der Standard. Die rote 0603 (C2286) und die grüne 0805 (C2297) im Katalog sind Basic Parts (keine Feeder-Gebühr).