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Grundlagen der LED-Technologie
6.9
Typische Bauformen von mehrfarbigen LEDs
Es gibt allgemein zwei Arten von LEDs, einfarbig und mehrfarbig. Bei einfarbigen LEDs ist es möglich die
Helligkeit über die Stromstärke in Durchlassrichtung anzupassen, die Farbe ist jedoch unveränderbar, da die
LED nur aus einem Halbleitermaterial gefertigt ist, wodurch eine spezifische Wellenlänge emittiert wird. Die
Farbe der LED wird nicht von der Ansteuerungsart beeinflusst. Bei den mehrfarbigen LEDs gibt es
unterschiedliche Arten mit unterschiedlich vielen Farbmöglichkeiten. Eine n-farbige LED besteht dabei aus n
einzelnen Halbleiter-PN-Übergängen vereint in einem Gehäuse. Die Einzel-LEDs in der mehrfarbigen LED
bestehen aus dem entsprechenden Halbleitermaterial, welches die entsprechende Wellenlänge emittiert.
Gängig sind die Arten RGB (Rot-Grün-Blau), RGBW (Rot-Grün-Blau-Weiß) und RGBWW (Rot-Grün-Blau-
Weiß-Weiß). Die genaue Farbe, die emittiert wird, wird über den Strom durch die einzelnen
Halbleiterübergänge bestimmt.
Einfarbige LEDs unterscheiden sich in ihrem Halbleitermaterial, wodurch sich unterschiedliche Kennwerte
und Farben ergeben.
Die Kennwerte und Farben unterscheiden sich auch bei mehrfarbigen LEDs. Bei mehrfarbigen LEDs ist für
die Ansteuerung aber noch zu betrachten, wie die einzelnen einfarbigen LEDs innerhalb der mehrfarbigen
LED-Lichtquelle miteinander verschaltet sind. Im Folgenden sind einige mögliche Verschaltungen dargestellt
und erklärt:
1. Inverse Parallel
Die „Inverse parallel"-Verschaltung funktioniert lediglich mit zwei (unterschiedlich farbigen) LEDs. Mit der
Verschaltung ist es möglich mit zwei LEDs verschiedene Farbmischungen zu erzeugen.
Abb. 17: Inverse parallel LEDs
Wenn der Strom von A nach B fließt wird ein grünes Licht ausgegeben, da die grüne LED in
Durchlassrichtung betrieben ist. Von B nach A würde die rote LED leuchten. Da die unterschiedlichen
Farben unterschiedliche Durchlassspannungen haben, benötigt jede LED einen eigenen Vorwiderstand oder
eine eigene Stromregelung. Bei bidirektionalem Strom würden die beiden LEDs abwechselnd leuchten.
Verändert sich die Stromrichtung mit deutlich niedriger Periodendauer als die Belichtungsdauer einer
Kamera, dann vermischen sich die einzelnen Farben der LED zu einer Mischfarbe. Auch für das
menschliche Auge erscheinen die Farben bei einem schnellen Wechsel gemischt.
Diese Art der Anordnung von zwei LEDs wird beispielsweise verwendet, um die Polarität anzuzeigen, z. B.
zum korrekten Anschluss von Batterien oder Stromversorgungen.
2. Common Anode
Mit der „Common Anode"-Verschaltung können beliebig viele LEDs kombiniert werden. Diese Methode ist
üblich bei vielen RGB/RGBW LEDs. Neben dem An- und Ausschalten der einzelnen LEDs können einige
auch nur mit einem geringen Strom durchflossen werden. Dadurch sind beliebige Farbmischungen möglich.
Alle LEDs haben ein gemeinsames positives Potential an der Anode (+). Um eine LED in Durchlassrichtung
zu betreiben, muss am Kathodenanschluss der gewünschten Farbe ein geringeres Potential als am
Anodenanschluss angelegt werden. Ist das Potential an der Kathode (-) höher, wird die LED in Sperrrichtung
betrieben. Achtung: LED haben oft sehr niedrige Sperrspannungen von nur einigen Volt!
EL2564, EL2564-0010
Version: 1.3
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