Wissenswertes zu Flächen-LEDs

Lichtemittierende Dioden, also LEDs, lassen sich als effiziente und zuverlässige Anzeigeelemente für vielfältige Zwecke nutzen. Während der Einbau von einzelnen LEDs in die Bedienoberfläche eines Gerätes oft einen nicht unerheblichen mechanischen Aufwand erfordert, lässt sich mit einer Anzeigeeinheit als Modul, in dem Leuchtdioden integriert sind,eine einfachere Lösung realisieren. Das Spektrum reicht von einfachen Signalisierungs- und Statusanzeigen über LED-Leuchten, und Leuchtstreifen bis zu Videowänden. Aufgrund der jeweiligen Anforderungen, die sehr unterschiedlich sein können, gibt es ein breites Angebot an Bauformen mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten.

Welche Bauformen gibt es?

Leiterplattenanzeige bzw. LED-Baustein

Bei Leiterplattenanzeigen sind einzelne LEDs in einer Kunststoffhalterung eingebaut, die sich seitlich auf eine Platine montieren lassen. Die Abmessungen erlauben es, dass mehrere solcher LED-Anzeigen aneinandergereiht werden können, so dass sich eine Kette von Leuchtpunkten ergibt. So lassen sich beispielsweise Pegelanzeigen realisieren. Weil es verschiedenen Leuchtfarben gibt, sind vielfältige Möglichkeiten für Anzeigebilder und Optik möglich.

Neben LED-Bausteinen mit nur einer LED gibt es auch solche mit zwei übereinander angeordneten LEDs. Damit lassen sich doppelreihige Anzeigen aufbauen. Mit einem LED-Baustein, der drei LEDs in den Farben Rot, Gelb und Grün enthält, können ampelänhliche Statusanzeigen realisiert werden. Weiterhin sind angereihte Leuchtdioden als Baustein mit vier oder acht LEDs erhältlich.

Flächen-LED

Bei dieser Bauform sind mehrere LEDs, und zwar vier bis acht, in einem kubischen Kunststoffgehäuse eingebaut. An der Oberseite befindet sich als Fläche ein farbiges Fenster, durch das das LED-Flächenlicht diffus abgestrahlt wird. Auf diese Weise ergibt sich ein homogenes Leuchtbild  mit gleichmäßigem Lichtstrom. Hohe Effizienz der Dioden und die Einfassung im Kunststoffgehäuse sorgen für hervorragenden Kontrast zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand. Auch diese Bauform lässt sich einfach auf einer Platine im 0,1-Zoll-Raster montieren.

LED-Reihe, LED-Zeile

LED-Reihen werden auch Leuchtbalken-, Band- oder Bargraph-Anzeigen genannt. Hier sind die LEDs einzeln sichtbar in einem Kunststoffgehäuse aufgereiht. Die rechteckigen Leuchtbalken können einzeln angesteuert werden und ergeben so ein Bild ähnlich wie eine Thermometerskala. LED-Reihen gibt es in unterschiedlichen Leuchtfarben, z. B. Rot, Grün oder Gelb.

Pixel-LED

Zum Aufbau von großflächigen Displays, Videowänden, Lichtstreifen und LED-Leuchtmitteln, die beliebige Farben darstellen können, gibt es RGB-LEDs großer Helligkeit und kleiner elektrischer Leistung, die in SMD-Gehäuse zusammen mit einer Elektronik zur Ansteuerung kombiniert sind. Diese müssen auf der Oberfläche einer Platte als Träger montiert werden. Neben den einzelnen LED-Pixeln gibt es auch flexible Panels, auf denen eine große Zahl von RGB-LEDs montiert sind. Das Panel lässt sich in weiten Grenzen an einen beliebig geformten Träger anpassen. Die LEDs lassen sich einzeln über einen Dateneingang ansteuern, so dass sich beliebige Farben, Grafiken und Bilder darstellen lassen.

Puzzle-Flächen-LED

Bei den kleinen LED-Modulen mit der Bezeichnung „LUMITRONIX®“ handel es sich um Bauteile, die sich mit dem „Context-Verbindungssystem“, d.h. ohne Verbinder oder Löten zusammenstecken, wieder trennen und neu kombinieren lassen. Es gibt fünf verschiedene Versionen der „Context-Matrix“-Module, mit denen freie Lichtfelder für die unterschiedlichsten Anwendungen realisierbar sind. „Context-Bar“ erlaubt das Erweitern und Kürzen von Lichtleisten ohne Veränderung der LED-Abstände. „Context-Play“ ist für Anwendungen wie Hintergrundbeleuchtung, Modellbau oder spielerisches Lernen konzipiert. Das Platinenmaterial der Module ist schwarz, die LEDs mit großer Helligkeit gibt es in den Farben Rot, Grün, Blau und Warmweiß. Die LEDs sind dimmbar. An einer Einspeisung können bis zu 150 dieser Module betrieben werden.

Was ist bei der Auswahl von LED-Bausteinen und -Modulen zu beachten?

Die passende Bauform hängt natürlich in erster Linie vom Anwendungszweck und dem Design des Gerätes ab, in das eine solche Anzeigeeinheit eingebaut werden soll. Beispiele sind Status- und Warnanzeigen, Pegel- und Aussteuerungsmesser sowie ähnliche Anwendungsfälle. LED-Module sind für Beleuchtungszwecke, Lichteffekte, Grafik- und Videodarstellung konzipiert. Die Bauform bestimmt, wie die Anzeigeeinheit, die ja von außen sichtbar sein soll, in das Gerätedesign integriert werden kann.

Was ist beim Betrieb von LED-Bausteinen und -Modulen zu beachten?

Elektrisch verhalten sich die Dioden in LED-Bausteinen wie die üblichen LEDs: Sie müssen mit dem maximal zulässigen Betriebsstrom gespeist werden, um die optimale Helligkeit zu erreichen. Die Speisung erfolgt über einen entsprechend dimensionierten Vorwiderstand, aus einer Konstantstromquelle oder dem Ausgang einer Ansteuerelektronik, z. B. Controller, der einen definierten Strom abgibt. Die Spannung ist in bestimmten Grenzen von der jeweiligen Halbleiterstruktur und damit von der Leuchtfarbe der einzelnen LED abhängig.

Bei Pixel-LEDs und Puzzle-LEDs erfolgt die Stromversorgung über den Controller bzw. die Versorgungseinheit, die mit einer Festspannung, z. B. 5 Volt, zu betreiben sind.

Die in den jeweiligen Datenblättern angegebenen Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung, Umgebungstemperatur dürfen nicht überschritten werden, um die Funktionsfähigkeit der Anzeigen nicht zu gefährden.

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