Ratgeber
Die Leuchtdiode, kurz LED, hat sich in kürzester Zeit zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner elektronischer Geräte entwickelt. Ihre Präsenz reicht von alltäglichen Haushaltsgegenständen bis hin zu komplexen industriellen Anlagen. Besonders häufig findet man LEDs in Form von Signalleuchten, die Zustände, Warnungen oder Informationen visuell vermitteln.
Doch was macht diese kleinen Lichtquellen so besonders?
In diesem Ratgeber möchten wir Ihnen einen umfassenden Überblick über die Welt der LED-Signalleuchten geben. Wir erklären Ihnen die grundlegenden Unterschiede zwischen Lampen und Leuchten, gehen detailliert auf den Aufbau und die Funktionsweise von LED-Signalleuchten ein und geben Ihnen wertvolle Tipps für die Auswahl der richtigen Leuchte für Ihre Anwendung.
Obwohl wir im Alltag oft von Lampen sprechen, meinen wir eigentlich Leuchten. Selbst im Duden sind Begriffe wie Stehlampe oder Nachttischlampe zu finden. Elektrotechnisch gesehen gibt es diese Geräte jedoch nicht. Eine Lampe ist lediglich das Leuchtmittel selbst, ohne Fassung, Gehäuse oder Kabel. Eine Leuchte hingegen umfasst die Lampe und alle notwendigen Komponenten für ihren Betrieb. Stehlampen oder Nachttischlampen sind daher korrekterweise Stehleuchten und Nachttischleuchten.
Bei LEDs ist dieser Unterschied weniger deutlich. Obwohl LEDs Lampen sind, werden sie oft nicht als solche bezeichnet, da sie meist in Kombination mit Elektronik und Kühlkörpern auftreten – was sie streng genommen also zu Leuchten macht.
Früher wurden für Signale kleine Glühbirnchen verwendet. Heute kommen fast ausschließlich LEDs zum Einsatz, da sie eine deutlich längere Lebensdauer haben. LEDs können Glühbirnchen jedoch nicht einfach ersetzen, da sie neben Gleichstrom auch eine Mindestspannung benötigen, um zu leuchten. Diese liegt je nach Farbe zwischen 1,6 und 4,0 Volt:
- Rote LEDs: 1,6 bis 2,3 Volt,
- Gelbe und grüne LEDs: 1,9 bis 2,5 Volt,
- Blaue und weiße LEDs: 2,5 bis 4,0 Volt.
Ist die Spannung zu hoch, brennt die LED durch. Glühbirnchen hingegen leuchten bei 9 bis 14 Volt, vertragen auch Wechselstrom, haben aber eine kürzere Lebensdauer und sind teurer als vergleichbare LEDs. Was sie lediglich noch als Ersatzteil im Modellbau interessant macht.
Ein Vorteil von Glühbirnchen ist allerdings ihre einfache Austauschbarkeit dank genormter Schraub-, Bajonett- oder Steckfassungen. Signal-LEDs werden dagegen oft fest verlötet oder geklemmt. Es gibt zwar auch Fassungen für LEDs – einfache Schraub- oder Steckhülsen –, aber sobald diese mit Kabel, Vorwiderstand und Elektronik wie einer Gleichrichterdiode ausgestattet sind, handelt es sich um eine Leuchte.
Wie bereits erwähnt, funktionieren LEDs je nach Farbe nur in bestimmten Spannungsbereichen. In Umgebungen mit beispielsweise 12 oder 24 Volt muss demnach eine entprechende Reduzierung erfolgen. Das geht am einfachsten mit einem ohmschen Widerstand. Dessen Größe lässt sich anhand der Formel R = U : I – also Widerstand = Spannung geteilt durch Strom – berechnen. Soll beispielsweise eine grüne Leuchtdiode mit 2,2 Volt Durchlassspannung und 20 Milliampere Stromaufnahme an einem 12-Volt-Anschluss betrieben werden, ist ein Widerstand von etwa 490 Ohm erforderlich. Der Widerstand muss in Serie geschaltet sein, entweder vor oder hinter der Diode.
Das Zusammenlöten lässt sich aber sparen. Und nicht nur das: Auch das Anbringen von Halterungen und Anschlusskabeln wird hinfällig – wenn man sich gleich für eine LED-Signalleuchte entscheidet. Gängige Typen und Bauformen von Signalleuchten enthalten Leuchtdioden in den Farben Blau, Gelb, Grün, Orange, Rot und Weiß, es lassen sich somit alle farbtypischen Schaltzustände anzeigen. Hinzu kommen RGB-Leuchdioden, mit denen sich alle Farben des sichtbaren Spektrums darstellen lassen.
Da die weitaus meisten LED-Leuchten für Signalzwecke an die jeweiligen Umgebungsspannung angepasste Vorwiderstände besitzen, ist der Einbau im Allgemeinen unkompliziert. Gängige Betriebsspannungen reichen von 5 bis zu 240 Volt. Dabei muss es sich nicht zwangsläufig um Gleichstrom (DC) handeln: Viele Ausführungen enthalten auch Gleichrichter-Schaltungen und sind daher für den Betrieb an Wechselstromquellen (AC) geeignet – bis hin zum 230-Volt-Haushaltsstrom.
Betriebs- und Durchlassspannung
Die Durchlassspannung der Signalleuchte ist bei der Auswahl eigentlich nur dann relevant, wenn die Meldeleuchte keinen Vorwiderstand besitzt, üblicherweise erkennbar an Spannungswerten unterhalb von 5 Volt. Über diesen Wert hinausgehende Betriebsspannungen werden für den Betrieb der Diode durch Vorwiderstände abgesenkt.
Signalleuchten lassen sich darüber hinaus nicht nur mit Gleichstrom, sondern auch mit Wechselstrom betreiben. Einige Typen eignen sich sogar für beide Stromformen. Dazu besitzen sie einen eingebauten Gleichrichter.
Durchlassstrom
Die Durchlasströme sind bei LEDs grundsätzlich recht klein, die Skala reicht von 4 bis 30 Milliampere. Für Geräte mit Netzanschluss fallen diese geringen Lasten an den LED-Signallampen im Allgemeinen nicht ins Gewicht, eventuell aber bei Schaltungen mit Batteriebetrieb und dauerhafter Anzeige des Betriebszustands.
Lichtstärke
Signalleuchten müssen in der Regel auch dann gut erkennbar leuchten, wenn das Gerät dem Tages- oder Sonnenlicht ausgesetzt ist. Definiert ist die Lichtstärke in Candela und Millicandela, kurz cd und mcd. Übliche Werte reichen von 2,5 Millicandela bis zu 22 Candela. Zum Vergleich: Eine Haushaltskerze leuchtet mit etwa 1 Candela.
Lichtfarbe
Die wohl am häufigsten eingesetzten Farben für Signalleuchten sind Rot, Grün, Blau und Weiß. Außerdem erhältlich sind die orangefarbene LEDs, Farbfilterscheiben für weiße LEDs sowie mehrfarbige RGB-LEDs.
Einbau-Durchmesser
Der Durchmesser für den Ausschnitt im Gehäuse muss mit dem der Leuchte korrespondieren. Viele Typen sind frontplattendicht, das heißt, von der Leuchte ist nur eine Kappe und der Befestigungsring zu sehen. Einige Modelle verfügen über einen Innenreflektor zur Bündelung des Lichts. Übliche Einbau-Durchmesser reichen von 4,4 bis zu 30 Millimeter, die gängigste Größe beträgt 8 Millimeter.
Anschluss
Neben Kabeln mit offenen Enden bieten einige LED-Signallampen Flachstecker, Lötfahnen oder Schrauben zur einfachen und schnellen Montage an.
Schutzart
Die Schutzart ist dann sehr wichtig, wenn die Signalleuchte in Geräten für raue Umgebungen zu installieren sind. So schützt die am häufigsten anzutreffende Schutzklasse IP67 gegen Staub und sogar zeitweiliges Untertauchen bis 1 Meter Wassertiefe für maximal 30 Minuten. Die Klasse IP40 bietet dagegen nur einen Schutz gegen eindringende Fremdkörper oder Drähte ab einem Durchmesser von 1 Millimeter.