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Aufgabe

Schutz von Leuchtdioden

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Leuchtdioden lösen in vielen Bereichen die Glühlampen als Lichtquellen ab, da ihre Lichtausbeute deutlich höher ist als die von Glühlampen. Von einer Leuchtdiode weiß man, dass im Betriebszustand der durch sie fließende Strom maximal Imax = 30mA sein darf. In diesem Fall liegt an der Leuchtdiode die Spannung Udiode = 1,5V. Die Leuchtdiode soll nun an eine Gleichspannungsquelle von Ubatt = 6,0V angeschlossen werden.

a)Wie kann man mit einem Widerstand geeigneter Größe vorsorgen, dass die Leuchtdiode nicht zerstört wird? Schaltskizze und Begründung!

b)Berechne die Größe des Widerstandswertes.

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a)Man schaltet vor die Leuchtdiode einen ohmschen Widerstand in Reihe, an dem die "überschüssige" Spannung vom Betrag Ubatt - Udiode abfällt.

b)Im Fall des Maximalstroms muss am Widerstand die Spannung UR abfallen:\[{U_R} = {U_{batt}} - {U_{diode}}\quad \Rightarrow \quad {U_R} = 6,0{\rm{V}} - 1,5{\rm{V}} = 4,5{\rm{V}}\]Aus dem Maximalstrom und UR kann R berechnet werden:\[R = \frac{{{U_R}}}{{{I_{\max }}}}\quad \Rightarrow \quad R = \frac{{4,5}}{{30 \cdot {{10}^{ - 3}}}}\frac{{\rm{V}}}{{\rm{A}}} = 1,5 \cdot {10^2}\Omega \]Man benötigt einen Vorwiderstand von ca. 150Ω.