Was ist eine LED? Funktionsweise und Anschluss an den Arduino

Eine LED (Light Emitting Diode, Leuchtdiode) ist ein Halbleiter, der Licht aussendet, wenn Strom durch ihn fließt. LEDs stecken überall, von Smartphone-Displays und Ampeln bis zu Autoscheinwerfern und Lampen zu Hause. In der Elektronik ist das erste Projekt fast immer eine leuchtende LED, denn sie bringt dir digitale Ausgänge, Strombegrenzung und Timing auf einmal bei.

Wie funktioniert eine LED?

Eine LED ist eine Diode: Sie lässt Strom nur in eine Richtung durch. Richtig herum angeschlossen geben die Elektronen im Halbleiter Energie ab und senden Licht (Photonen) aus. Die Lichtfarbe hängt vom Halbleitermaterial ab – deshalb arbeiten rote, grüne und blaue LEDs mit unterschiedlichen Spannungen.

Wie erkennt man Plus und Minus einer LED?

• Das lange Beinchen ist die Anode (+), das kurze die Kathode (−).
• Die Seite mit der abgeflachten Kante am Rand des Gehäuses ist die Kathode.
• Wenn du in die LED hineinschaust, ist das große fahnenförmige Teil meist mit der Kathode verbunden.
• Falsch herum eingesetzt leuchtet die LED nicht, geht aber auch nicht kaputt – einfach umdrehen.

Warum darf eine LED nicht ohne Widerstand angeschlossen werden?

Eine LED begrenzt ihren Strom nicht selbst. Schon etwas oberhalb der Durchlassspannung steigt der Strom sehr schnell, und die LED kann in Sekunden kaputtgehen; auch der Arduino-Pin kann Schaden nehmen. Deshalb bekommt eine LED immer einen Vorwiderstand in Reihe. Den Wert berechnest du so:

R = (Versorgungsspannung − LED-Spannung) / LED-Strom

Beispiel: 5-V-Arduino, rote LED (etwa 2 V) und 15 mA: R = (5 − 2) / 0,015 = 200 Ω. Verwendet wird der nächste Normwert, 220 Ω. Rechnung und tatsächlichen Strom siehst du sofort mit dem LED-Vorwiderstandsrechner.

LED-Spannungen nach Farbe

Typische und maximale Werte aller Farben findest du in der LED-Spannungstabelle.

LED an den Arduino anschließen

1. Verbinde einen digitalen Pin des Arduino (z. B. 9) mit einem 220-Ω-Widerstand.
2. Verbinde das andere Ende des Widerstands mit dem langen Beinchen (Anode) der LED.
3. Verbinde das kurze Beinchen (Kathode) mit dem GND-Pin des Arduino.
4. Mach den Pin im Code mit pinMode(9, OUTPUT) zum Ausgang und schalte ihn mit digitalWrite ein und aus.

const int LED = 9;

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Yavaşça parlat / fade in (PWM, 0-255)
  for (int i = 0; i <= 255; i++) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
  // Yavaşça söndür / fade out
  for (int i = 255; i >= 0; i--) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
}

Was ist eine RGB-LED?

Eine RGB-LED enthält in einem Gehäuse drei LEDs: Rot, Grün und Blau. Stellst du die Helligkeit jeder Farbe per PWM einzeln ein, bekommst du Tausende Farben: Rot + Grün = Gelb, Grün + Blau = Cyan, alle drei = Weiß. RGB-LEDs gibt es mit gemeinsamer Kathode (gemeinsames Beinchen an GND) oder gemeinsamer Anode (gemeinsames Beinchen an 5 V); bei gemeinsamer Anode kehrt sich die Logik im Code um.

Adressierbare LEDs (WS2812B, NeoPixel)

Smarte LEDs wie die WS2812B enthalten jeweils einen kleinen Treiberchip. So steuerst du Hunderte LEDs über einen einzigen Datenpin und lässt jede in einer anderen Farbe leuchten. In LED-Streifen zieht jede LED bei vollem Weiß etwa 60 mA, daher brauchen lange Streifen ein eigenes 5-V-Netzteil.

Typische Fehler

• Mehrere LEDs parallel an einem Widerstand: Der Strom teilt sich nicht gleichmäßig auf; gib jeder LED einen eigenen Widerstand.
• Zu viel Strom aus einem Arduino-Pin ziehen: Nicht mehr als 20 mA pro Pin und 200 mA für das ganze Board.
• PWM an einem Pin ohne PWM versuchen: Die Helligkeit ändert sich nicht, die LED ist nur an oder aus.
• Blaue und weiße LEDs an 3,3-V-Boards (ESP32, Pico) mit großem Widerstand betreiben: Die LED leuchtet sehr schwach.