Ein LED-Schaltkreis ist jeder elektrische Stromkreis, der zum Betreiben von Leuchtdioden oder LEDs verwendet wird. Im einfachsten Fall besteht eine LED-Schaltung aus einer Spannungsquelle, einem Widerstand zum Reduzieren der Spannung und einer LED. Die LED-Schaltung kann auch andere Komponenten wie Schalter und Sensoren enthalten, aber diese haben keinen Einfluss auf die Grundprinzipien der Stromversorgung einer LED.
LEDs sind günstig, zuverlässig, robust und energieeffizient. Die LED-Schaltung ist zu einem gebräuchlichen Merkmal in elektronischen Geräten, Automobilen und Geräten geworden, wo sie als Anzeigeleuchten und zur geringfügigen Beleuchtung dienen. Es wurden größere LEDs für Heimanwendungen entwickelt, und diese werden zweifellos in Zukunft an Bedeutung gewinnen, aber diese Diskussion wird sich auf die Elemente einer LED-Schaltung konzentrieren, wie sie für kleinere LEDs gilt.
LEDs sind einfache Festkörperdioden. Eine Diode ist ein Gerät, das Elektronen nur in eine Richtung fließen lässt, indem ein bisschen Halbleitermaterial in den Strompfad an dem sogenannten Übergang eingefügt wird. In LEDs wird dieses halbleitende Material speziell behandelt, um Lichtphotonen zu emittieren, wenn Strom durch es fließt. Wenn elektrischer Strom in die richtige Richtung durch die LED fließt, wird sie in Durchlassrichtung vorgespannt und das Halbleitermaterial im Übergang leuchtet.
Wenn der Stromfluss umgekehrt wird, ein Zustand, der als Sperrvorspannung bezeichnet wird, fließen keine Elektronen durch das halbleitende Material und es wird kein Licht emittiert. Eine übermäßige Sperrspannung in Sperrrichtung wird den Übergang leicht beschädigen, daher muss diese Sperrdurchbruchspannung geschützt werden. Aus diesem Grund wird für die Stromversorgung von LEDs Gleichstrom gegenüber Wechselstrom bevorzugt, was Batterien zu idealen Stromquellen macht.
Eine zu hohe Vorwärtsspannung kann auch den LED-Übergang beschädigen, daher wird fast immer ein Widerstand verwendet, um die Spannung zum Gerät zu reduzieren. LEDs werden vom Hersteller sowohl hinsichtlich ihrer Stromaufnahme als auch ihres ohmschen Spannungsabfalls unter Vorwärtsspannung oder Vf bewertet und müssen bei der Auswahl eines Widerstands für eine LED-Schaltung berücksichtigt werden. Der Wert des erforderlichen Widerstands kann berechnet werden, indem der ohmsche Spannungsabfall der LED von der Versorgungsspannung abgezogen und die Ergebnisse durch die angegebene Nennstromstärke der LED geteilt werden.
Die Gefahr einer umgekehrten Durchbruchspannung macht es entscheidend, dass die LED mit der richtigen Polarität in den LED-Stromkreis eingesetzt wird. LEDs ermöglichen den Durchgang von Elektronen von ihren Kathoden zu ihren Anoden, daher müssen LEDs so verdrahtet werden, dass ihre Kathoden mit dem negativen Pol der Stromversorgung und ihre Anoden mit der positiven Seite verbunden sind. Die Hersteller geben die Polarität der LED auf verschiedene Weise an, insbesondere indem sie den Kathodendraht kürzer, flach, schwarz machen oder die Kathodenseite des LED-Gehäuses abflachen oder einkerben.
Die typische LED-Schaltung, wie sie zur Stromversorgung einer kleinen Anzeigeleuchte verwendet wird, verwendet eine 1.5 bis 9 V-Batterie als Stromquelle. Es hat einen typischen Durchlassspannungsabfall von etwa 1.8 bis 3.3 Volt, je nach Farbe. Die LED zieht vielleicht 5 bis 20 mA Strom.