Farbenblinde LEDs
Beitrag zum Schaltungswettbewerb 2017 von Fritz Wegener
Ich hatte mir dieses Jahr an der Sternwarte Essen einen Vortrag zum Thema Spektroskopie angehört, der mein Interesse geweckt hatte, ein einfaches Gerät aus Karton und CD-Stück zu bauen. Einen Spektrometer-Bausatz von AstroMedia wurde ebenfalls gebastelt. Da kam mir die Idee, ein elektronisches Photoskop zu entwickeln. Auf den Weg dahin hat mich der Versuch von Tag 8 gebracht, mit dem ich LEDs und deren Eigenschaften ausprobieren konnte. Wenn ich mich nicht irre, empfangen LEDs (meistens) nur den Farbanteil, den sie auch aussenden. Nimmt man jetzt eine Reihe von farbigen Sensor-LEDs, die das Lichtspektrum abdecken, sie einzeln verstärkt und mit den entsprechenden Anzeige-LEDs darstellt, hätte man im Prinzip ein einfaches "LED-Photoskop" gebaut. Zur geeigneten Verstärkung der Sensor-LEDs hatte ich glücklicherweise aus deinem 2010er Adventskalender die Schaltung vom 14.12,2010 gefunden und ausprobiert (die Kontroll-Led musste ich beim LM317 zwischen Pluspol und Widerstand setzen), die, was die Empfindlichkeit betrifft, Freude aufkommen lässt! Mit einem weiteren LM324 könnte man 8 Bereiche abdecken. Die Sensor-Leds müssten gebündelt, die Anzeige-LEDs dicht nebeneinander gesetzt werden.
Die Schaltung von Tag 8 wurde aufgebaut und die rote LED mit meiner Taschenlampe, die mit 3 weißen LEDs versehen ist, angestrahlt. Die grüne LED ging erwartungsgemäß an. Die rote LED wurde auch mal gegen eine gelbe und dann grüne ausgetauscht. Bei der grünen fiel auf, dass ich die Taschenlampe viel näher und gezielter ausrichten musste, um die Kontroll-LED zum Leuchten zu bringen. Man könnte daraus schließen, dass unterschiedliche LEDs auch unterschiedlich viel Lichtenergie benötigen, damit ein kleiner Strom fließt. Mit dem weißen Licht der Taschenlampe funktioniert der Versuch also. Wie klappt es, wenn man statt des weißen Lichtes die Sensor-LED mit einer Farbe bestrahlt? Dazu wurde die Tag 8 – Schaltung minimal ausgebaut mit der gelben LED (Sende-LED) und dem 1KOhm Widerstand (Schutzwiderstand) des Adventskalenders. Die LEDs müssen dazu gebogen werden und direkt einander gegenüber stehen.
Gelb auf rot – das funktioniert nicht. Rot auf grün auch nicht. Grün auf rot ebenfalls nicht: Durch diese Experimente ist also nachweisbar, dass LEDs mit ihrem eigenen ausgestrahlten Spektralbereich einen anderen Spektralbereich nicht erkennen. Die LEDs sind farbenblind? Nicht ganz, sie können wohl nur die Farbe sehen, die sie selber abstrahlen. Sie sind Detektoren nur für ihre eigene Farbe. Das kann von Vorteil sein! Also gelb sieht gelb, grün sieht grün usw. Das ließe sich mit weiteren passenden LEDs bestätigen. Es gibt daher einiges auszuprobieren.
Hatte ich denn schon alle Kombinationen mit den drei LEDs durchgespielt? Es gibt immerhin sechs Möglichkeiten. Also die restlichen! Und siehe da, bei grün auf gelb geht die Kontroll-LED an! Vermutung: Die grüne strahlt auch einen Gelbanteil ab. Da ich ein Astromedia-Spektroskop mit drangebasteltem LED-Adapter hatte, konnte ich beim Einsetzen der grünen tatsächlich einen Gelbanteil im Spektrum entdecken und nicht nur das: Ein deutlicher Blauanteil war zu erkennen.
Kann die mitgelieferte grüne auch eine blaue anregen? Da ich eine blaue LED hatte und sie als Sensor einsetzte, erhielt ich die Bestätigung durch das Aufleuchten der Kontroll-LED. Nebenbei: Statt meiner Taschenlampe hatte ich auch mal eine weiße LED in die erweiterte Schaltung eingesetzt und als Sender verwendet. Damit bekam jede Farb-LED so viel Energie, dass die Kontroll-LED immer hell aufleuchtete. Die weiße LED wurde danach als Sensor-LED in der ursprünglichen Schaltung eingesetzt. Selbst ohne Taschenlampe leuchtete die Kontroll-LED wieder deutlich. Letztere wurde aber nicht dunkler beim Versuch, die weiße LED mit der Hand abzuschatten. Selbst das Aufstecken einer dunklen Kappe auf die weiße änderte nichts???
Den OPV LM324 habe ich liebgewonnen, denn ich spiele mit dem Gedanken, damit ein LED-Photoskop zu entwickeln, das mit UV/ violett/ blau/ grün/ gelb/ orange/ rot/ IR-LED-Anzeige die Anteile verschiedener Lichtquellen darstellen kann. Da gibt es noch viel zu experimentieren! Machen Sie mit!
Erweiterung: Elektronisches Photoskop
Mit dieser 8-stufigen Schaltung lässt sich ein elektronisches Photoskop entwickeln, das zumindest im Groben die Farb-Anteile einer Lichtquelle mit Hilfe entsprechender Farb-LEDs anzeigt. Bei ersten Versuchen mit einem LM324 und 4 Farben hat es funktioniert. Trotz der vorgeschalteten Transistoren zeigten sich bei den Sensor LEDs aber unterschiedliche Empfindlichkeiten (z.B. blau gering). Schön wäre es, LEDs mit annähernd gleicher (hoher) Empfindlichkeit zu erwischen.
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