Steckboards zum Testen von Schaltungen sind bei Hobby-Elektroniker sehr beliebt. Statt zu löten, werden die Bauteile einfach und schnell zu Schaltungen zusammengesteckt. Für einfache Verstärker, Radioschaltungen oder die beliebten LED-Spielereien sind Steckboards gut geeignet. Und auch für den schnellen Test gibt es nichts praktischeres als Steckboards.

Aber, Schaltungen mit hohen Taktfrequenzen, hochohmiger Hochspannungstechnik oder Röhren kann man auf einem Steckbrett vergessen. Man handelt sich nur unnötige Probleme ein und die Schaltung funktioniert auf der Leiterplatte aufgelötet nachher völlig anders als geplant.

Hinweis: In einem professionellen Entwicklungslabor wird gelötet oder auch gewrappt. Aber niemals eine Schaltung mit einem Steckboard zusammengesteckt.

Probleme mit Steckboards können dann entstehen, wenn man Bauteildrähte mit unterschiedlichem Durchmesser in die Kontakte steckt. Die Steckboards sind in der Regel für Steckbrücken und Bauteile mit ca. 0,4 mm Durchmesser gemacht. Bei schlechter Qualität des Steckboards kann es passieren, dass dicke Drähte die Kontakte aufbiegen und später dünnere Drähte keinen Kontakt mehr haben. Insbesondere bei billigen Steckboards sind die Kontakte schnell ausgeleiert. Doch auch bei Steckboards guter Qualität leiern die Kontakte bei unvorsichtiger Behandlung mit der Zeit aus oder nutzen sich ab. Die Folge sind keine oder wackelnde elektrische Kontakte. Nichts ist ärgerlicher, als eine aufgebaute Schaltung, die nur deshalb nicht funktioniert, weil das Steckboard Defekte aufweist.

Damit ein Steckboard möglichst lange lebt, sollte man folgende Hinweise beachten:

• Die ersten beiden Kontaktreihen von der Mitte aus betrachtet, sollten grundsätzlich nur mit ICs bestückt werden.
• Bauteile mit dickeren Anschlussstifte bis ca. 0,6mm kommen in die äußeren Reihen. Das betrifft hauptsächlich Spannungsregler und Leistungstransistoren.
• Bauteile mit Lötresten oder dicken Anschlüssen werden nicht eingesteckt, sondern nur über externe Klemmverbinder angeschlossen.

Bipolarer Kondensatoren bis 100 µF bekommt man fast überall zu kaufen. Die sind schon recht groß. Doch was ist, wenn man mehr Kapazität braucht? Zum Beispiel 1.000 µF. Dann sind die Bezugsmöglichkeiten geringer, der Preis hoch und die Bauform sehr groß.

Es gibt aber noch die Möglichkeit, einen bipolaren Kondensator aus zwei ELKOs und zwei Dioden zu basteln.

Hinweis: Diese Ersatzschaltung für einen bipolaren Kondensator sollte man nicht in Tonfrequenzweichen verwenden.

Wer mehrere LEDs gleichzeitig zum Leuchten bringen will, der stellt sich natürlich die Frage, ob man die LEDs in Reihe oder zueinander parallel schalten sollte.

Warum man keine LEDs parallel schalten sollte

Zwei LEDs wurden parallel geschaltet und mit einem einzigen Vorwiderstand von 1k2 gegen 12V geschaltet. Seltsamerweise leuchtet einer der LEDs heller als die andere. Woran liegt das?

Ganz einfach, die LED mit der geringeren Durchflussspannung bekommt mehr Strom. Das bedeutet, sie leuchtet heller.
Gleichzeitig muss man berücksichtigen, dass während der Spannungsunterschied nur gering ist, dass der Unterschied der Stromstärken groß ist. Das führt dann dazu, dass die LEDs unterschiedlich hell leuchten. Im schlimmsten Fall leuchtet nur eine der beiden LEDs. Zum Beispiel dann, wenn sie unterschiedlich farbig sind. Wenn das so ist, dann leuchtet immer die LED mit der geringsten Flussspannung.

Hierbei erkennt man, dass LEDs mit Strom gesteuert werden (Einstellung der Helligkeit).

Mehrere LEDs in Reihe ohne Vorwiderstand an einer Spannungsquelle betreiben

Theoretische würde es funktionieren mehrere LEDs ohne Vorwiderstand an einer Spannungsquelle zu betreiben. Das würde voraussetzen, dass die Spannungsquelle absolut konstant ist und die Spannung an den LEDs ebenso konstant sind und es auch bleiben. Dann könnte man einfach mehrere LEDs in Reihe schalten, die abfallende Spannung an den LEDs aus den Datenblättern suchen und die Spannungsquelle dementsprechend einstellen.

Aber, in der Praxis wird kaum eine Spannungsquelle absolut konstant sein. Die Exemplarstreuungen der LEDs wirken aber noch viel schlimmer. Die abfallende Spannung ist in der Regel immer anders. Das führt dazu, dass die ganze Berechnung für die Katz ist. Im ungünstigsten Fall fließt mehr Strom durch eine der Leuchtdioden. Sie wird wärmer. Und warme Halbleiter leiten besser, als kalte Halbleiter. Es folgt ein Anstieg des Stroms. Wieder steigt die Temperatur. Irgendwann steigt der Strom rasant an und zerstört eine der Leuchtdioden.

Wenn eine oder mehrere LEDs ausfallen, dann müssen die restlichen den “Stromüberschuss” verkraften. Eine Stromzunahme bedeutet wiederum Wärme, die zu einem größeren Stromfluss führt. Die Folge ist, dass weitere LEDs kaputt gehen.

Die einzige Möglichkeit dem entgegen zu wirken, ist die Strombegrenzung durch eine Konstant-Stromquelle oder einen Vorwiderstand.

Vorwiderstand berechnen

Den Vorwiderstand legt man so aus, dass die LEDs nicht mit dem maximal zulässigen Strom betrieben werden, sondern dass sie noch einige mA Reserve haben. In der Regel kann man LEDs “untersteuere”. Das bedeutet, dass man einer LED nur soviel Strom zugesteht, dass sie mit 60 bis 75% der maximal möglichen Leuchtstärke leuchten. Für die meisten Anwendungsfälle reicht das vollkommen aus.

• Vorwiderstandsrechner
• Beispiel: Berechnung für den Vorwiderstand einer LED

Fazit

So viel ist sicher, eine Reihenschaltung von LEDs ist wesentlich effizienter als eine Parallelschaltung. In der Reihenschaltung wird weniger Energie benötigt. Die Durchflussspannung der in Reihe geschalteten LEDs wird einfach addiert. Abzüglich der Betriebsspannung ergibt sich die Restspannung, die am Vorwiderstand abfällt. Und zusammen mit dem Durchflussstrom durch die LEDs ergibt sich der Wert des Vorwiderstands. Die Betriebsspannung sollte um die 1 bis 3 Volt größer sein, als die Summe der Durchflussspannungen der in Reihe geschalteten LEDs. Andernfalls wird der Widerstand sehr klein und nimmt einen eher ungünstigen Wert an.