Ein LED-Stern
Elektronisches „Funkeln" - nicht nur in der Adventszeit
von Günter Spanner
Echte Sterne funkeln, weil Sternenlicht in der Erdatmosphäre aufgrund von Luftdichtefluktuationen gebrochen wird. Elektronisch kann ein „Funkeln" durch viele voneinander unabhängig blinkende LEDs simuliert werden. Am einfachsten ist es, sogenannte Blink-LEDs zu verwenden. Diese speziellen LED-Typen haben neben dem eigentlichen lichtemittierenden Chip gleich eine winzige Blinkschaltung mit integriert.
Wenn man eine solche LED über einen Vorwiderstand an eine Gleichspannung anschließt, so blinkt sie selbstständig mit einer Frequenz von 2 bis 3 Hz. Weitere elektronische Komponenten sind nicht erforderlich. Das Haupteinsatzgebiet solcher LEDs liegt natürlich im Bereich der Alarmanzeigen.
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Ein Vorteil an den Blink-LEDs ist, dass sie in der Dunkel-Phase nur einen sehr geringen Strom ziehen. Damit ist es möglich, sie mit mehreren normalen Leuchtdioden in Serie zu schalten. Der gesamte Diodenstrang blinkt dann synchron. Für unsere Stern-Applikation genügen somit ca. 10 Blink-LEDs die mit weiteren 10 oder mehr normalen LEDs sternförmig auf einem Breadboard angeordnet werden. Wenn man bei der Verschaltung die einzelnen LEDs zufällig verteilt, ergibt sich ein „Sternenfunkeln". Bei einer Spannungsversorgung von 6 V (z. B. 4 x 1,5 V Batterien) liegen die erforderlichen Vorwiderstände für LED-Stränge mit 2 bis 3 LEDs im Bereich von 100 bis 500 Ohm. Die einzelnen Werte werden so gewählt, dass sich eine weitgehend gleichmäßige Helligkeitsverteilung ergibt. Die durchschnittliche Stromaufnahme liegt für 21 LEDs bei nur ca. 15 mA, sodass man mit einem Batteriesatz viele Stunden auskommt.
In der Adventszeit macht sich der Stern sehr gut hinter einem Fenster, wo er als sehr individueller Weihnachtsschmuck glänzt.
Natürlich kann man die LEDs auch weniger weihnachtlich anordnen und auch die Anzahl der Leuchtdioden kann praktische beliebig variiert werden. Bei größerer LED-Anzahl (20 und mehr) ergeben sich aufgrund der ähnlichen aber eben doch nicht identischen Blinkfrequenzen der einzelnen Stränge hochinteressante pseudo-chaotische Lichtmuster.
So kann es beispielsweise vorkommen, dass man den Eindruck bekommt, eine „Lichtwelle" läuft von links nach Rechts durch die Anordnung, ähnlich wie bei einem Lauflicht. Wenige Sekunden später scheinen die obere und die untere Hälfte streng abwechselnd zu blinken und wiederum nach wenigen Sekunden ist nur noch ein absolut unkoordiniertes Funkeln zu erkennen. Man kann dieses Phänomen auch als eine Art multidimensionale Interferenz deuten, bei der es zeitabhängig immer wieder zu lokalen Lichtmaxima und -minima kommt. Sicherlich ein interessantes Gebiet für die angewandte Chaostheorie...
In der folgenden Video-Sequenz kann das Sternenfunkeln in seiner ganzen Pracht bewundert werden:
LED_Star.AVI
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