LED-Basteleien (Handbuch Making-Aktivitäten)

Mit diesem Setting sollen Kinder und Jugendliche den Aufbau einfacher Schaltkreise mit LEDs verstehen und einüben sowie Anwendungen kennenlernen, um LEDs in Alltagsprodukte einzubauen.

Setting	Einstiegsübungen in einer offenen Werkstatt oder im Unterricht (Achtung: Betreuungsschlüssel!)
Dauer	eine Stunde je nach weiteren Aufgaben
Zielgruppe	etwa 3. bis 10. Klasse, handwerkliches Geschick vorteilhaft, Löterfahrungen sinnvoll, Betreuungsschlüssel ca. 1:5 bis 1:8
Zielsetzung	Kennenlernen einfacher Schaltkreise mit Stromversorgung und LED als Verbraucher, paralleles Verschalten und serielle Schaltungen von LED bzw. kombiniert, um optimale Beleuchtung bei einer vorgegebenen (Solar)-Spannung zu erzeugen.
Notwendige Ausstattung	Material: LEDs (3 V, je mit eingebautem Widerstand, blinkend), 9V-Block-Batterien, Klingeldraht, evtl. Schablone zum Löten eines LED-Würfels, Lötzinn, Flussmittel (z.B. ELM-KF 2052 von Emil Otto), Wasser, Tuch, Brandsalbe, rote und schwarze Filzstifte, Kartons, Toilettenpapierrollen; Werkzeuge: geregelte Spannungsversorgung, Vielfachmessgeräte, Lötkolben, Steckerleisten zu deren Stromversorgung, Ablageflächen für die heißen Lötkolben, kleine Flach-/Rundzange, Seitenschneider, dritte Hand (Löthilfe), evtl. Bohrer (mit passendem Durchmesser für LEDs), Heißkleber; Werkraum: Tische, deren Oberfläche auch verbrannt werden könnte
Aufwand	je nach Ausstattung der Einrichtung gering bis mittel

Vorbereitung

Je nach Lernstand der Kinder sollten Plakate zur Erklärung von Strom, Spannung, Polarität des Stroms an sich, aber auch von Verbrauchern, hier LEDs, erklärt bzw. zum Nachschauen erarbeitet und aufgehängt werden. Die Konvention rot für Plus und schwarz für Minus sollte eingeübt werden, auch die Minus-Eigenschaft für die „k“ürzere Zuleitung („K“athode) zur LED (bzw. auch Abflachung des Gehäuses) sollte auf Plakaten ersichtlich sein.

Ablauf

Es empfiehlt sich, dass Kinder wechselnd vormachen dürfen, wie sie LEDs an einer Stromquelle anschließen. In einer einfachen Schaltung sollte gezeigt werden, dass eine LED nur bei richtiger Polung des Stroms arbeitet. Außerdem sollte darauf hingewiesen werden, dass bei Erhöhung oder Senkung der Spannung die Helligkeit variiert. Anschließend kann erarbeitet werden, wie zur gewünschten Beleuchtungsintensität eines Objektes bei gegebenen Spannungen oder gewünschten LED-Anzahlen Reihen- und Parallelschaltung kombiniert werden könnten.

Mit Filzstiften sollen die Zuleitungen der LED markiert werden. Mit einem geregelten Netzteil können alle LED einzeln auf Funktion getestet werden. Nun können jeweils drei LEDs seriell und richtig gepolt mit Klingeldraht verlötet und an der Blockbatterie getestet werden. Die Kinder werden durch das automatische Blinken oft angesprochen und entwickeln Spaß an der Sache.

Bei einer typisch heterogenen Gruppe wird es vorkommen, dass sich einzelne Kinder in Projekten versteigen, wo dann über 20 LEDs verlötet sind und beim Anschluss einer Spannung nichts leuchtet. Hier braucht man Zeit, um zu helfen. Es gibt aber auch andere Kinder, die sehr langsam vorankommen, aber gewissenhaft Schritt für Schritt kontrollieren und mit gelegentlichen aufmunternden Kommentaren auch entfernte Ziele erreichen. Dabei ist es schwierig, Paare zu finden, die zusammenarbeiten, um laufend eine zuverlässigere Fehlerkontrolle zu haben. Bei der Herstellung eines Würfels, bei dem auf jeder Kante eine Diode sitzt, wo entsprechend an jeder Ecke drei „Füße“ miteinander verlötet werden und evtl. noch eine der beiden Stromzuleitungen, wäre Partnerarbeit an zwei Objekten jedenfalls partiell anzuraten.

Mögliche Varianten und Ergänzungen

In Kombination mit z.B. Toilettenpapierrollen, denen Gesichter aufgemalt werden und so z.B. blinkende Augen usw. eingeklebt werden, ergibt sich die Einübung der Grundschaltung. Oft kommen Vorschläge auch größere Flächen mit LED zu verzieren. Hierbei steigt die Anzahl der möglichen Verpolungen rapide an.

Tipps und Tricks

Das Anmalen der Zuleitungen zu den LEDs mit Farben, das allerdings kontrolliert werden sollte, damit man kurz/lang gut unterscheiden kann, hilft in größeren Projekten erheblich bei der Identifizierung von Verpolungen. Für die probeweise Verschaltung von mehreren LEDs kann man auch sog. Breadboards, also Steckbrettter für Elektronik verwenden.

Raum für kreatives Gestalten

Nachdem die Kinder in die Einhaltung der grundsätzlichen technischen Bedingungen (drei LEDs in Reihenschaltung für 9-V-Batterie) eingeübt wurden, fällt manchen sehr oft etwas völlig Unerwartetes ein. Eine Beleuchtung wird beispielsweise zu einer Schatzkammer, einer private Discoleuchte, einem Geist oder Monster.

Weitere Materialien dazu

• Allgemein zur Technik und Beschaltung von LEDs: https://de.wikibooks.org/wiki/Arbeiten_mit_LEDs/_Grundlagen
• Der LED-Würfel: http://www.heise.de/make/artikel/LED-Wuerfel-2389454.html
• LED-Sterne: http://www.heise.de/make/artikel/Tutorial-RGB-LED-Sterne-2461242.html
• Zur Arbeit mit Steckbrettern: https://www.projektlabor.tu-berlin.de/menue/onlinekurs/testaufbau/wie_funktioniert_ein_steckbrett/

---

Dieser Beitrag ist ein Ausschnitt aus dem Buch „Making-Aktivitäten mit Kindern und Jugendlichen. Handbuch zum kreativen digitalen Gestalten“ (herausgegeben von Sandra Schön, Martin Ebner und Kristin Narr, März 2016). Das Buch steht seit 1.3.16 komplett als PDF offen lizenziert zur Verfügung (http://bit.do/handbuch) und ist auch als Printausgabe im Buchhandel erhältlich (ISBN 9783739236582). Das Handbuch entstand im Rahmen einer Kooperation des BIMS e.V., der Technischen Universität Graz, von Kristin-Narr.de, des Medienpädagogik Praxisblog, des fsm e.V. und seinem Projekt „Medien in die Schule“ sowie mit Unterstützung der HIT-Stiftung.