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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED an Netzstrom


Autor: xeox (Gast)
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hallo,

bestimmt kennt jeder die schaltung um eine led mithilfe einem 
kondensators an netzstrom zu betreiben. antiparallel zur led kommt eine 
normale diode (1N4007 o. ä.)

    280nF   LED
~ ----||----|<|---- ~
         |--|>|--|
           1N4007

wie kann ich in dieser schaltung die real aufgenommene leistung sowie 
den blindstrom berechnen, den der privatverbraucher ja anscheinend nicht 
zahlen muss?

lg
martin

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Diese Schaltung (so ganz ohne Widerstand) ist ein wenig kritisch:
Wenn du den entladenen Kondensator genau in der Spitze einer Halbwelle 
aufschaltest (230*1,41 = 320V), dann bekommst du einen beliebig hohen 
Strom durch die Dioden. Und vor allen Dingen liegt in diesem Augenbilck 
über der Diode (ob LED oder Reverse-Diode) die Netzspannung an   :-o

<----- 320V ------->
<-- 0V --><- 320V ->
    280nF   LED
~ ----||----|<|---- ~
         |--|>|--|
           1N4007

Zur Leistung:
Xc = 1/(2pi*50Hz*280nF) = 11kOhm
Blindleistung (mit Uf<<230V) = 230V*230V/11kOhm = 4,6W

Wirkleistung:
I = 230V/11kOhm = 21mA
Uf = 2V * 21mA = 40mW
Weil die Uf der Diode kleiner als die Uf der LED ist, wird auch die 
gesamte Wirkleistung etwas kleiner sein. Du kannst ja mal das Integral 
aufstellen und auf die Nachkommastelle lösen  ;-)

Den Blindstrom mußt du nicht zahlen, weil der vom Zähler nicht erfasst 
wird. Allerdings ist es schon so, dass ein Blindstrom fliesst, der in 
den Zuleitung einen Widerstand findet, und so dort einen realen Verlust 
bewirkt. Deshalb sollte man Blindströme lokal halten (Kompensation). Das 
bedrückt dich bei einem dermaßen kleinen Strom allerdings kaum...

Autor: xeox (Gast)
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hallo lothar,

vielen dank für deine ausführliche erklärung. hat mir sehr geholfen!

wie dimensioniert man den wiederstand den du angesprochen hast richtig?

gruß
martin

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> wie dimensioniert man den wiederstand den du angesprochen hast richtig?
Irgendeiner ist besser als keiner.
Aber ich würde mal sagen: begrenz diesen Strom auf 500mA, es geht ja nur 
um einen kurzen Augenblick, das sollte die LED schon aushalten. Damit 
bekommst du etwa 680 Ohm. Nach 500us ist die Stromspitze dann schon 
Geschichte (Zeitkonstante 680*280n=100us).

Zudem sind die 680 Ohm sind verglichen mit dem Blindwiderstand des 
Kondensators noch recht klein. Die beeinträchtigen die "reguläre" 
Funktion der Schaltung dann nicht weiter.
             ___    ___               LED
          .-|___|--|___|--.        .--->|--.
          |  1M     1M    |  ___   |       |
      o---o               o-|___|--o       o----o
          |       ||      |  680   |       |
          '-------||------'        '---|<--'
             280n ||                  4007
Zur Sicherheit solltest du auch noch Entladewiderstände für den 
Kondensator vorsehen. Denn falls die Schaltung genau richtig 
ausgeschaltet wird, ist der Kondensator auf 320 V aufgeladen. Und hält 
die u.U. recht lange. Zwei Stück in reihe brauchst du wegen der 
Spannungsfestigkeit, da reicht 1 allein normalerweise nicht aus.

Autor: Chris L. (kingkernel)
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Ich habe mir mal im großen C ne LED für Netzstrom gekauft. So mit 
gehäuse und so, für Frontplattenmontage, da war einfach nur ne 
Low-Current-LED und ein Widerstand

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> LED für Netzstrom gekauft.
> einfach nur ne Low-Current-LED und ein Widerstand
Das geht auch.
Im Rückwärtsbetrieb der LED ist allerdings die Verlustleistung auf dem 
Die höher. Mit einer Uf von z.B. 2V und If=2mA sind das während der 
positiven Halbwelle gerade mal 4mW Verluste in der Diode. In der 
"Sperrichtung" (neg. Halbwelle) bricht die Diode dann evtl. erst bei 15V 
durch. Der Strom ist noch ca. der selbe (na gut, 1/2% weniger), dann 
sind das immerhin schon 15V*2mA = 30mW.

Aber hier sind wir mit 20mA Diodenstrom unterwegs, und da ist die pure 
Vorwiderstandslösung ineffizient.

Autor: Thomas Finke (thomas-hn) Benutzerseite
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Und nicht vergessen:
Wenn die LED nur durch die antiparallele Diode geschützt wird, flackert 
die LED mit 50 Hz. Dies kann unter Umständen störend sein.
Um das zu umgehen könnte man beispielsweise noch nen Gleichrichter 
verwenden.

Gruß,

Thomas

Autor: xeox (Gast)
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die leds sollen gegen erde geschaltet nur anzeigen auf welcher seite 
gerade die phase liegt. die variante mit dem vorwiederstand (ohne c) ist 
daher nicht so wirklich zweckmäßig weil sie über 4w verbrät..

btw: würde so was auch gehen?

L1 ~ --|>--|
           |---||--==--- ~ PE
N  ~ --|>--|    C   R

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> vorwiederstand (ohne c) ist daher nicht so wirklich zweckmäßig
> weil sie über 4w verbrät.
Es gibt sogenannte Low-Current (oder High-Efficiency) LEDs, die mit 
weniger als 1mA laut und deutlich leuchten. Da bleiben am Widerstand 
gerade mal 230V*1mA = 0,23W hängen. Das ist nicht viel.


Und das hier:
L1 ~ -->|--|
           |---||--==--- ~ PE
N  ~ -->|--|    C   R

Diese Schaltung knallt so richtig schön.
Denn zwischen L und N liegt eine LED in Flussrichtung und in Reihe eine 
in Sperrrichtung. Sperren tun LEDs aber nur bis maximal 5-20V. Das 
heißt: kurz nach Beginn der 1. Halbwelle (ca. 1ms) leuchtet die richtig 
gelegene für ca. 100us auf. Dann wirds ihr zu heiß, weil kein Widerstand 
den Strom begrenzt. Aus die Maus.

Autor: HildeK (Gast)
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Nein - das geht schief. PE und N sind im Verteilerkasten 
zusammengeklemmt und LEDs haben keine 1000V Sperrspannung.

Autor: xeox (Gast)
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> Denn zwischen L und N liegt eine LED in Flussrichtung und in Reihe eine
> in Sperrrichtung. Sperren tun LEDs aber nur bis maximal 5-20V.
und mit zwei zusätzlichen dioden (1N4007) gleich hinter den leds?

Autor: Gast (Gast)
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Wozu eine Diode parallel zur LED? Warum nicht in Reihe?

Autor: xeox (Gast)
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dahinter ist ja in reihe ;)

also so: dann hat man das problem mit der niedrigen sperrspannung der 
led nicht mehr. oder hab ich einen denkfehler drin...?


    1N400x  LED
L1 ~ --|>|--|>|--.
                 |---||--==--- ~ PE
N  ~ --|>|--|>|--'    C   R

Autor: Peter (Gast)
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> die leds sollen gegen erde geschaltet
Danach ist aber der Isolationswiderstand des Netztes hin. Und das 
Messgerät zur Isolationsmessung grillt die Schaltung.
Dies sollte man also nicht definitiv nicht machen!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Gast wrote:
> Wozu eine Diode parallel zur LED? Warum nicht in Reihe?
Die Diode ist invers parallel. Und begrenzt so die Rückwärtsspannung der 
LED auf 0,7V.
Und weil im umgekehrten Fall die LED die Rückwärtsspannung der Diode auf 
kanpp 2V begrenzt, reicht eine Diode mit einer Sperrspannung von 30V 
schon locker aus. Also 1N4148 statt 1N4007.

Bei der Reihenschaltung der Diode mit einer LED wird zudem die LED (in 
Sperrrichtung) immer im Rückwärts-Durchbruch betrieben (erst dann kommt 
die Diode so richtig zur Geltung). Das ist irgendwie unschön.


@  Peter (Gast)
Kauf doch beim R oder C diese ultrahellen LEDs und 2 (besser 4) 
Widerstände und 2 Dioden (4148 reichen da)
              1N4148
              .|<|.
              |   |
L1 ~ --|230k|--|>|--.
               LEDs |---- ~ PE
N  ~ --|230k|--|>|--'  
              |   |
              '|<|'
              1N4148

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Ich möchte hier noch einmal darauf hinweisen was Peter schon schrieb:
> Danach ist aber der Isolationswiderstand des Netztes hin. Und das
> Messgerät zur Isolationsmessung grillt die Schaltung.
> Dies sollte man also nicht definitiv nicht machen!

Unzulässig ist das natürlich auch, und das aus gutem Grund!

Mann sollte beim Widerstand Erde gegen L/N auf jeden Fall im Megaohm 
Bereich bleiben.
Als Schaltungsvorschlag hätte ich folgendes (jeweils für L und N 
gebaut):

Spannungsteiler von 1Mohm  und 10kOhm ergibt etwa 3V.
Der 1Mohm aufgebaut aus 2 bis 3 Widerständen. Begründung siehe Lothar
Daran dann eine Z-Diode 5,1V um Überspannungsspitzen abzufangen und die 
negativen Wellen kurzzuschließen.
Das auf den positiven Eingang eines Komparators / Opamps und an den 
negativen Eingang eine Spannung von 1,5V.

Der Komparators der schaltet gibt dann den L an.

Autor: xeox (Gast)
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ok.. ich bin aus platzgründen bei der variante mit einem vorwiederstand 
(330k) geblieben.

abgeschossen wird bei mir auch nichts, denn als das haus und die 
verkabelung entstand, war sowas wie ein fi-schutzschalter noch gar nicht 
erfunden. wenn überhaupt mal erde angeschlossen ist, wird die gleich in 
der verteilerdose gegen n kurzgeschlossen. gestorben ist trotzdem noch 
keiner dran ;)

vielen dank für eure umfangreiche hilfe! (die seite bleibt gleich mal 
gebookmarkt ^^)

lg
martin

Autor: Falk Brunner (falk)
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Früher (tm) hat man einfach ne Glimmlampe + 220k Vorwiderstand benutzt. 
Braucht weniger Leistung (100uA -> 23mW) und hält auch recht lange.

MFG
Falk

Autor: Gast (Gast)
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Und früher war alles besser, sogar die Zukunft;-)

Autor: juppi (Gast)
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Gast (Gast)

Kanntest du das mit der Glimmlampe??

@Falk Brunner (falk)

Stimmt die Rechnung wirklich?

Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ juppi (Gast)

>Stimmt die Rechnung wirklich?

Warum nicht? P=U*I=230V*0,1mA=23mW.

http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=8199

MFg
Falk

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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> Warum nicht? P=U*I=230V*0,1mA=23mW.
(230V - 90V) / 330k * 230V = 100mW

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite

> Warum nicht? P=U*I=230V*0,1mA=23mW.

>(230V - 90V) / 330k * 230V = 100mW

Beide Rechungen stimmen, nur die zweite bezieht sich auf die reale 
Glimmlampe ;-)

MFG
Falk

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Was natürlich nicht heißen soll es gäbe keine Glimmlampe mit 0,1mA.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>also so: dann hat man das problem mit der niedrigen sperrspannung der
>led nicht mehr. oder hab ich einen denkfehler drin...?


>    1N400x  LED
>L1 ~ --|>|--|>|--.
>                 |---||--==--- ~ PE
>N  ~ --|>|--|>|--'    C   R

Ja da ist ein Denkfehler drin. Der Kondensator laedt sich auf und das 
wars dann. Wie soll er sich ueber die gesperrte Diode entladen ?

Gruss Helmi

Autor: juppi (Gast)
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Hallo

@Falk Brunner (falk)

> Warum nicht? P=U*I=230V*0,1mA=23mW.
Machte mich nur stutzig...wie kommst du auf 0,1mA?

So hatte ich auch gerechnet, nur mit 220k wie du angegeben hattest.
>>(230V - 90V) / 330k * 230V = 100mW

Grüß juppi

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ juppi (Gast)

>> Warum nicht? P=U*I=230V*0,1mA=23mW.
>Machte mich nur stutzig...wie kommst du auf 0,1mA?

Die Zahl schwirrte mir irgendwie im Kopf rum. OK, wie es scheint ist sie 
etwas niedrig angesetzt.

MFG
Falk

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