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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Benötige Hilfe! Schaltung + Formeln und Durchrechnen


Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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Hallo!

Ich benötige Hilfe bei folgender Schaltung:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/b...

Und zwar will ich die Schaltung komplett durchrechnen, aber komme schon 
bei dem Kondensator nicht weiter :(

Ich habe nur folgende Formel herausgefunden:
tL=5*tau=5*R*C
Diese sagt aber nur aus, in welcher Zeit(Sekunden) der Kondensator voll 
ist.

Kann mir da einer weiterhelfen? :>

Freundliche Grüße,
cAOs_InstInct

: Verschoben durch Moderator
Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Und zwar will ich die Schaltung komplett durchrechnen, aber komme schon
>bei dem Kondensator nicht weiter :(

Ich glaube, da gibt es nicht viel zum Durchrechnen. Wenn ich die 
Schaltung richtig verstanden haben, dann spielen Stromverstärkungsfaktor 
der Transistoren, Sperrschichttemperatur und Innenwiderstand der 
Batterie eine erheblich Rolle. Alles Werte, die du garnicht so genau 
kennst oder kontrollieren kannst.

Außerdem scheint es eine Rückkopplung von nicht begrenztem LED-Strom und 
Innenwiderstand der Batterie zu geben, die das Ganze noch 
verkompliziert.

Ich würde die Schaltung mal mit TINA simulieren und dann an den 
verschiedenen Parametern der Bauteile drehen, um zu schauen, was 
passiert.

Kai Klaas

Autor: Rlyeh_Drifter (Gast)
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Die Funktion ist ja, dass die Basis von T2 fix ist (0.6V unter UBatt) 
und der Kondensator zu Beginn leer. Lädt sich der Ko auf, ist irgendwann 
eine Spannung erreicht, wo der Emitter von T2 über der Basis ist, 
wodurch T2 einschaltet und ein Strom beim Kollektor rauskommt der dann 
T1 einschaltet. Der C wird entladen bis er Ubat-0.6V unterschreitet und 
alles beginnt wieder von vorne ...

d.H.  zuerst eine Zeit bis der Ko auf Ubatt-0.6V kommt:
U(t) = Ubatt*(1-exp(-t/T)) -> t = ...
dann schaltet T2 ein, da ist der Basisstrom durch R1 und R2 festgelegt 
und durch die Stromverstärkung und die Spannungsgegenkopplung über R2 
(begrenzt den Kollektorstrom) lässt sich der Kollektorstrom ausrechnen.

hth

Autor: Guguseli (Gast)
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Was der Kai Klaas wieder für Senf erzählt ...

Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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Sagen wir mal ich nehme eine 9V Batterie und benutze diese dann als 
Spannungsquelle.

Wer kann mir alle Formeln und die umgerechneten Formeln posten?
Ich werde mich auch irgendwie revangieren!

Freundliche Grüße,
cAOs_InstInct

Autor: gast (Gast)
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cAOs_InstInct
wie wärs damit deine eigene Hirnmasse einzusetzen und billsl 
selbständigkeit zu beweisen?

Autor: gast (Gast)
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cAOs_InstInct
wie wärs damit deine eigene Hirnmasse einzusetzen und billsl 
selbständigkeit zu beweisen? Das Umstellen von ein paar Formeln kriegst 
jawohl auch selber hin oder?

Autor: MaWin (Gast)
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Die Schaltung ist total übel und eigentlich defekt.

Im Blitzmnoment wird der Strom nur durch den Innenwiderstand der 
Batterie begrenzt.

Der Kondensator und die Widerstände spielen dabei fast keine Rolle.

Daher werden im Blitzmoment alle Bauteile weit über ihre zulässigen 
Werte hinaus beansprucht und hätten jedes Recht der Welt, um 
kaputtzugehen.

Vergiss die Blinkschaltung.
Ordne sie unter "dem Quatsch, dem man im Web so findet" ein und such dir 
eine bessere.

Zur Belustigung kannst du sie in LTSPICE ja mal simulieren, in dem du 
eine Spannungsquelle von 9 V mit Innenwiderstand von 1 Ohm 
spezifizierst.

Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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Ich habe hier mal eine einfachere Schaltung(glaub ich zumindest :>).

Danke, MaWin!

Wie siehst es damit aus?

Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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Autor: Guido (Gast)
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@MaWin

>Im Blitzmnoment wird der Strom nur durch den Innenwiderstand der
>Batterie begrenzt.

... der Strom wird doch auch noch durch D1 begrenzt, d.h. mit 3 V 
Versorgungsspannung müsste doch alles im "grünen Bereich" sein, oder?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Siggi (Gast)
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... Versorgungsspannung müsste doch alles im "grünen Bereich" sein, 
oder? ...

Die Schaltung funktioniert im Simulator (LTSPICE) erst ab 3.9 Volt.

Eine sparsame & genaue Blinkschaltung läßt sich z. B. mit einem 
ATTiny13A aufbauen. Alle Parameter unter Kontrolle.

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie siehst es damit aus?

Eine interessante Schaltung.
Fast niemand weiss, dass sie negative Spannungen erzeugt.
Und daher ab 6V Betriebsspannung ein Problme mit der UBEreverse von 
Transistoren hat.

Im Simulator ist so eine Schaltung eher schwer zu simulieren, weil sie 
bei exakt gleichen Bauteilwerten nicht anläuft. Also entweder 
absichtlich Unterschiede reinbringen und lange warten bis sich die 
Impulse aufschaukeln, oder gnadenlose Startbedingungen vorgeben.

Oder besser: Aufbauen statt simulieren :-)

Wenn man was blinken lassen will, würde ich aber zum NE555 oder 
Schmitt-Oszillator greifen, der bistabile Multivibrator ist eher 
akademisch.

Autor: MaWin (Gast)
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> der Strom wird doch auch noch durch D1 begrenzt

Uiuiui.
Da hat aber jemand das mit der Diodenkennlinie überhaupt nicht 
verstanden.
Oder er betrachtet die LED als Sicherung :-)

Autor: Guido (Gast)
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@MaWin
> Uiuiui.
> Da hat aber jemand das mit der Diodenkennlinie überhaupt nicht
> verstanden.
Immer diese Polemik, ärger, grummel, grummel...

Du hattest geschrieben:
> Im Blitzmnoment wird der Strom nur durch den Innenwiderstand der
> Batterie begrenzt.

Ich hatte daraufhin geschrieben:
> .. der Strom wird doch auch noch durch D1 begrenzt

Vielleicht war meine Formulierung etwas unglücklich. Entscheidend ist 
hier das Wörtchen "auch". Wenn ich eine rote LED mit UD = 2,5 V 
Durchlassspannung mit 3 V betreibe (wenn auch nur gepulst) wird sie 
sicher außerhalb der Spezifikation betrieben. Wenn ich jedoch eine Diode 
mit UD = 0,6 V davor schalte bin ich wieder innerhalb der Spezifikation.

Natürlich bringt dies wenig, wenn die Schaltung bei 3 V nicht mehr 
ordnungsgemäß arbeitet. Hier hat mich die Aussage auf 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/b...
in die Irre geleitet: "Bei einer Spannung zwischen 3 und 12 V kann..."

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Mawin
>Die Schaltung ist total übel und eigentlich defekt.

Ja genau, ich wollte es nur nicht so drastisch formulieren.

@Rlyeh
>Die Funktion ist ja, dass die Basis von T2 fix ist (0.6V unter UBatt)
>und der Kondensator zu Beginn leer. Lädt sich der Ko auf, ist irgendwann
>eine Spannung erreicht, wo der Emitter von T2 über der Basis ist,
>wodurch T2 einschaltet und ein Strom beim Kollektor rauskommt der dann
>T1 einschaltet. Der C wird entladen bis er Ubat-0.6V unterschreitet und
>alles beginnt wieder von vorne ...

Ja, aber wann genau wird T2 leitend und wieder nicht leitend? Das ist 
nicht so, daß T2 durchschaltet, wenn Ube = 0,7V ist und ausschaltet, 
wenn Ube = 0V ist, sondern eingeschaltet wird bei einer Ube von 
vielleicht 0,5V und aus bei 0,4V. Diese Spannungen sind erheblich 
bauteile- und temperaturabhängig und hängen auch mit dem 
Stromverstärkungsfaktor ab.

Und was entlädt den Kondensator? Zwei undefinierte Basiströme, die 
erheblich mit den Stromverstärkungfaktoren der beiden Transistoren zu 
tun haben. Beide ebenfalls erheblich bauteile- und temperaturabhängig. 
Am Ende sind es wahrscheinlich nicht mal die Basisströme selbst, die den 
Kondensator entladen, sonder das in die Knie gehen der Batterie, wenn 
sie mit dem LED-Strom kurzgeschlossen wird. Diese Schaltung ist völliger 
Murks! Da läßt sich überhaupt nichts berechnen.

@Guguseli
>Was der Kai Klaas wieder für Senf erzählt ...

Ich bin gespannt auf deine Analyse der Schaltung...

@Guido
>... der Strom wird doch auch noch durch D1 begrenzt, d.h. mit 3 V
>Versorgungsspannung müsste doch alles im "grünen Bereich" sein, oder?

Diese Schaltung wird angepriesen als tauglich bis 12V 
Versorgungsspnannung, und da begrenzt nur der Innenwiderstand der 
Batterie den Strom durch die LED. Das ist ein völlig katastrophales 
Konzept und eigentlich völlig ungeeignet zum Lernen für einen Anfänger. 
Wahrscheinlich steht man da auf dem Standpunkt, daß der Anfänger sowieso 
die Bauteile irgendwie beim Experimentien schrottet und dann ist es ja 
egal. Oder aber der "Entwickler" dieser tollen Schaltung hat selbst 
nicht so ganz begriffen, wie die Schaltung funktioniert.

Kai Klaas

Autor: Tom (Gast)
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Wirkt hier T1 im eingeschalteten Zustand nicht als Konstantstromquelle, 
das heißt restliche Spannung fällt an UCE ab und nicht an leitung, also 
kein Kurzschluss.!?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Tom,

>Wirkt hier T1 im eingeschalteten Zustand nicht als Konstantstromquelle,
>das heißt restliche Spannung fällt an UCE ab und nicht an leitung, also
>kein Kurzschluss.!?

Nimm an, die Schaltung wird gespeist aus einer niederohgmigen 12V 
Quelle. Sobald T2 öffnet, fließt ein Kollektorstrom in die Basis von T1 
und öffnet auch diesen. Das hat zur Folge, daß der Basisstrom von T2 
kräftig erhöht wird, was wiederum seinen Kollektorstrom und damit den 
Basisstrom von T1 kräftig erhöht. Die Basisströme verstärken sich 
gegenseitig bis zu einem Maximum, der mit den Stromverstärkungen 
zusammenhängt.

Du hast Recht, daß die überzählige Spannung am Kollektor Emitter 
Übergang von T1 anliegt, nichts desto trotz steigt der Strom durch die 
LED dramatisch an. Denke daran, daß die Flußspannung der LED sich ja 
kaum ändert. Der LEDstrom wird nur durch die endlichen 
Stromverstärkungen der beiden Transistoren begrenzt, oder aber durch den 
Innenwiderstand der Spannungsquelle.

Kai Klaas

Autor: yalu (Gast)
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Man könnte in der Schaltung einen Widerstand in Reihe zur LED schalten,
um die Stromspitzen beim Aufblitzen auf einen halbwegs definierten Wert
zu begrenzen. Der Einschaltimpuls wird dadurch niedriger und breiter,
was insgesamt sogar zu einem besseren visuellen Ergebnis führen dürfte.

Die Frequenz ist trotzdem von vielen Zufällen bestimmt, da, wie Kai
schrieb,  die Ein- und Auschaltschwelle sehr stark von den Kennlinien
der Dioden und Transistoren abhängt. Und da die Differenz dieser
Schwellen höchstens ein paar 100mV beträgt, bewirken schon geringe
Bauteiltoleranzen oder Temperaturdriften große Frequenzänderungen.

Oszillatoren mit maximal zwei Transistoren haben praktisch immer ein
schwer vorherzusehendes Verhalten. Das gilt auch für den Phasenschieber-
oszillator und die astabile Kippstufe, wobei letztere noch vergleichs-
weise gutmütig ist, dafür aber den Nachteil der negativen Basis-Emitter-
Spannungen hat. Geht es nur darum, irgendein Blinken oder irgendeinen
Ton zu erzeugen, sind diese Schaltungen vielleicht gerade noch akzep-
tabel, für mehr aber nicht.

Die genannten Schaltungen stammen noch aus Großvaters Zeiten und werden
von Generation zu Generation weitergereicht, oft, ohne wirklich verstan-
den worden zu sein. Dabei entstehen dann diese Schaltungsvorschläge, wo
die Bauteile weit außerhalb ihrer Spezifikationen betrieben werden, nur
weil die Schaltungen im Experiment zufälligerweise funktioniert haben.

Ein Oszillator mit einem NE555 oder einem Komparator ist kaum größer und
teurer als einer mit zwei Transistoren, aber viel leichter zu verstehen
und zu berechnen und liefert deutlich genauere und reproduzierbarere
Ergebnisse. Wenn es noch genauer sein soll, nimmt man einen Quarzoszil-
lator und einen digitalen Frequenzteiler, was auch nicht der riesige
Aufwand ist.

Unsere Großväter hatten noch keine ICs und wenn doch, haben sie sich arm
daran gezahlt. Das heißt aber nicht, dass wir heute ebenfalls darauf
verzichten müssen ;-)

Autor: ... (Gast)
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kleine Serie für unser Fachleute...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Gute Arbeit!

Um die 300mA LED-Strom! Genau das Richtige für ein Anfängerprojekt...

Kai Klaas

Autor: ... (Gast)
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> Um die 300mA LED-Strom!

yep, genau für 0,8ms. Bei 9V Versorgungsspannung mit Ri=0,1Ohm

Autor: MaWin (Gast)
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Und wenn du die Simulation besser laufen lässt, mit feineren 
Simulationsparametern, wirst du sehen, dass in Wirklichkeit noch viel 
mehr als 330mA fliessen...

Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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Hallo!

Könnt ihr mir die Datei von PSpice bei RapidShare hochladen?

Freundliche Grüße,
cAOs

Autor: cAOs_InstInct (Gast)
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So...

Habe mir gerade den PSpice Schematics Installer 16.2 runtergeladen..

Ma gucken...

Autor: Tom (Gast)
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hm, gleiche schaltung im Beitrag "langsamer Transistor oszillator" vom 
05.11.2009

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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MaWin schrieb:
> Und wenn du die Simulation besser laufen lässt, mit feineren
> Simulationsparametern, wirst du sehen, dass in Wirklichkeit noch viel
> mehr als 330mA fliessen...

dann sach auch mal wie! und lass uns alle nicht dumm sterben...


Und wieso bei RS hochladen, das Forum kann das auch...

Autor: ... (Gast)
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> Könnt ihr mir die Datei von PSpice bei RapidShare hochladen?

Das ist aber mit SwCADIII von LT erzeugt.

 MaWin (Gast) schrieb:
> Und wenn du die Simulation besser laufen lässt, mit
> feineren Simulationsparametern,....

ja, erzähl mal wie, würde mich auch interessieren.

Autor: ich (Gast)
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Hmm irgendwie kommt mir das schon ein bisschen übertrieben vor...
Wie wäres mit dem guten alten Aufbauen? Warum muss man immer gleich zum 
Simulator greifen bei so einer einfachen Schaltung?

Und warum soll man für einen einfachen LED-Blinker einen Mikroprozessor 
verwenden?

Autor: yalu (Gast)
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Solche Simulationen sind mit Vorsicht zu genießen, da die Spice-Modelle,
die im Netz herumschwirren, teilweise von sehr bescheidener Qualität
sind. Als Beispiel habe ich die IF(UF)-Kennlinien mehrerer Modelle der
1N4148 einander gegenübergestellt. Die Unterschiede sind riesig, so va-
riieren die Ströme im Bereich von UF=1,2V um den Faktor 100! Wenn zudem
die Bauteile am Rande oder jenseits ihrer Spezifikationen betrieben
werden, kann man nicht mit aussagekräftigen Ergebnissen rechnen.

Die einzigen beiden Modelle, die einigermaßen glaubwürdig sind und
wenigstens grob mit den Diagrammen in den Datenblättern übereinstimmen,
sind diejenigen von Fairchild und NXP. Sie weisen auch untereinander die
größte Übereinstimmung auf. Hier sind die Quellen der einzelnen Modelle:

1 Hugo Coolens (1N4148)
  http://users.skynet.be/hugocoolens/spice/diodes/d1n4148.htm

2 Jan Van der Spiegel, University of Pennsylvania (1N4148)
  http://www.seas.upenn.edu/~jan/spice/spice.models.html

3 Fairchild Semiconductor (1N4148)
  http://www.fairchildsemi.com/pf/1N/1N4148.html

4 NXP (1N4148)
  http://www.nxp.com/models/spicespar/data/1N4148.html

5 Diodes Inc. (1N4148W in SOD-123, 1N4148WS in SOD-323)
  www.diodes.com/products/catalog/detail.php?item-id=2800
  (habe das http:// weggelassen, um den Spamschutz des Forums zu
  umgehen)

6:Diodes Inc. (1N4148WT in SOD-523)
  www.diodes.com/products/catalog/detail.php?item-id=2802

Die Modelle 1 und 2 haben bis auf IBV die gleichen Parameter, deswegen
wird im Diagramm 2 von 1 verdeckt.

Die Modelle 5 und 6 beziehen sich auf SMD-Dioden. Das sollte sich aber
eigentlich nur auf den Wärmewiderstand, nicht auf die elektrischen
Parameter auswirken. Jedenfalls stimmen sie nicht im Entferntesten mit
den Diagrammen in den Datenblättern desselben Herstellers überein.

@...:

Kann es sein, dass du in der Simulation eins der ersten beiden Modelle
(beide liegen auch bei Google weit vorne) verwendet hast? Sie sind durch
einen viel zu hohen Bahnwiderstand von RS=16Ω gekennzeichnet, was erklä-
ren würde, warum der Strom "nur" 300mA beträgt, da allein schon dieser
Widerstand bei 9V den Strom auf 560mA begrenzen würde.

Autor: ... (Gast)
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> Kann es sein, dass du in der Simulation eins der ersten beiden Modelle
> (beide liegen auch bei Google weit vorne) verwendet hast? Sie sind durch
> einen viel zu hohen Bahnwiderstand von RS=16Ω gekennzeichnet,

Nein, ich habe die Motorola 1N4148 aus der Datenbank meines LTspice 
(SwCADIII) benutzt.
Wie du sehen kannst ist die mit einem Rs von 0,568 Ohm angegeben.

> Warum muss man immer gleich zum Simulator greifen bei so einer einfachen
> Schaltung?

Weil es recht einfach ist. Mal eben 10 Klicks am Rechner und man hat 
schon mal eine gute Übersicht was passiert. Was nicht davon entbindet, 
die Schaltung dann real aufzubauen und nachzumessen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Ich
>Hmm irgendwie kommt mir das schon ein bisschen übertrieben vor...
>Wie wäres mit dem guten alten Aufbauen?

Dann mach das doch und zeige uns deine Resultate, mit Oszibildchen 
bitte...

@Yalu
>Solche Simulationen sind mit Vorsicht zu genießen

Du hast schon Recht. Aber hier genügt es, herauszufinden, daß der Strom 
durch die LED jenseits von Gut und Böse ist und nicht begrenzt wird, 
allenfalls durch den Innenwidertsand einer altersschwachen Batterie. Ob 
das jetzt 350mA oder 550mA sind, ist doch ziemlich egal.

Kai Klaas

Autor: ... (Gast)
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> Ob das jetzt 350mA oder 550mA sind, ist doch ziemlich egal.

Naja jetzt übertreibst du aber, es sind im worst case  nur knapp 300mA 
für 0,8ms.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Naja jetzt übertreibst du aber, es sind im worst case  nur knapp 300mA
>für 0,8ms.

Also, diese rote Low Cost LED

http://www.reichelt.de/?;ACTION=6;LA=3;ARTICLE=102...

hält einen Peakstrom von lediglich 50mA aus...

Kai Klaas

Autor: ... (Gast)
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> diese rote Low Cost LED

Tja, wer billig will, darf keine Ansprüche stellen ;)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Tja, wer billig will, darf keine Ansprüche stellen ;)

Und sicherlich wird jeder Anfänger, der diese Schaltung nachbauen will, 
zu deiner Hochstrom-LED greifen...

Spaß beiseite, eine Standard-LED verkraftet typisch rund 20mA Dauerstrom 
und rund 50...150mA Spitzenstrom, je nach Ausführung.

Kai Klaas

Autor: ... (Gast)
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ja, ist schon klar. Was ich mich frage ist, wie wirkt sich die Zeit aus? 
Leider geben die Hersteller das in der Regel nicht an. Ich habe bisher 
jedenfalls nichts dazu gefunden.

Autor: Guido (Gast)
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Folgende Info "werfe" ich jetzt einfach mal so in die Runde 
(unbewertet):

Typical derating curve for an LED (siehe Abbildung 2)
http://www.stockeryale.com/i/leds/lit/app001.htm

Am Ende des Artikels steht noch etwas über "Lifetime and Pulsing".

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>ja, ist schon klar. Was ich mich frage ist, wie wirkt sich die Zeit aus?
>Leider geben die Hersteller das in der Regel nicht an. Ich habe bisher
>jedenfalls nichts dazu gefunden.

In diesem Datenblatt sind es 100µsec bei einem Duty Cycle von 1/10:

http://www.kingbright.com/manager/upload/pdf/L-150...)

Ich denke, 100µsec ist eine übliche Dauer für die Spitzenströme. 
Manchmal werden auch höhere Spitzenströme angegeben, die dann aber nur 
für 10µsec, oder so, fließen dürfen.

Kai Klaas

Autor: ... (Gast)
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der link tuts nicht....

Autor: Guido (Gast)
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Der Link wurde von der automatischen Verlinkung nicht richtig umgesetzt. 
Du musst am Ende noch eine Klammer setzen. @Admins Hiiilfe...

www.kingbright.com/manager/upload/pdf/L-1503ID(Ver1189142329.9)

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Guido,

>Der Link wurde von der automatischen Verlinkung nicht richtig umgesetzt.
>Du musst am Ende noch eine Klammer setzen.

Du hast Recht, da klappt was nicht.

Danke!

Kai Klaas

Autor: Guido (Gast)
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Hallo Kai,

hier ist die Lösung für "unser" Problem:
Beitrag "Re: Problem bei Link"

Gleich mal ausprobieren.
http://www.kingbright.com/manager/upload/pdf/L-150...

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Guido,

>hier ist die Lösung für "unser" Problem:

Man lernt nie aus...

Vielen Dank!

Kai Klaas

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