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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie berechnet man einen LED-Vorwiderstand?


Autor: Trööt (Gast)
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Ihr lieben hilfsbereiten Menschen!

Ich will an einen ATtiny2313 eine Matrix aus 5x7 LEDs betreiben, und 
zwar mit möglichst wenig zusätzlichen Bauteilen. Nach etwas Suchen fand 
ich dieses Projekt, von der ich mich ein wenig habe inspirieren lassen:

http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/avr-mega-dis

Unklar ist mir jetzt die Dimensionierung der Vorwiderstände. Unter

Beitrag "[OT] LED-Vorwiderstände bei Multiplexer ?"

habe ich eine Formel gefunden, die ich ein bisschen umstelle und die 
dann so aussieht:

R_led = (U_b - U_led - U_sw) / (I_led * Anz_Leds)

oder für meinen Bedarf

R_led = (U_b - U_led - U_sw) / (I_led * 35)

Bis hierher war alles einfach, denn bisher war es Theorie. :)

Jetzt weiß ich aber nicht, was ich da für Werte einsetzen soll, sprich: 
Für was diese Variablen genau stehen.

Welche Spannungen sind mit U_b und U_sw gemeint?

Wie ermittle ich für alte LEDs aus meiner Bastelkiste, für die ich 
logischerweise keine Datenblätter habe, die richtigen Werte für U_led 
und I_led ?

Es wäre nett, wenn mir da jemand helfen könnte.

Vielen Dank!

Euer Trööt.

: Verschoben durch Admin
Autor: Michael M. (Gast)
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Trööt schrieb:
> R_led = (U_b - U_led - U_sw) / (I_led * Anz_Leds)
            |              |
            |              + spannung, die über deinen transistoren
            |                verloren geht.
            + versorungsspannung der ganzen matrix

verstehst du denn die formel eigentlich?

> Wie ermittle ich für alte LEDs aus meiner Bastelkiste, für die ich
> logischerweise keine Datenblätter habe, die richtigen Werte für U_led
> und I_led ?
na ganz einfach, gewünschten strom einprägen, spannung messen.
das ganze am besten bei ~5 stück.

ansonsten, siehe: LED, LED-Matrix

Autor: My D. (mydani)
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Hi,

ich würde mich je nach LED Größe an Standardwerten orientieren. Bsp.: 
20mA für die Standard 5mm LED.

Dann musst du dir klar werden, ob du einen Widerstand für alle LEDs in 
einer Reihe benutzt oder je LED einen Widerstand. Ein Widerstand hat den 
Charme des Lötvorteils...
Wenn aber eine LED abraucht dann wird der Strom, der normalerweise durch 
diese LED fließen würde, auf die anderen verteilt. Je mehr sterben und 
je weniger übrig bleiben, desto höher der Strom.
Wenn du unterschiedliche LEDs benutzt wirst du über einzelne Widerstände 
nicht drumrumkommen da die Helligkeit sonst unterschiedlich sein wird.

Gruß,
Daniel

Autor: holger (Gast)
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>Wie ermittle ich für alte LEDs aus meiner Bastelkiste, für die ich
>logischerweise keine Datenblätter habe, die richtigen Werte für U_led
>und I_led ?

Alte LEDs wegwerfen oder einfach 2V und 10mA annehmen.
U_b ist deine Betriebsspannung. U_sw die Spannung die am
Schalter abfällt.

>I_led * 35

Falsch. Bei 5*7 und Multiplex I_led * 5.

>ich würde mich je nach LED Größe an Standardwerten orientieren. Bsp.:
>20mA für die Standard 5mm LED.

20mA ist der Maximalwert. Den muss man nicht nehmen.
Eine LED leuchtet auch mit 2mA.

Autor: Michael M. (Gast)
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holger schrieb:
> Alte LEDs wegwerfen oder einfach 2V und 10mA annehmen.
ersteres: ja. neue leds kosten keine 2eur.
zweiteres: auf keinen fall.

> 20mA ist der Maximalwert. Den muss man nicht nehmen.
schwammig.
da die matrix gemultiplext wird, kann man auch den maximalen pulsstrom 
annehmen. das sind ströme mit 100mA und darüber.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo  Trööt..

ich würde das auch nicht ausrechnen (stimmt nie).
man nehme 1kOhm oder so als Vorwiderstand und ein regelbares Netzteil.
zusätzlich eben ein Milliamperemeter in Serie (Alternativ eben ein 
Voltmeter parallel zum Widerstand)  ...  dann erhöht man langsam die 
Spannung und damit den Strom.

Nun zeigt sich, dass die Helligkeit ständig steigt...  bis an einem 
Punkt
die Helligkeit nicht weiter proportinal zum Strom steigt.
Da hast du dann den Endpunkt gefunden.

Im Kompromiss zwischen Wirkungsgrad und Lebensdauer der LED würde ich 
dann
schauen, einen Strom zu verwenden, der etwa bei 25 bis (max) 50% der 
ermittelten Werte liegt.

gruss klaus

Autor: holger (Gast)
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>> 20mA ist der Maximalwert. Den muss man nicht nehmen.
>schwammig.

Naja.

>da die matrix gemultiplext wird, kann man auch den maximalen pulsstrom
>annehmen. das sind ströme mit 100mA und darüber.

Genau, und darüber darf I_led * 5 nicht gehen.

Autor: Trööt (Gast)
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Wow, die Antworten sind nicht nur ergiebig, sondern auch noch schnell! 
Vielen Dank!

My Dani schrieb:
---------------
> Ein Widerstand [pro Reihe] hat den Charme des Lötvorteils...
Genau da will ich hin.

Michael M. schrieb:
------------------
> verstehst du denn die formel eigentlich?
Öhm .. (amKopfKratz)

Also die vier Grundrechenarten beherrsche ich, falls Du das meinst.

Sagen wir: Ich bin gerade dabei, mir die Bedeutung der einzelnen 
Komponenten zusammen zu reimen. Euere Kommentare helfen mir dabei.

>> R_led = (U_b - U_led - U_sw) / (I_led * Anz_Leds)
>             |              |
>             |              + spannung, die über deinen transistoren
>             |                verloren geht.
>             + versorungsspannung der ganzen matrix

Wenn ich keine Transistortreiberstufen verwende, sondern die Matrix 
direkt von den Ausgangspins des ATtiny ansteuern will, muss ich dann 
somit für U_sw Null annehmen und für U_b die Versorgungsspannung des 
ATtiny?  Oder gibt es zwischen der Versorgungsspannung und dem 
Output-Pin des Controlers auch schon eine Spannungsdifferenz, die ich 
hier abziehen muss?

holger schrieb:
--------------
> Alte LEDs wegwerfen ...
Ist nicht so einfach ... es handelt sich um LEDs mit besonderer Bauform, 
die in Taster eingebaut sind. Sie sind auf der Vorderseite 5x1 mm gross 
und daher nicht so einfach zu beschaffen. Oder hat jemand einen Tip, wo 
man so etwas herbekommt? Bei Conrad und Reichelt habe ich sie jedenfalls 
nicht gefunden.

>>I_led * 35
> Falsch. Bei 5*7 und Multiplex I_led * 5.
(grübel)

Nochmal für mein Verständnis:

Ich will für die Matrix 5x7 nur 5 Widerstände verwenden. Die LEDs sollen 
von der Software so angesteuert werden, daß jeweils immer nur eine 
leuchtet, d.h. jede nur 1/35tel der Zeit. Aus diesem Grund habe den 
Hinweis von "Matthias" unter Beitrag "[OT] LED-Vorwiderstände bei Multiplexer ?" 
berücksichtigt, daß der vielfache Strom fliessen muß, um die kurze 
Leuchtdauer auszugleichen, und bin so auf diese 35 gekommen.

Wo ist mein Denkfehler?

Klaus De lisson schrieb:
-----------------------
> ich würde das auch nicht ausrechnen (stimmt nie).
Danke für den beschriebenen Versuchsaufbau!

Ich denke, eine Kombination aus Rechnen und Ausprobieren dürfte das 
Beste sein.

Gruß

Trööt.

Autor: Michael M. (Gast)
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Trööt schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> verstehst du denn die formel eigentlich?
> Also die vier Grundrechenarten beherrsche ich, falls Du das meinst.
nein, das meinte ich nicht ^^
ich meinte, ob du diese formel - da du sie jetzt ja gesehen und dich 
damit beschäftigt hast - auch selbst herleiten könntest.

> Wenn ich keine Transistortreiberstufen verwende, sondern die Matrix
> direkt von den Ausgangspins des ATtiny ansteuern will, muss ich dann
> somit für U_sw Null annehmen und für U_b die Versorgungsspannung des
nein.
die pins haben einen (nicht-linearen) innenwiderstand, den du mit 
einberechnen müsstest.
auch mit 20mA kannst du nicht unbedingt problemlos rechnen.

> ATtiny?  Oder gibt es zwischen der Versorgungsspannung und dem
> Output-Pin des Controlers auch schon eine Spannungsdifferenz, die ich
> hier abziehen muss?
genau die gibt es.
wenn du feste parameter willst, nimm gesättigte transistoren.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo Tröt,

anbei mal ein (zwei) Fotos von meiner LED Verwendung.
Ich habe diese Lampe vor einiger Zeit gebaut. Die Leds habe ich billig
aus China bekommen.
Für die Stromversorgung habe ich dann (meine Netzspannung ist 11 bis 14 
Volt)
einen kompromiss gefunden.
3 dioden in Reihe und dann 100 Ohm.

versorgung über einen SIMPLE-Switcher.

in der urversion habe ich die nominalen 20mA angenommen un bin etwas 
darunter gegangen. nach betrieb der dioden mit 15mA war die Lampe nach 
einem
Jahr nur noch etwa halb hell.

meine Frau .. und ich auch..  dachten schon, dass es an unserem alter 
läge,
das das leben immer dunkler wird.

ein test hat aber dann bewiesen, dass die dioden sich verbraucht hatten.

nun sind wir auf 5mA (siehe foto) und haben mehr dioden eingebaut.

gruss klaus

Autor: Pete K. (pete77)
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www.led-rechner.de (zurzeit offline)

Autor: Trööt (Gast)
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Michael M. schrieb:
> ich meinte, ob du diese formel - da du sie jetzt ja gesehen und dich
> damit beschäftigt hast - auch selbst herleiten könntest.

Eine ziemlich akademische Frage, oder?

Daß ich die Logik der von mir oben zitierten Formel verstehe und 
hoffentlich demnächst auch anwenden kann, dazu habt Ihr mir mit Eueren 
Kommentaren inzwischen verholfen. Ob ich diese Formel aber nun selbst 
herleiten könnte, diese Frage erscheint mir eigentlich ziemlich 
unwichtig, da ich die Formel ja bereits vorliegen habe.

Formelsammlungen sind schliesslich nicht dazu da, daß man jede darin 
enthaltene Formel jeden Tag nochmal neu beweist, nur um nicht aus der 
Übung zu kommen. Sondern dazu, daß man diese Formeln im Alltag benutzt. 
Dazu muß man natürlich wissen, was man für die einzelnen Werte einsetzen 
muß, aber die Herleitung einer Formel .. ist die wirklich wichtig?

Ich müsste mich wohl ziemlich anstrengen, wenn ich mich zurückerinnern 
wollte, wie uns unsere Mathelehrer vor vielen Jahrzehnten den Beweis für 
den Satz des Pythagoras an der Tafel bewiesen haben ... damals habe ich 
es verstanden und bei der Klassenarbeit sogar reproduzieren können. 
Heute reicht es mir aber, wenn ich bei Bedarf die Diagonale in einem 
Rechteck berechnen kann.

Gruß

Trööt.

Autor: Ich (Gast)
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Durch jede LED sollten 10mA fließen, bei einer Spannung von 2V.
An 12V Betriebsspannung schaltest du 4 LEDs in Reihe.
=> 8V LEDs, 4V Widerstand.
Es sollten 20mA auch durch den W. fließen (Reihenschaltung).
R = U / I = 4V / 0,02A = 200 Ohm.

R = U / I = (Ubatt. - Uleds) / Iled =
= (Ubatt. - Nleds*Uled) / Iled

Autor: Ich (Gast)
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Ich weiß fast keine Formel auswendig sondern leite sie immer alle her, 
wenn ich sie brauche.
(gilt nicht bei E=mc^2 etc. :)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ist ja auch nicht wirklich schwer, da ohmsches Gesetzt, das hoffentlich 
jeder, der was mit Elektronischen Komponenten am Hut hat, beherrschen 
sollte.

Autor: High Performer (Gast)
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>Ich will für die Matrix 5x7 nur 5 Widerstände verwenden. Die LEDs sollen
>von der Software so angesteuert werden, daß jeweils immer nur eine
>leuchtet, d.h. jede nur 1/35tel der Zeit. Aus diesem Grund habe den

Das ist dann aber ein seltsames Multiplexen:

Du hast also fünf Reihen zu je sieben LEDs. Und normalerweise werden die 
Reihen durchgeschaltet und dann in jeder Reihe die gewünschten LEDs 
eingeschaltet. Also erhält jede Reihe 1/5 der Leuchtdauer.

Sollen durch die LEDs durchschnittlich z.B. 10mA fließen, dann müssen 
beim Multiplexen dann 50mA fließen. Max. Pulsstrom abhängig von der 
Pulslänge bitte beachten (Datenblatt). Daraus dann die minimale 
Multiplexfrequenz berechnen.

Autor: High Performer (Gast)
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Nachtrag:

>dann in jeder Reihe die gewünschten LEDs gleichzeitig eingeschaltet.

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