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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED in Reihe ohne Vorwiderstand


Autor: Stefan Schultewolter (wrong5mile)
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Hallo,

ich habe eine Frage. Rein theoretisch kann ich 6 rote LEDs 5mm mit Uf=2V 
an eine 12V Spannungsquelle (PC ATX-Netzteil) anlegen. Es gibt im 
Internet immer mal wieder Gegenstimmen. Es gibt kaum konstante 
Spannungsquellen etc. Gäbe es den bei meiner Idee mit 6 LEDs in Reihe zu 
schalten ein Problem? Soll ich evtl einen 100 Ohm Widerstand 
vorschalten?

Gruß Stefan

Autor: Floh (Gast)
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Autor: Timmo H. (masterfx)
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Das Problem ist nicht die "konstante Spannungsquelle" sondern die 
konstante Stromquelle. LEDs werden durch Strom zum leuchten angeregt. 
Und dieser Strom darf nicht überschritten werden. Bei Batterien etc. mag 
das noch gut gehen, da diese einen relativ großen Innenwiderstand haben, 
aber bei guten Netzteil ist der Innenwiderstand recht gering und infolge 
dessen wird der Strom auch nicht (auf ein gesundes Maß für die LED) 
begrenzt.

Autor: MaWin (Gast)
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> Rein theoretisch kann ich 6 rote LEDs 5mm mit Uf=2V
> an eine 12V Spannungsquelle (PC ATX-Netzteil) anlegen

Nein.

Zumindest nicht wenn sie nicht kaputt gehen sollen.

Autor: holger (Gast)
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>Gäbe es den bei meiner Idee mit 6 LEDs in Reihe zu
>schalten ein Problem?

Nicht wenn du eine Gasmaske und eine Feuerlöscher hast.

Autor: Stefan Schultewolter (wrong5mile)
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"In einer Reihenschaltung ist der Strom durch alle Verbraucher gleich. 
Ideal für LEDs. Hat man eine ausreichend hohe Versorgungsspannung, kann 
man mehrere LEDs in Reihe schalten. Dann reicht ein einziger Widerstand 
bzw. eine Konstantstromquelle. Allerdings sollte man das nicht 
übertreiben. 100 LEDs an gleichgerichtete Netzspannung hängen ist nicht 
gut! (Sicherheit!) Als Hobbybastler sollte man sich auf Spannungen 
kleiner als 60V beschränken."
Was würde man denn dort als Widerstand empfehlen. Würde es reichen, wenn 
ich mit 5 LEDs a UF=2V nehme. Den Vorwiderstand würde ich dann passend 
wählen, das am Widerstand 2V + 5% nehme, damit bei geringen 
Spannungsschwankungen immer noch ausreichend abgesichert ist.

Autor: Thomas (Gast)
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Probiers aus. Sicherung nicht vergessen. 6 Rote LEDs kosten ja nichts. 
Egal was passiert, du lernst etwas und kannst hier im Forum nicht nur 
schreiben: "sowas macht man nicht" oder "klar geht das" sondern "ich 
habs gemacht und es geht" oder "ich habs gemacht und nach 3 Wochen waren 
die LEDs nur noch halb so hell".

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan Schultewolter (wrong5mile)

>ich mit 5 LEDs a UF=2V nehme. Den Vorwiderstand würde ich dann passend
>wählen, das am Widerstand 2V + 5% nehme, damit bei geringen
>Spannungsschwankungen immer noch ausreichend abgesichert ist.

Passt.

Autor: Stefan Schultewolter (wrong5mile)
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Gemacht habe ich es mit 4 blauen Leds, läuft noch super. Nur wäre mein 
Umbau etwas sinnlos, wenn ich nach 2 Wochen die LED Tafel wieder 
herausnehmen muss.

Ansonsten habe ich testweise des häufigeren LEDs zu Testzwecken 
betrieben, wenn die passende Spannung stimmte. LEDs habe ich hier einen 
Haufen liegen. Knapp 10k? Aber wie gesagt, auf kurze Testphasen lief das 
immer gut.

Autor: Remo (Gast)
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Wenn du die Led öfter als einmal aufblitzen sehen möchtest, ja 
unbedingt.
Ohne Strombegrenzungswiderstand hast du das Problem, daß der Strom bei 
minimalen Spannungsschwankungen nach oben und die gibt es immer 
überproportional ansteigt und die LEDs zerstört.
Rein theoretisch:
Wenn du ein sehr schwaches Netzteil verwendest (und ein PC Netzteil ist 
das sicher nicht), das nur 20mA liefern kann, dann ist der 
Innenwiderstand des Netzteils schon so hoch, dass er als Strombegrenzung 
ausreichen könnte. Ist aber ein bischen riskant, wenn das Netzteil bei 
Überspannung nicht wie erwartet in die Knie geht (z.B. weil ein Siebelko 
drin ist und kurzzeitig kräftig Strom liefern kann) dann sind die LEDs 
hinüber, da reichen schon 0,1V Überspannung aus.

Wenn du 6 Leds in Reihe mit einem 100Ohm Widerstand nimmst, dann 
leuchten sie nur dunkel, weil der Strom dann deutlich unter den üblichen 
20mA liegt.

Nimm also lieber nur 5 LEDs in Reihe und verheiz die übrigen 2V in dem 
Vorwiderstand (R = 2V/20mA = 100 Ohm), dann bist du auf der sicheren 
Seite.

Remo

Autor: dtz (Gast)
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Die Nachteile von 6 LEDs ohne Widerstand kann man oft auch an alten KFZ 
LED Bremslichtern sehen.
Hierzu wissen andere Forumsmitglieder sicherlich mehr.

Natürlich ist es möglich bestimmte LEDs ohne Vorwiderstand zu betreiben.

Aber! Nicht alle Leds haben unbedingt die exakt gleichen Eigenschaften 
auch können LEDs ausserhalb ihrer Spezifikationen "altern" und dies 
trifft dann meist eine LED mehr wie die andere.

Autor: Otto Meier (samandiriel)
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jaja, der Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Tatsache ist, dass so 
ein Aufbau oftmals kein Problem ist. Ich habe zwei, der eine läuft seit 
mitlerweile 3 Jahren (zugegeben nicht permanent, aber wohl schon mehrere 
tausend Stunden), der andere seit 6 Monaten, beide bisher ohne 
deutlichen Helligkeitsverlust. Leuchtdioden haben ja nicht KEINEN 
Widerstand, er ist halt nicht linear. Aber er steigt ja auch nicht von 
Null auf unendlich innerhalb von ein paar Millivolt. Zugegeben, ich habe 
7 LED an 12 Volt hängen, betreibe sie also nicht gerade am Limit, aber 
dann ist der Innenwiderstand der Spannungsquelle völlig egal. Im übrigen 
haben MEINE Computernetzteile eine hervorragend geregelte Spannung. Und 
ausserdem soll mir mal jemand vorrechnen, was ich da noch für einen 
Vorwiderstand verwednen soll...
Wenn Du das ganze also nicht verkaufen willst oder damit den Zustand 
deines privaten Atomkraftwerks überwachen willst, mach mal ruhig. Und 
vor allem erzähl uns hinterher, wie lange es gehalten hat.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Stefan Schultewolter schrieb:
> Es gibt kaum konstante Spannungsquellen etc.
Das ist nicht das Problem...
Aber: es gibt kaum LEDs mit konstanten 2V Spannungsabfall. Wenn sich die 
Led erwärmt, wird die Durchlassspannung kleiner. Damit wird an einer 
Konstantspannungsquelle der Strom größer, dadurch die Led wird wärmer, 
die Durchlassspannung kleiner, der Strom wird größer, die Led wird heiß, 
der Strom wird größer...

Autor: Winfried (Gast)
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Anstatt immer wieder Meinungen nachzuerzählen, nehmt doch einfach mal 
eine LED und macht eine Strom-Spannungskennlinie. Lasst dann mal über 
eine konstante Spannung einen definierten Strom durch die LED fließen 
und geht mal mit Kältespray und Fön an die LED und guckt, wie der Strom 
sich verändert. Dann sollte klar sein, was möglich ist und was nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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> Was würde man denn dort als Widerstand empfehlen.

Ganz einafch, das kann man ausrechnen.

Erst mal schwankt die Eingangspannung, sagen wir von 11.25V bis 12.75V.
Dann schwankt der SPannungsabfall an der LED, schau in deren Datenblatt, 
oft steht da von 1.8V bis 2.3V.

Also bleibt bei 5 LEDs an '12V' von -0.25V bis 3.75V übrig, und wenn man 
bei 3.75V auf 20mA begernzen will und einen 187 Ohm Widerstand einbaut, 
fliessne bei -0.25V, äh, kein Strom, die LEDs bleiben dunkel.

Man nimmt also lieber 4 LEDs und 270 Ohm, dann fliessen im schlechtesten 
Fall noch 7mA und man sieht was leuchten, aber schon viel dunkler.

Geht es nicht nur um 'leuchten' sondern auch um 'leuchten mit guter 
Helligkeit' sollten es also nur 3 LEDs in Reihe sein.

> Tatsache ist, dass so ein Aufbau oftmals kein Problem ist.
> Ich habe zwei, der eine läuft seit mitlerweile 3 Jahren

Nur wenn man blind ist.

Sicher, z.B. eine Batterie hat nicht 12V, sondern 12V und einen eigenen 
Innenweiderstand, also ist ein bischen Widerstand schon da. Auch LEDs 
haben nicht "exakt 2V" sondern einen inneren Widerstand (man sieht das 
an der steigenden Kurve im Datenblatt), also wird der Strom begrenzt. 
Aber auf welchen Strom ? Das ist weitestgehend Glückssache, denn weder 
der Innenwiderstand einer Batterie ist angegeben noch bleibt der 
Spannungsbedarf der LED immer gleich, er schwankt mit der Temperatur.

Wenn man natürlich blind ist, bekommt man davon nichts mit, die LED 
leuchtet ja (noch) ob schon mit 50mA über erlaubtem LImit ode rmit 5mA 
als Schummerlicht, die Blinden merken nichts und plappern dann in diesem 
Foru so einen grandiosen Unsinn.

Autor: Hannes E. (k1ngarthur) Benutzerseite
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Wichtig ist hier, dass jede LED einen pysikalisch bedingten maximalen 
Strom aufnehmen kann. Danach wird das Bauteil zerstört.

Solange dieser Wert nicht überschritten wird, kann man LEDs rein 
theoretisch in Reihe schalten.

Spannungsschankunden (z.B. kurze Peaks) können hier schon gefährlich 
werden.

Zudem ist es nicht gerade sinnvoll, das zu machen, da man beim Ausfall 
einer LED alle LEDs testen muss.

Autor: ??? (Gast)
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Das Ganze ist dann eine Anwendung für einen Schaltregler der zB. aus ca. 
9 bis 16V mit Spitzen bis 400V stabile 20mA mit daraus resultierenden 
ca. 12V macht. Anfänger finden allerdings häufig, das solche Schaltungen 
übeflüssig wären...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Winfried schrieb:
> Anstatt immer wieder Meinungen nachzuerzählen, nehmt doch einfach mal
> eine LED und macht eine Strom-Spannungskennlinie
Habe ich getan mit einem Konstantstrom von 5mA:
Eine rote LED kalt (Eisfach):         1,71V
Die selbe LED heiß (Lötkolben 120°C): 1,49V

Hannes E. schrieb:
> Wichtig ist hier, dass jede LED einen pysikalisch bedingten maximalen
> Strom aufnehmen kann.
Eine Led "nimmt" keinen Strom auf. Der geht da geradeaus durch...

> Danach wird das Bauteil zerstört.
Es gibt 2 mögliche Zerstörungsmechanismen:
1. Wärme (Strom zu lange zu hoch)
2. Überspannung (Zerstörung der Kristallstruktur)

Autor: Stefan Schultewolter (wrong5mile)
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??? schrieb:
> Das Ganze ist dann eine Anwendung für einen Schaltregler der zB. aus ca.
> 9 bis 16V mit Spitzen bis 400V stabile 20mA mit daraus resultierenden
> ca. 12V macht. Anfänger finden allerdings häufig, das solche Schaltungen
> übeflüssig wären...

Damit meinst du vermutlich eine Konstantstromquelle? Ein solche habe ich 
noch hier, die Konstant 20mA bei einer Spannung von 5-24V liefern 
könnte. Probleme bei der Sache ist, dass ich pro Konstantstromquelle nur 
4 LEDs mit 20mA betreiben könnte. Die Formel dazu lautet so:

Vcc = 5 + (N - 1) * Vled

Würde bei meinem Fall so lauten:

11V = 5 + (4 - 1) * 2,0V

Autor: Schnelltrinker (Gast)
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HUUU, wie wird den heutzutage gerechnet?
Erstklässler oder schon höher?

Autor: Stefan Schultewolter (wrong5mile)
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Schnelltrinker schrieb:
> HUUU, wie wird den heutzutage gerechnet?
> Erstklässler oder schon höher?

Die Formel bezieht sich auf das Datenblatt der Konstantstromquelle.

Autor: ??? (Gast)
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ich meinte eigentlich einen Schaltregler (mit einer Speicherdrossel oder 
einem Speicherkondensator ((schlechter)) ).
Damit wird eine höhere Spannung erzeugt und der AusgangsStrom (gemessen 
als Spannung über einen kleinen Serienwiderstand)) konstant GEREGELT !
So funktionieren eigentlich alle modernen LED-Treiber. Das ganze ist 
dann getaktet. Wenn man sehr sparsam ist (z.B. in der Autoindustrie) 
dann gibts da keinen Ausgangskondensator und man kann das Flackern ev. 
sehen...

Das gibts alles fertig in einem Chip. da müssen dann nur die Spule und 
ev. ein paar Kondensatoren dran. Das ist dann das rundum-sorglos-Paket.

Autor: Jens G. (jensig)
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@Otto Meier (samandiriel)

>jaja, der Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Tatsache ist, dass so
>ein Aufbau oftmals kein Problem ist. Ich habe zwei, der eine läuft seit
>mitlerweile 3 Jahren (zugegeben nicht permanent, aber wohl schon mehrere
>tausend Stunden), der andere seit 6 Monaten, beide bisher ohne
>deutlichen Helligkeitsverlust. Leuchtdioden haben ja nicht KEINEN
>Widerstand, er ist halt nicht linear. Aber er steigt ja auch nicht von
>Null auf unendlich innerhalb von ein paar Millivolt. Zugegeben, ich habe
>7 LED an 12 Volt hängen, betreibe sie also nicht gerade am Limit, aber
>dann ist der Innenwiderstand der Spannungsquelle völlig egal. Im übrigen

Und wo ist da das Problem dabei? Bei 1,7V pro LED ist das noch nicht mal 
für eine rote LED irgendwie gefährlich. Der Strom ist vermutlich gerade 
mal bei rund 5mA. Bei 1,85V wären es vielleicht die 20mA. Also 150mV 
würden ausreichen, um den Strom zu vervierfachen. Diese Stromdiffernz 
würde sich auch bei 75K Temperaturerhöhung einstellen bei konstanten 
1,7V.
Du bist also recht weit weg von irgendwelchen Limits mit deinen 7 
Dioden. Die Dioden werden aber auch überhaupt nicht ausgenutzt (nicht 
unbedingt ein Problem bei reinen Signalleuchten, aber ein ziemliches 
Problem bei LEDs, die zu Beleuchtungszwecken einigermaßen ausgenutzt 
werden sollten.
Bei 25°C betreibst Du die aber eben nur mit 5mA. Und die 
Helligkeitsschwankungen, die ja dem Strom weitgehend linear folgen, sind 
auch nicht ohne, wenn Temperatur (auch durch Eigenheizung) und 
Betriebspannung schwanken.

Autor: soundmachine (Gast)
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HI,


ich habe, sogar hier schon im Tutorial Sätze gelesen wie

"In einer Reihenschaltung ist der Strom durch alle Verbraucher gleich.
Ideal für LEDs

NEIN. ein für alle mal NEIN

die eine LED juckt es rein garnicht was die andere LED für einen Strom 
hat.

Einzig und allein wichtig für die Lebensdauer einer LED ist es, dass sie 
immer einen "passenden" Strom zieht (vgl Datenblatt Nennstrom etc etc.)
Das erreicht man NUR mit einer Konstantstromquelle, somit alles in 
Butter.

Die billigere Variante ist die Reihenschaltung mit einem Vorwiderstand. 
Hier gilt, je mehr Spannung am Vorwiderstand abfällt, desto flacher ist 
die Kennlinie des Widerstandes-->umso weniger ändert sich der Strom 
durch die LED bei Spannungsschwankungen der selbigen.

Würde man viele LEDs in reihe schalten und einen nur geringen, oder 
garkeinen Vorwideratdn verwenden, so ist die Quellenkennlinie steil und 
es genügt eine Änderung des Spannungsfalls bei lediglich EINER LED (wohl 
gemerkt alle ziehen dann einen GLEICHEN höheren Strom) so ist das nicht 
ideal, sondern tödlich für alle.

Also LEDs wenn man Freude dran haben will mit Konstantstromregler, 
ansonsten mit Vorwiderstand an dem mind. 100% der LED Spannung abfallen.

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