Hi, man liest immer wieder, dass man eine LED nicht ohne Vorwiderstand an einer Spannungsquelle betrieben darf. Ausrechnen von Vorwiderstand ist klar: Betriebsspannung-Durchlassspannung/Strom=Widerstandswert. In diesem Zusammnhang hört man immer, dass der Vorwiderstand den Strom "begrenzt" - das verstehe ich nicht. Fließt in einer Reiehnschaltung nicht überall der gleiche Strom? (ich schätze dieser Merksatz gilt nur für ohmsche Verbraucher?) Ein Widerstand "begrenzt" doch nicht den Strom, das hängt doch davon ab, welche Spannung ich anlege oder?? (Klar wenn ich die Spannung nicht variiere, dann bleibt der Strom am Widerstand konstant - "begrenzt" ist er ja nicht wirklich) Ist es nicht so, dass ich in Wirklichkeit: - die LED einen (variablen) Widerstand darstellt? - die beiden Widerstände als Spannungsteiler fungieren? - und somit die Spannungen so abfallen, dass an der LED nur ihre "Durchlassspannung" anliegt? - und dadurch (richtige spannung an LED/Innenwiderstand=Strom an LED) der Strom an der LED definiert wird? Oder bin ich jetzt komplett aufm Holzweg? Ich nehme an, die Rechnung gilt auch für andere Halbleiter wie Transistoren? Gruß Andreas
> Fließt in einer Reiehnschaltung nicht überall der gleiche Strom? (ich
schätze dieser Merksatz gilt nur für ohmsche Verbraucher?)
Das gilt für jede Art von Verbraucher.
Du siehst das schon richtig. "Begrenzen" ist eigentlich falsch und
gilt auch im übertragenen Sinne natürlich nur bei einer konst.
Spannung.
Da war mein Denkfehler - der Strom ist und bleibt überall gleich - wenn ich mit den verschiedenen Spannungen an den Widerständen weiterrechne sind diese auch gar nicht verschieden klatsch. AAAber: Wenn ich eine LED (Durchlassspannung 3 Volt) an 3 Volt betreibe, brauch ich keinen Vorwiderstand oder? Dann würde sich doch sowieso automatisch der richtige Strom an der LED einstellen. (Mal abegesehen davon dass ich sie dann an ihrer Leistunggrenze betreibe und das vielleicht nicht ganz so glücklich ist) Oder verändert sich deren Innenwiderstand tatsächlich derart (schließlich ist sie kein normaler Widerstand sondern ein Halbleiter), dass auch zu hohe Ströme fließen? Gruß und Danke, Andreas
Schau dir mal die Erklärung der Funktion der Z-Diode an. Vielleicht wird es dir dann etwas klarer. Es ist schon richtig, dass der Widerstand den Strom begrenzt. Die Kennlinie (Strom in Abhängigkeit der Spannung) der LED oder Z-Diode wird dir auch zeigen warm das so richtig ist. Denn ohne Vorwiderstand würde sich bei kleinsten Spannungsänderungen der Strom dermaßen stark ändern, dass das Bauteil nicht im gewünschten Bereich stabil betrieben werden kann. Die LED würde also bei geringer Unterspannung verlöschen und bei geringer Überspannung (ohne die Strombegrenzung durch den Vorwiderstand) überlastet und zerstört werden. ...
Natürlich begrenzt der Vorwiderstand den Strom. Wenn man sich die Kennlinie einer Diode anguckt, stellt man fest, dass eine kleine Spannungsänderung eine grosse Stromänderung zur Folge hat. Steigt jetzt die Spannung an der Diode (warum auch immer, z.B. thermisch begründet), dann fällt über dem Widerstand natürlich eine kleiner Spannung ab. Das führt dazu, dass auch ein kleinerer Strom durch den Widerstand fliesst, der dann natürlich auch durch die Diode fliesst. Dadurch wird die Diodenspannung kleiner... Irgendwann hat sich das dann eingepegelt. Somit ist die Annahme, dass die Diode ein veränderlicher Widerstand ist, richtig.
Die Bezeichnung "begrenzt den Strom" trifft, meiner Meinung nach, schon zu. Denn betreibt man eine LED ohne Vorwiderstand so fließt der maximale Strom der verwendeten Spannungsquelle durch die LED und zerstört diese im Normalfall auch. Aus diesem Grund muss ein Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle verwendet werden. Und dieser begrenzt den Strom auf einen, für die LED ungefährlichen Wert. Dieser Widerstand muss natürlich in Abhängigkeit der Spannungsquelle berechnet werden. Hat eine Diode eine Vorwärtsspannung von z.B. 0,7V so bleibt diese in einem gewissen Strombereich (sh. Datenblatt, Diodenkennlinie)gleich. Soll heissen selbst wenn der verwendete Vorwiderstand (ich gehe von einer konstanten Spannung aus)in seinem Wert verändert wird bleibt der Spannungsabfall an der Diode gleich (innerhalb der max. Werte). Ich hoffe dass hilft ein bisschen weiter
@Pit Du behauptest also wenn ich an meinem Labornetzgerät ( 30V, 5A ) z.B. 3 V einstelle und damit eine Diode direkt betreibe ( 3V Diode ) das durch die Diode dann dar maximale Strom der Spannungsquelle fliesst also 5A ?
Roland, du bist ein Extremist... ;-) Duck & weg... ...
@Roland ich muss zugeben, dass mein Beitrag eine solche Schlussfolgerung zulässt. Meine Ausführungen basieren jedoch auf der Annahme dass eine höhrere Spannung als die Vorwärtsspannung der Diode verwendet wird. Du könntest doch jetzt selbst ein wenig konstruktiv werden und darstellen wie sich eine 3V Diode ohne Vorwiderstand an einem Netzgerät von 3V/ 5A verhält. Ich bin gespannt. ;-)
> Ich bin gespannt. ;-)
HO... (Hannes ooch...)
...
@Rahul: Die Erklärung war gut, danke. Für mich hatte sich "begrenzen" so angehört: ich drehe die Spannung hoch, aber der Strom übersteigt eine bestimmte Grenze nicht. Also kann man zusammenfassend sagen, dass der Widerstand in diesem Fall (zusammen mit einem "unnormalen" Widerstand ) wirklich ein Strombegrenzer ist, weil eine Diode eben kein ohmscher Widerstand ist, und keine lineare Kennline hat? Aber: ein Widerstand allein begrenzt den Strom nicht, dort verhält sich der Strom in abhängigkeit der eingestellten Spannung. (Wenn ich das so weiterüberlege macht das Sinn - ein Widerstand folgt einer lineare kennlinie...) Der ganze Grund mit der Begrenzerei liegt also am Halbleiter, weil bei der LED eben eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung zur Folge hat, oder? Gruß Andreas PS: Sorry wenn ich hier so "dumme" Fragen stelle, aber ich hab leider nur selbsterlernte E-technik Kenntnisse umd muss mir einiges selbst zusammenschlussfolgern.
Doch, begrenzen ist schon richtig, und zwar auf den Wert I=Umax/R. Also auf Versorgungsspannung durch Vorwiderstand. Es kann kein größerer Strom als dieser fließen, selbst wenn an der Diode keine Spannung abfallen würde. Das meint man doch mit begrenzen: es kann kein größerer Strom fließen. Bessere Formulierung: eine (jede) Diode hat eine bestimmte Schwellenspannung und einen bestimmten Innenwiderstand. Ein externer Widerstand erhöht diesen, dadurch wird die Kennlinie wesentlich abgeflacht. Der Innenwiderstand und die Schwellenspannung sind von vielen Faktoren abhänig: Temperatur, Strom, Alter, Vorgeschichte, selbst die Umgebungshelligkeit beeinflußt sie geringfügig. Da die Helligkeit der LED hauptsächlich vom Strom abhängt, versucht man, diesen möglichst konstant (unabhängig von anderen Faktoren) zu halten.
Ob Begrenzung oder nicht hängt doch nur von der Definition von Begrenzung ab. Eine ABSOLUTE begrenzung ist der Widerstand einfach nicht. Dreht man die Spannung hoch, dann wird auch der Strom höher. Irgendwann verabschiedet sich dann die LED. Eine Begrenzung in Abhängigkeit der Spannung ist es aber allemal. Zu LED ohne Widerstand an Spannungsquelle: Es stellt sich der Strom ein, der entsprechend der Kennlinie von der LED durchgelassen wird. Das Problem ist nur, dass unterhalb der Vorwärtsspannung der Strom nicht zum Licht machen reicht (oder zumindest kaum), und oberhalb reicht eine minimal höhere Spannung aus, um einen deutlich höheren Strom durchzulassen. Was die Sache noch schlimmer macht: LEDs haben einen negativen Temperaturkoeffizienten. Fließt also zu viel Strom wird die LED warm (is ja klar). Je wärmer aber die LED wird, desto kleiner wird ihr Widerstand. Dadurch fließt noch mehr Strom und die LED verabschiedet sich recht schnell. Dass die LED aber sofort hinüber ist, wenn man sie einfach an eine Spannungsquelle hängt stimmt auch nicht. Man killt sie halt sehr leicht, und auch ohne den Tot des Bauteils hat man sie mit hoher Wahrscheinlichkeit stark geschädigt. Also besser mit Widerstand betreieben. Zu: Der Strom ist bei einer Reihenschaltung überall gleich: Ja, es stimmt. Also lass dich jetzt nicht verwirren. Aber habt ihr schonmal an einen Stabdipol gedacht? Da ist der Strom am Rand geringer als in der Mitte. http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/versuche/04dipol/stromvert.htm In dem Link ist das mal beschrieben. Ich würde die Lampen durchaus als Reihenschaltung ansehen. Fraglich ist nur, wo die Stromquelle sitzt. Kommt halt darauf an, ob induktiv oder kapazitiv gekoppelt ist. Im Versuch ist ja induktiv gekoppelt so weit ich das seh. Also ist die Stromquelle in der Mittleren Lampe... Man kann aber auch erst mal auf einen simplen Stab ohne Lämpchen induktiv koppeln. Dieser ist dann ja ein Dipol, erzeugt also ein elektrisches Feld. Hält man jetzt den Stab mit den Lampen in etwas enfernung zu dem ohne lampen, so bekommt man das gleiche Ergebnis, allerdings wurde kapazitiv gekoppelt. Dann müsste man doch die "Spannungsquelle" an den Enden des Stabs mit den Lampen einordnen, oder? Sebastian
Also um zur allgemeinen Aufklährung etwas bei zu tragen, habe vor 10 minuten eine stink normale Diode an 2 V ( Netzgerät 30V, 5A ) ohne Vorwiderstand angeschlossen ( habe keine 3V Diode ) und wie ich es auch erwartet habe leuchtet sie schön vor sich her. Ich sage euch bescheid wenn sie stirbt, aber es wird sicher einige Jahre dauern:-) @Pit Hast du noch irgend welche Fragen?
Der Test geht weiter. Nach 20 min. wurde es langweilig und ich erhöhe die Spannung auf 3V --> die LED wird extrem hell und die analoge Stromanzeige des Netzgerätes klettert auf ca. 220mA. Aber nach 20 min. leuchtet das Biest immer noch! Jetzt will ich es entgültig wissen, ich erhöhe die Spannung auf 4 V die LED wird extrem dunkel, leuchtet aber noch, ich erhöhe langsam die Spannung --> bei ca. 7V blitzt die LED kurz auf und.... es war eine gute LED :-((( Was lernen wir daraus? Das eine LED nicht unbedingt einen Vorwiderstand braucht wenn die Spannung stimmt, auch wenn die Spannung etwas schwankt geht es immer noch. Es ist also ohne weiteres möglich eine LED ohne Vorwiderstand zu betreiben. Versuch macht kluch...
@Roland Danke für deinen Versuch ! Manchmal muss man's halt erst ausprobieren :-)
@Roland Schöner Versuch. Manchmal schafft man es auch, dass es die LED zerreisst, und der LED-Kopf davonfliegt. Und es stellt sich der typische Gallium-Arsenid-Geruch ein. Falls Du noch eine 2V-Diode übrig hast solltest Du die wieder bei 2V betreiben und den Minuspol der Diode mit dem Lötkolben erhitzen. Dann sieht man schön, warum ein Vorwiderstand doch Sinn machen kann.
Sicher macht der Widerstand Sinn, aber es geht auch ohne und das war auch die ursprüngliche Frage!
Ja, ja lieber Roland, gib Anfängern nur weiter so tolle Tips und sei auch noch stolz drauf. Soll Ihnen Ihr Zeug doch um die Ohren fliegen.
Roland hat doch voll und ganz Recht. Die Diode hat ihren Optimalen Strom (meist ja 20mA) bei ihrer Durchlassspannung Uf = 3V. Lege ich 3V an, fließen 20mA. Folglich funktioniert (theoretisch), wenn ich 3V an diese LED anliege. Dass sich die Durchlassspannung auch verändern kann, ist ja ein anderes Thema. Und hierfür brauch man halt den Vorwiderstand.
@Unbekannter Beweise doch das Gegenteil, ich habe einen einfachen Versuch gemacht um es nicht den Anfängern sondern solchen Leuten wie du, die meinen Ahnung zu haben die Realität vor die Augen zu führen.
Das ist doch das Dilemma: Die Unfähigkeit mancher Leute, nicht zwischen Laborversuch und praktischer Anwendung unterscheiden zu können. Da kann sich jeder raussuchen, wer wozu zählt. Man kann eine LED auch ohne Vorwiderstand betreiben! Ich werd' bekloppt!
>Man kann eine LED auch ohne Vorwiderstand betreiben! Klar geht das, man kann sie auch als Lichtdetektor benutzen. Nur, wie oft hat man die Vorwärtsspannung in irgendwelchen Schaltungen zur Verfügung? In einem 1,8V-System mag das ja noch gehen (Der Vorwiderstand entspräche dann wohl etwa den Widerstand der Zuleitungen). Jetzt weiß ich auch, warum so viele meiner neueren Unterhaltungsgeräte (DVD-Player etc) blau leuchten: Die arbeiten mit 3,3V, und man spart durch die Verwendung der blauen LED den Vorwiderstand. >Ich werd' bekloppt! Viel Spass dabei...
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.