Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz für 2-Farb Leuchtdiode


von Bruno F. (hdt)


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Hallo,

ich verwende die anhängende Schaltung. Könnte man die zwei Zenerdioden, 
die zum Schutz vor Spannungsspitzen beim Polaritätswechsel dienen, durch 
eine Bipolare Suppressordiode ersetzen?

von MiWi (Gast)


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Bruno F. schrieb:
> Hallo,
>
> ich verwende die anhängende Schaltung. Könnte man die zwei Zenerdioden,
> die zum Schutz vor Spannungsspitzen beim Polaritätswechsel dienen, durch
> eine Bipolare Suppressordiode ersetzen?

Wie soll da Überspannung entstehen wenn der Strom eh auf 20mA (bissi 
viel) begrenzt wird?

Wenn der Aufbau so grottig ist das durch Chaosverdrahtung verdacht auf 
sowas besteht: Verkabelung verbessern und nicht mit unbrauchbaren 
Methoden Symptome fixen die von ganz was anderem herkommen.

von TUTTIKALUTTI (Gast)


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Und ich habe bisher wenige / keine eine ? ca. 3.4V ? Bipolare 
Suppressordiode gesehen..

von Michael B. (laberkopp)


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Bruno F. schrieb:
> man die zwei Zenerdioden, die zum Schutz vor Spannungsspitzen beim
> Polaritätswechsel dienen, durch eine Bipolare Suppressordiode ersetzen?

Nein.

Die Z-Dioden sind völliger Murks.

Nutzlos, kontraproduktiv, Unsinn.

Es müsste WENIGSTENS ein Widerstand in den Zweig vor der LED.

Die ganz Schaltung mit LED vor der Last ist Murks. Wo kommt so ein 
Unsinn her ?

von Carypt C. (carypt)


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Im Elektronikkompendium gibt es eine Anleitung zu Led an 230V Kapitel 8. 
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

von Wf88 (wf88)


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> Nein.
> Die Z-Dioden sind völliger Murks.
> Nutzlos, kontraproduktiv, Unsinn.
> Es müsste WENIGSTENS ein Widerstand in den Zweig vor der LED.
> Die ganz Schaltung mit LED vor der Last ist Murks. Wo kommt so ein
> Unsinn her ?

Wieso Murks? Wenn die Last nur ein Widerstand sein soll? Wenn das ganze 
Teil eine 20mA Stromquelle werden soll?

von Thomas R. (thomasr)


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Wieso "LED vor der Last"? So wie das gezeichnet ist würden die LED nie 
angehen.....

von Michael B. (laberkopp)


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Wf88 schrieb:
> Wieso Murks?

Weil die direkte Parallelschaltung von Dioden nicht funktioniert.

Weder schützt die Z-Diode die LED vor Überspannung, sondern höchstens 
fliesst der für die LED bestimmte Strom auch im Normalbetrieb durch die 
Z-Diode.

Wenn man von einer +/-20mA Stromquelle (mit 60V Komplianz) fur die Last 
aus geht, dann fliessen sowieso immer 20mA durch die LRD, ganz ohne 
Z-Dioden, nie mehr, und die Spannung an der LED richtet sich nach deren 
Wünschen, z.B. 2.1V.

Nur wenn die LED kaputt geht (jemand haut mit dem Hammer drauf) wäre auf 
Grund der Reihenschaltung von Last und LED auch die Last aus.

Dan kann man mit Z-Dioden mit einer höheren Flussspannung als die der 
LED, also z.B. 3.6V, verhindern, dann fliesst bei kaputter LED der Strom 
immer noch durch die Last, nur eben dann durch die Z-Diode.

Dann hat die LED aber keinen Sinn mehr, denn sie dient nicht als Anzeige 
ob Strom durch die Last fliesst, der fliesst dann ja trotzdem, eben 
durch die Z-Diode, und die LED bleibt dunkel.

Keine Ahnung, wer sich solche Unsinnsschaltungen ausdenkt.

von slartibartfass (Gast)


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Ich glaube nicht, dass eine von den beiden Lösungen die LED zuverlässig 
schützen wird.

Warum?
Wir haben eine 2Farb-LED, die eine nicht lineare Kennlinie hat. Wenn die 
2 Farben hat, wird sich die Kennlinie im positiven Teil von dem im 
negativen Teil unterscheiden.

Jetzt kommt die parallel geschaltete Suppressordiode oder Zenerdiode ins 
Spiel, die die LED vor Überspannung schützen soll. Erst wenn man beide 
Kennlinien (Datenblatt) vorliegen hat, kann man die beiden Kennlinien 
übereinander legen und sehen, wie sich die Parallelschaltung verhält. 
Wenn der Knick der Schutzschaltung früher einsetzt als bei der LED, wird 
der Strom sich seinen Weg über die Schutzschaltung nehmen. Die LED wird 
dunkler oder bleibt aus.
Beim umgekehrten Fall wird bei einem ansteigen der Spannung zu viel 
Strom über die LED fließen. Die Schutzwirkung ist nutzlos und die LED 
verstirbt.

Jetzt noch mal zurück zu den 2 Farben. Da kann, durch die verschiedenen 
Durchlassspannungen in die eine Richtung eine Verdunkelung und in der 
anderen Richtung fehlender Schutz passieren.

Grüße
Slartibarfass

von Dietrich L. (dietrichl)


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Bruno F. schrieb:
> ich verwende die anhängende Schaltung

Es würde vielleicht helfen, wenn du beschreibst, was die Schaltung tun 
soll. Und was ist die "Last"?
Denn irgenwie macht das Ganze für mich keinen Sinn.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Schalte doch einfach einen 220R Widerstand parallel zu den LEDs, wenn 
die 20mA immer konstant sind, dann fallen auch immer 4,4V am 220R 
Widerstand ab, die du für die LEDs nutzen kannst.

Selbst wenn der Lastwiderstand Null Ohm beträgt, gehen die LEDs nicht 
kaputt. Es ist schließlich eine 20mA Konstantstromquelle.

von oszi40 (Gast)


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Gürtel + Hosenträger zur Sicherheit?
1. Eine LED ist keine Glühbirne, die bei weniger Spannung noch glimmt.
2. Deswegen sehe ich die hier noch wirkungslosen Z-Dioden als 
überflüssig, WENN der Strom auf ein verträgliches Maß begrenzt bleibt. 
Allerdings sollte man nie Bauteile an der Kotzgrenze mit maximalem Strom 
betreiben, falls es länger funktionieren soll.
3. Frage an TO ist eher, wie seine Strombegrenzung der LEDs 
funktionieren soll. Eigentlich reichen ein paar ausreichend 
spannungsfeste Vorwiderstände.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Michael B. schrieb:
> Wo kommt so ein
> Unsinn her ?

Von einem Lehrer aus der Schule. Das sieht man doch, dass dies eine 
Hausaufgabe ist.

von Forist (Gast)


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Bruno F. schrieb:
> Könnte man die zwei Zenerdioden,... durch eine Bipolare Suppressordiode
> ersetzen?

Traust du den LEDs nicht?

von DDT (Gast)


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von Bruno F. (hdt)


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Es ist eine Rot/Grün LED
DC Forward Current ist für beide Farben 30mA.
Pulse Forward Current ist für beide 100mA.
Reverse Voltage ist 5V.

Der Laststrom muss durch die LED und diese soll auch bei geringen 
Strömen weit unter 1mA schon sichtbar leuchten, was sie auch tut. Das 
gehört mit zur Funktionskontrolle.

Die Last ist eine galvanische Lösung, die sich wie bei jeder Elektrolyse 
auflädt und während des Umpolens eine entgegengetzte Ladung hat. Meine 
Überlegung ist, dass diese sich mit der umgepolten Spannung kurzzeitig 
addiert. Ich bin selber leider nicht in der Lage, dass mit 
Simulations-Software zu testen.

von Carypt C. (carypt)


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es mag ja sein, daß jede led nur 5V rückwärtsspannung verträgt, wie ich 
aber verstanden habe, ist ja für die ableitung dieser rückwärtsspannung 
eine diode zu verwenden, das kann aber auch eine light-emitting-diode 
sein. wie es im elektronikkompendium steht funktioniert das ja auch bei 
230V für ganz normale leds. man müßte halt den vorwiderstand so wählen, 
daß auch bei doppelter spannung eben keine überlast eintritt. außerdem 
wäre es noch von dem innenwiderstand der galvanikzelle abhängig wieviel 
ampere auftreten könnten. so vermute ich.

edit : ist denn bei der umpolung die schutzkleinspannung überschritten ?

: Bearbeitet durch User
von Max M. (Gast)


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Bruno F. schrieb:
> zum Schutz vor Spannungsspitzen beim Polaritätswechsel
Und wie sollte das passieren bei zwei antiparallelgeschalteten Dioden?

Die Leds schützen sich gegenseitig vor Rückwärtsspannungen die größer 
sind als die Vorwärtsspannung der jeweils anderen LED.

Die Schaltung ist sinnlos.
Aber natürlich kannst du beliebige sinnlose Bauteile dieser Schaltung 
hinzufügen, solange sie bei weniger als der LED Vorwärtsspannung nichts 
tun.

Sollte die Last allerdings jemals kleiner werden als 6K, wird ein Strom 
>10mA durch die LED fliessen und da wird es dann irgendwann ungemütlich, 
weil Du gegen Überstrom garnichts tust.

von Wolfgang (Gast)


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slartibartfass schrieb:
> Erst wenn man beide Kennlinien (Datenblatt) vorliegen hat, kann man
> die beiden Kennlinien übereinander legen und sehen, wie sich die
> Parallelschaltung verhält.

So weit, so gut

> Wenn der Knick der Schutzschaltung früher einsetzt als bei der LED, wird
> der Strom sich seinen Weg über die Schutzschaltung nehmen. Die LED wird
> dunkler oder bleibt aus.

falsch dimensioiert

> Beim umgekehrten Fall wird bei einem ansteigen der Spannung zu viel
> Strom über die LED fließen. Die Schutzwirkung ist nutzlos und die LED
> verstirbt.

Bleibt die Frage, wieviel Strom verträgt die LED und wo kommt soll der 
Überstrom herkommen - Totalversagen der Strombegrenzung?

von Wolfgang (Gast)


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Bruno F. schrieb:
> Meine Überlegung ist, dass diese sich mit der umgepolten Spannung
> kurzzeitig addiert.

Alle deine Bauteile befinden sich in einem Stromkreis und in einem 
Stromkreis fließt überall der selbe Strom. Wenn deine Strombegrenzung 
ihren Namen zu recht trägt, kann der Strom nicht über die 20mA 
ansteigen.

Deine Baustelle ist nicht die Überspannung der LEDs, sondern die 
Charakterisierung der Strombegrenzung.

von HildeK (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Bleibt die Frage, wieviel Strom verträgt die LED und wo kommt soll der
> Überstrom herkommen - Totalversagen der Strombegrenzung?

Details über die Schaltungsteile 'Strombegrenzung auf 20mA' und 
'Polaritätswechsel' kennen wir nicht.
Z.B. kann ein Labornetzteil mit einstellbarer Strombegrenzung auch mit 
einem kleinen Ausgangskondensator bei hohen Leerlaufspannungen einen 
Strompeak verursachen, wenn die LED angeklemmt wird. Nur nützt da eine 
Spannungsbegrenzung parallel zur LED nichts.

von Stefan F. (Gast)


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Die Spannung an der LED hängt von der LED selbst und von der Stromstärke 
ab. Sie wird wohl irgendwo zwischen 2 und 3 Volt liegen.

Eine "Überspannung" kann da nur auftreten, wenn die LED defekt ist. Dann 
ist es aber schon zu spät, sie schützen zu wollen.

Zu viel Strom ist viel eher denkbar, nämlich wenn die Last unerwartet 
viel Strom aufnimmt. Dagegen können die Zenerdioden helfen, wenn man den 
rosa gezeichneten Widerstand ergänzt. Dadurch erhöht sich allerdings der 
Spannungsabfall in der Schaltung von etwa 2 Volt auf etwa 3,4 Volt. Der 
"zu viele" Strom fließt an der LED vorbei durch die Zenerdioden.

Eine andere Möglichkeit wäre, die Stromstärke in dem gesamten Stromkreis 
zu begrenzen, zum Beispiel mit 
https://www.mouser.de/datasheet/2/849/cl20m45-2840878.pdf Das Bauteil 
gehört dann aber in Reihe zur LED, nicht parallel.

von Bruno F. (hdt)


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Carypt C. schrieb:
> es mag ja sein, daß jede led nur 5V rückwärtsspannung verträgt, wie ich
> aber verstanden habe, ist ja für die ableitung dieser rückwärtsspannung
> eine diode zu verwenden, das kann aber auch eine light-emitting-diode
> sein. wie es im elektronikkompendium steht funktioniert das ja auch bei
> 230V für ganz normale leds. man müßte halt den vorwiderstand so wählen,
> daß auch bei doppelter spannung eben keine überlast eintritt. außerdem
> wäre es noch von dem innenwiderstand der galvanikzelle abhängig wieviel
> ampere auftreten könnten. so vermute ich.
>
> edit : ist denn bei der umpolung die schutzkleinspannung überschritten ?

Danke Carypt C.
Den Artikel im elektronikcompendium werd ich mir ansehen. (Ich habe auch 
schon anderswo was gelesen.)
Die Schutzkleinspannung wird nicht überschritten, jedenfalls ist das mit 
dem Multimeter nicht messbar und über mehr verfüge ich nicht.
Es ist aber auch wesentlich komplizierter, denn die Spannung nach der 
Strombegrenzung wird durch die Anreicherung der Elektrolyse immer 
niedriger und geht sogar runter bis auf unter 10V. Das muss ja so sein, 
weil die Strombegrenzung dem sinkenden Widerstand in der Elektrolyse was 
entgegensetzen muss. Sicher bin ich nur in dem Punkt, dass eine 
kapazitive Last am Ausgang dieser Andordnung nicht gut für die 2-Farb 
LED ist.

von Stefan F. (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Eine andere Möglichkeit wäre, die Stromstärke in dem gesamten Stromkreis
> zu begrenzen

... falls man der bereits vorhandenen Strombegrenzung nicht traut.

von Tobo M. (chipi)


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von DDT (Gast)


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von Michael B. (laberkopp)


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DDT schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Nutzlos, kontraproduktiv, Unsinn.
>
> Richtig erkannt!

Also Unsinn für Unsinn, passt ja.

von Bruno F. (hdt)


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Dietrich L. schrieb:
> Bruno F. schrieb:
>> ich verwende die anhängende Schaltung
>
> Es würde vielleicht helfen, wenn du beschreibst, was die Schaltung tun
> soll. Und was ist die "Last"?
> Denn irgenwie macht das Ganze für mich keinen Sinn.

Dietrich L.
Das werde ich nicht tun, weil das nichts mit der Fragestellung zu tun 
hat.
Ich bitte um Verständnis. Ich mache hier für nichts Werbung. Ich frage 
nur nach einem technischen Detail.

von Bruno F. (hdt)


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Stefan F. schrieb:
> Die Spannung an der LED hängt von der LED selbst und von der Stromstärke
> ab. Sie wird wohl irgendwo zwischen 2 und 3 Volt liegen.
>
> Eine "Überspannung" kann da nur auftreten, wenn die LED defekt ist. Dann
> ist es aber schon zu spät, sie schützen zu wollen.
>
> Zu viel Strom ist viel eher denkbar, nämlich wenn die Last unerwartet
> viel Strom aufnimmt. Dagegen können die Zenerdioden helfen, wenn man den
> rosa gezeichneten Widerstand ergänzt. Dadurch erhöht sich allerdings der
> Spannungsabfall in der Schaltung von etwa 2 Volt auf etwa 3,4 Volt. Der
> "zu viele" Strom fließt an der LED vorbei durch die Zenerdioden.
>
> Eine andere Möglichkeit wäre, die Stromstärke in dem gesamten Stromkreis
> zu begrenzen, zum Beispiel mit
> https://www.mouser.de/datasheet/2/849/cl20m45-2840878.pdf Das Bauteil
> gehört dann aber in Reihe zur LED, nicht parallel.


Stefan F.

Der Link zu dem Diotek LED-Treiber ist sehr interessant. Dieses Bauteil 
ist mir bisher entgangen. Danke sehr!

Der von Dir rot eingezeichnete Widerstand ist tatsächlich in der 
Schaltung (sogar an zwei Stellen) schon immer Standard. Allerdings 
dachte ich dabei immer an den Schutz der Kontakte des verwendeten 
Miniaturrelais, damit die nicht kleben.

Danke für Deine Information.

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