www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED-Schutzschaltung


Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich plane eine Art Raumbeleuchtung, für die ich eine große Anzahl con 
LED gleichzeitig betreiben will (gleichmäßige Lichtverteilung über eine 
große Fläche). Dazu werde ich ca 70 LED benötigen (20mA, 3,4Vf). Mein 
Plan ist es, 5 LED-Stränge mit je 12 LED mit 40V zu treiben. Die 
Steuerung und der Treiber sind soweit kein Problem, allerdings stellt 
sich mir folgende Frage:

Wenn eine der 12 LED aus einer Reihe ausfällt (=Kurzschluss), bekommen 
die restlichen LED zu viel Spannung ab, so dass es nicht lange dauert, 
bis auch diese ausfallen. Kennt jemand eine Möglichkeit, die LEDs zu 
schützen? Im Falle eines Ausfalls einer LED  darf die ganze Reihe ruhig 
ausgeschaltet werden - Hauptsache, die anderen LEDs werden nicht 
zerstört.

Besten Dank und viele Grüße,
Munir

Autor: Karadur (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

für jede Gruppe eine Stromquelle.

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Karadur,

das ist mir soweit klar. Jede Gruppe, also je 12 LED, werden mit eigenem 
Treiber betrieben. Mein Problem ist das Verhalten der LEDs innerhalb 
einer Gruppe.

Ich habe z.B. gedacht, man könnte je eine LED an das Gate eines 
Transistors schalten, so dass der Transisor Low geht, wenn die LED 
durchbrennt. Die Source des Transisotrs steuert einen Eingang eines 
NANDs, so dass der NAND über einen weiteren Transistor die Stromzufuhr 
zur gesammt Gruppe abschaltet, sobald eine LED ausfällt. Das heißt aber, 
ich brauche 10 NANDs für die gesammte Schaltung (und so einfach 
funktioniert diese Schaltung auch wieder nicht - sie wird praktisch ein 
wenig komplizierter). Wenn's einfacher geht, würd's mich freuen.

Autor: Einer wie Keiner (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
evtl kannst Du Dir die schaltung sparen, indem Du die LED's nicht voll 
ansteuerst. sprich vorwiderstand oder eine LED mehr. dann kann mal eine 
kaputt gehen (was led's nach meiner erfahrung nicht tun). Nachteil ist 
natürlich, dass es etwas dunkler wird, aber da der mensch ein eher 
logarithmischen helligkeitsempfinden hat, fällt diese leichte abdunklung 
nur wenig auf, wenn überhaupt.

Autor: Simon (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also jede einzelne LED zu überwachen, da kanns du auch gleich jede LED 
einzeln treiben.

Ich würde eine Konstantstromquelle vorschlagen, der ist egal wie viele 
LED's dran hängen, es fliesst immer der eingestellte Strom. Damit kann 
auch im Fall, dass eine LED kurzschliesst der Strom nicht zu hoch 
werden.

Ich hab zwar keinen Bauplan an der Hand der 40V liefert, aber schau doch 
mal im Elektronik-Kompendium bei den Stabilisierungsschaltungen:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/index.htm#4

oder Google nach Konstantstromquelle und LED

Autor: Frank (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mich macht etwas stutzig, warum ne LED ihr Leben mit nem Kurzschluss 
beenden sollte. Wenn mir mal ne LED abgeraucht ist, dann immer mit ner 
Unterbrechung. Ansonsten würd ich ne einfache Sicherung in jeden Strang 
einbauen bevor ich da komplizierte Elektronik reinbastel.

bye

Frank

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Simon wrote:
> Ich würde eine Konstantstromquelle vorschlagen, der ist egal wie viele
> LED's dran hängen, es fliesst immer der eingestellte Strom. Damit kann
> auch im Fall, dass eine LED kurzschliesst der Strom nicht zu hoch
> werden.

Ich habe eine Konstantspannungsquelle für jeden Strang, den ZXSC400 von 
Zetex. Eine Schaltung, um 40V zu bekommen, habe ich auch. Meine 
Befürchtung ist, dass durch das Druchbrennen einer LED die Spannung auf 
den anderen LEDs in der Reihe zu groß wird, was diese dann evtl. 
zerstört. Ich bin mir aber noch nicht einmal sicher, wie viel erhöhte 
Spannung ausmacht.

Danke und Gruß,
Munir



Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Frank wrote:
> mich macht etwas stutzig, warum ne LED ihr Leben mit nem Kurzschluss
> beenden sollte. Wenn mir mal ne LED abgeraucht ist, dann immer mit ner
> Unterbrechung.

Dachte ich. Wenn ich mich irre, freut mich das. Das würde natürlich sehr 
viel Arbeit ersparen.

> Ansonsten würd ich ne einfache Sicherung in jeden Strang
> einbauen bevor ich da komplizierte Elektronik reinbastel.

Wie kann so eine Sicherung aussehen? Der Strom ist mit dem ZXSC400 bei 
20mA geregelt, die Spannung für den gesamten Strang stabilisiert auf 
40V.

Danke und Gruß,
Munir



Autor: Harti (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Immer merken:
LEDs ist der Strom wichtig.
Nicht die Spannung.

Autor: Dirk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Munir Husseini
Die Konstantstromquelle nimmt doch für dich die Spannung passend zurück.
Da brauchst du weiter nichts zu tun.

Autor: Michael U. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Karadur hatte doch die Antwort gegeben.

Ein (Konstant-)Stromquelle läßt einen konstanten Strom durch den 
Lastwiderstand fließen, egal wie groß dieser ist. Sonst wäre es ja 
keine...

Wenn die Stromquelle also so dimensioniert ist, daß sie 20mA liefert, 
fließen die theoretisch von 0 Ohm (Kurzschluß) bis unendlich Ohm 
(Leitung offen). Leitung offen ist theoretisch, weil dann ja die 
Spannung unendlich groß sein müßte.

Praktisch also von 0 Ohm bis zu einer Last, wo der Spannungsabfall den 
Regelbereich der Stromquelle erreicht.

Wenn Du z.B. 40V zur Verfügung hast und eine übliche Schaltung benutzt, 
braucht die z.B. zur Funktion 5V. Damit bleiben die 20mA zwischen 0V und 
35V an der Last konstant. Also von keiner LED bis zu 10 LED (mit Deinen 
Werten der LED) fließen immer 20mA.

Der Regel-Transistor der Stromquelle muß maximal 0,02A * 40V = 0,8W 
Verlustleistung vertragen.

Schaltungen für einfache Stromquellen gibt es ausreichend im Netz.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210253.htm
als Beispiel.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Michael

> Schaltungen für einfache Stromquellen gibt es ausreichend im Netz.

Oder einfach einen LM317 nehmen. Einfacher und genauer gehts nimmer.

MFG
Falk

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielen Dank für Eure Antworten, wenn ich sie Zusammenfassem komme ich zu 
folgendem:

- Erhöhte Spannung auf einer LED macht nichts aus - LED werden nur durch 
zu viel Strom, aber nicht durch zu Viel Spannung zerstört (zumindest bis 
zu einem gewissen Level).

- Unter der Bedingung, dass der Strom geregelt ist, brauche ich mir 
keine Sorgen machen, dass eine LED ausfällt, weil das unwahrscheinlich 
ist (dann wäre es auch egal, ob LED als Kurzschluss oder Unterbrechung 
kaputt geht).

- Also heißt das, ich kann einfach einen handelsüblichen LED-Treiber 
(Hochsetzteller mit Stromregelung) nehmen und 12 statt nur einer LED 
dranklemmen (und dabei die Bauelemente R,C,L dementsprechend 
dimensionieren).

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann hat mir der Thread hier 
wirklich weitergeholfen.

Vielen Dank,
Munir

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Munir Husseini

> - Erhöhte Spannung auf einer LED macht nichts aus - LED werden nur durch
> zu viel Strom, aber nicht durch zu Viel Spannung zerstört (zumindest bis
> zu einem gewissen Level).

Falsch! Wenn die Spannung über einer LED erhöht wird, steigt der Strom 
exponentiell und kann die LED schnell ins Nirvana befördern.

> - Unter der Bedingung, dass der Strom geregelt ist, brauche ich mir
> keine Sorgen machen, dass eine LED ausfällt, weil das unwahrscheinlich
> ist (dann wäre es auch egal, ob LED als Kurzschluss oder Unterbrechung
> kaputt geht).

Komischer Satz. Wenn du eine Stromquelle für mehrere LEDs in 
Reihenschaltung verwendest, führt ein Kurzschluss einer oder mehrerer 
LEDs nicht zu einem Ansteigen des Stroms. Wobei LEDs selten einen 
Kurzschluss bilden, wenn sie den Geist aufgeben.

> - Also heißt das, ich kann einfach einen handelsüblichen LED-Treiber
> (Hochsetzteller mit Stromregelung) nehmen und 12 statt nur einer LED
> dranklemmen (und dabei die Bauelemente R,C,L dementsprechend
> dimensionieren).

Wenn der Stromregler (Schaltregler) genügend Ausgangsspannung erzeugen 
kann, dann ja.

MFG
Falk

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk wrote:
> Falsch! Wenn die Spannung über einer LED erhöht wird, steigt der Strom
> exponentiell und kann die LED schnell ins Nirvana befördern.

Dewegen wird der Strom durch den Triber ja geregelt.

> Komischer Satz. Wenn du eine Stromquelle für mehrere LEDs in
> Reihenschaltung verwendest, führt ein Kurzschluss einer oder mehrerer
> LEDs nicht zu einem Ansteigen des Stroms. Wobei LEDs selten einen
> Kurzschluss bilden, wenn sie den Geist aufgeben.

Natürlich gibt es nicht mehr Strom. Die Spannung war ja eben meine 
Sorge, aber anscheinend habe ich mir da unnötige Sorgen gemacht.

> Wenn der Stromregler (Schaltregler) genügend Ausgangsspannung erzeugen
> kann, dann ja.

Genau, das muss ich natürlich beachten. Wobei ich das so verstehe, dass 
die Beschaltung (L,C) die Ausgangsspannnung des Hochsetzteller 
bestimmen.

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Munir Husseini

> > Falsch! Wenn die Spannung über einer LED erhöht wird, steigt der Strom
> > exponentiell und kann die LED schnell ins Nirvana befördern.

> Dewegen wird der Strom durch den Triber ja geregelt.

Trotzdem war deine Aussage falsch. Wen die Spannung die DIREKT über der 
LED anliegt sich erhöht, dann steigt der Strom exponentiell. Bitte das 
nicht verwechslen mit der (Gesamt)spannnung, die über LED + 
Vorwiderstand anliegt.

> Genau, das muss ich natürlich beachten. Wobei ich das so verstehe, dass
> die Beschaltung (L,C) die Ausgangsspannnung des Hochsetzteller
> bestimmen.

Naja, da gibts schon noch eine wenig mehr. Wieviel Strom/Spannung 
verträgt der Leistungsschalter? Welches minimale/maximale Tastverhältnis 
kann der Regler verarbeiten?

MFG
Falk


Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk wrote:
> @ Munir Husseini
>
>> > Falsch! Wenn die Spannung über einer LED erhöht wird, steigt der Strom
>> > exponentiell und kann die LED schnell ins Nirvana befördern.
>
>> Dewegen wird der Strom durch den Triber ja geregelt.
>
> Trotzdem war deine Aussage falsch. Wen die Spannung die DIREKT über der
> LED anliegt sich erhöht, dann steigt der Strom exponentiell. Bitte das
> nicht verwechslen mit der (Gesamt)spannnung, die über LED +
> Vorwiderstand anliegt.
>
>> Genau, das muss ich natürlich beachten. Wobei ich das so verstehe, dass
>> die Beschaltung (L,C) die Ausgangsspannnung des Hochsetzteller
>> bestimmen.
>
> Naja, da gibts schon noch eine wenig mehr. Wieviel Strom/Spannung
> verträgt der Leistungsschalter? Welches minimale/maximale Tastverhältnis
> kann der Regler verarbeiten?
>
> MFG
> Falk

Hallo Falk,

danke für die Erläuterungen. Du hast Recht, das sind Sachen, die ich auf 
jeden Fall auch beachten muss. Da es mir in diesem Thread um eine 
Schutzschaltung für die LED ging (bzw. ob diese notwendig ist), wollte 
ich die restlichen Aspekte der Gesamtschaltung nicht zu sehr ausführen 
(obwohl sie natürlich durchaus bis zu einem gerwissen Grad mit 
betrachtet werden müssen).

Um es (vorerst) abzuschließen: wenn ich eine Schaltung wie im Anhang 
baue, brauche ich mir keine Gedanken um eine "Schutzschaltung" für jede 
einzelne LED machen, richtig?

Vielen Dank,
Munir

Autor: Michael U. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

bei mir würde das etwa so aussehen wie im Anhang aussehen.

Die 51 Ohm Emitterwiderstände legen den Strom fest.
R = (Uled [die an der Basis] -Ube) / I

Bei roter LED mit Uf = 1,6V und Transistor mit Ube 0,6V wären es eben 
1,6V-0,6V = 1V / 20mA = 50 Ohm.

Eingangsspannung dürfte bei 24V Trafo bei ca. 32V unter Last liegen, 
Spannungsabfall an der Schaltung ist minimal ca. 1,5V, ich würde also 
mit nötiger Regelreserve maximal 7 LED mit Uf = 3,7V in einen Zweig 
hängern.

Der BD242 o.ä. ist nur so dick, damit er im Kurzschlußfall die 
Verlustwärme (32V * 20mA = 0,65W) ohne Zusatzkühlung los wird.

Wenn der Kram noch gesteuert werden soll, einen npn (Uce min. 40V !!!) 
zwischen Basiswiderstand und - einfügen, 3,3k Basiswiderstand und ab an 
den AVR oder ähnlich.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Michael U. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Uuuups, da fehlte der Anhang...

Autor: Janosh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
-Ich habe z.B. gedacht, man könnte je eine LED an das Gate eines
-Transistors schalten, so dass der Transisor Low geht, wenn die LED
-durchbrennt.
Warum so kompliziert Mensch.

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael U. wrote:
> Hallo,
>
> bei mir würde das etwa so aussehen wie im Anhang aussehen.

Hallo Micahel,

tausend Dank für diesen Tip. Das macht meine Sache wesentlich 
einfacher/günstiger.

Schöne Grüße,
Munir

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Janosh wrote:
> Warum so kompliziert Mensch.

Genau das ist doch meine Frage...

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Munir Husseini

> Um es (vorerst) abzuschließen: wenn ich eine Schaltung wie im Anhang
> baue, brauche ich mir keine Gedanken um eine "Schutzschaltung" für jede
> einzelne LED machen, richtig?

Ja.

MfG
Falk

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk wrote:
> @ Munir Husseini
>
>> Um es (vorerst) abzuschließen: wenn ich eine Schaltung wie im Anhang
>> baue, brauche ich mir keine Gedanken um eine "Schutzschaltung" für jede
>> einzelne LED machen, richtig?
>
> Ja.
>
> MfG
> Falk

Hallo Frank,

vielen Dank. Ich denke, ich bin jetzt ein ganzes Stück weiter. Michaels 
Ansatz gefällt mir sehr gut. Durch die weiteren Ausführungen in diesem 
Thread hat sich mein Verständnis in Sachen LED treiben entschieden 
verbessert.

Viele Grüße,
Munir

Autor: Falk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mein Name ist zwar Falk und nicht Frank, aber seis drum ;-)

Das mit der Stromquelle kann man noch vereinfachen. Nimm nen LM317 + 1 
Widerstand. Schaltung ist im Datenblatt.

MFG
Falk

Autor: Munir Husseini (zuluu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk wrote:
> Mein Name ist zwar Falk und nicht Frank, aber seis drum ;-)

Oh je. Ich war wohl sehr in Gedanken... tut mir leid.

> Das mit der Stromquelle kann man noch vereinfachen. Nimm nen LM317 + 1
> Widerstand. Schaltung ist im Datenblatt.

Ah, jetzt versteh ich, was Du mir schon vorher sagen wolltest. Der LM317 
ist deutlich kleiner als der Transistor und die Schaltung ist sehr 
einfach. Dann stabilisiere ich die Spannung für alle Stränge auf 35V und 
benutze in jedem Strang einen LM317 zum Stromregeln.

Vielen Dank und Gruß,
Munir


Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.