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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED nur mit Spannungsregulierung ?


Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Hallo,

ist es möglich LED ohne widerstände zu treiben ?

Überall werden LEDschaltungen mit Vorwiderstände gezeigt die den Strom 
begrenzen.
Wenn ich aber die Spannung mit einem LM317 auf ca. 2.1V begrenze, gehen 
mir die LEDs, obwohl ich keinen Vorwiderstand oder eine Strombegrenzung 
habe so weit ich weiß nicht kaputt.
Ich will viele LEDs (ca. 50) ohne Widerstände ansteuern.
Anbei ein Ausschnitt aus dem Schema ...
Die LEDs werden durch den HC573 auf 0V runtergezogen.

Der Vorteil liegt darin das ich die Lichtstärke aller LEDs mit Hilfe der 
Spannung durch den Poti ändern kann und nicht jede LED einzeln 
austauschen muss.

Sieht da jemand ein problem oder ein Nachteil ?

... und sagt mir bitte nicht das Widerstände billiger sind als der 
lm317, denn darum geht es nicht.

Danke im Vorraus.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Mit einer Spannung kannst Du an einer Diode nichts einstellen! Eine 
(Leucht-)Diode hat eine weitgehend konstante Flussspannung, die sich 
zwar mit dem Strom minimal ändert, aber es ist trotzdem der STROM, der 
die Musik macht! Und genau deswegen braucht eine LED eine *STROM*quelle 
zur Versorgung und keine Spannungsquelle. Ein Vorwiderstand macht nichts 
anderes, als einen bestimmten Arbeitspunkt der Strom-Spannungs-Kennlinie 
einstellen. Eine ohne Vorwiderstand an einer höheren Spannung als der 
Flussspannung betriebene LED wird zwar zunächst leuchten, aber nach 
relativ kurzer Zeit wird sie das unwiderruflich nicht mehr tun!

Merke: Bei einer LED stellt man die Helligkeit über den Strom ein.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Toto Loto wrote:

> Sieht da jemand ein problem oder ein Nachteil ?

Ja:
- Bauteiltoleranzen
- Temperaturtrift
usw.

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Worin besteht ueberhaupt der Grund duer das Vorhaben? Du hast ausserdem 
offensichtlich den Anhang vergessen. Es gibt LEDs mit bereits 
integriertem Vorwiderstand btw.

Michael

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Toto Loto (Firma totoloto AG ;)) (totoloto133)

>ist es möglich LED ohne widerstände zu treiben ?

Ja, wenn amn eine Konstantstromquelle benutzt.

>Überall werden LEDschaltungen mit Vorwiderstände gezeigt die den Strom
>begrenzen.

Aus gutem Grund, oder?

>Wenn ich aber die Spannung mit einem LM317 auf ca. 2.1V begrenze, gehen
>mir die LEDs, obwohl ich keinen Vorwiderstand oder eine Strombegrenzung
>habe so weit ich weiß nicht kaputt.

Dann weisst du vieles nicht.

>Ich will viele LEDs (ca. 50) ohne Widerstände ansteuern.

Warum? Sind Widerstände so teuer?

>Anbei ein Ausschnitt aus dem Schema ...
>Die LEDs werden durch den HC573 auf 0V runtergezogen.

Anhang fehlt.

>Der Vorteil liegt darin das ich die Lichtstärke aller LEDs mit Hilfe der
>Spannung durch den Poti ändern kann und nicht jede LED einzeln
>austauschen muss.

Kein Anhang.

>Sieht da jemand ein problem oder ein Nachteil ?

Viele.

MFg
Falk

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Wenn Du den Strom bei einer LED nicht begrenzt kann es Dir passieren, 
dass sie halt kaputt geht oder einfach zumindest ueberproportional viel 
frisst... aber ich hoffe dass Dir das klar ist.

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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anbei der Anhang etc...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael G. (linuxgeek)

>frisst... aber ich hoffe dass Dir das klar ist.

Ist es nicht.

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Toto Loto (Firma totoloto AG ;)) (totoloto133)

>Dateianhang: led.pdf (9,5 KB, 4 Downloads)

Die Schaltung geht nur, wenn du jeder LED einen Vorwiderstand 
spendierst. Dann kannst du über die variable Spanung aus dem LM317 den 
Strom regulieren.

Ähhh, Moment. Dein IC ist ziemlich sinnlos, weil alle Eingänge fest 
liegen. Oder werden die in realen Anwendungsfall angesteuert?

MfG
Falk

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Danke für die schnelle Antwort.
Ich habe eine rote led die ganze Nacht über mit 2.5V gegen 0V betrieben, 
die ging mir nicht kaputt. Leider konnt ich nicht den Durchlaufsstrom 
messen geht da mein Messgeräte zu ungenau sind.

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Ja der HC573 wird später über ein Bus angesteuert sowohl auch die LE und 
OE pins. ;)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Toto Loto (Firma totoloto AG ;)) (totoloto133)

>Ich habe eine rote led die ganze Nacht über mit 2.5V gegen 0V betrieben,
>die ging mir nicht kaputt. Leider konnt ich nicht den Durchlaufsstrom
>messen geht da mein Messgeräte zu ungenau sind.

Du bist ja ein ganz toller Spezialist. Nix messen, aber alls OK. Mal 
ganz zu schweigen von anderen Effekten, die du nicht mal ansatzweise 
ahnst. Du kannst der versammelten Masse ruhig mal glauben.

MFG
Falk

Autor: JensG (Gast)
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er benutzt doch den 573 als Vorwiderstand ;-)

Autor: Bobby (Gast)
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Ich kann mich irren, aber in dem Fall wirkt das IC als Strombegrenzung, 
oder ?

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Ich glaube es euch auch, sonst würde ich ja nicht nachfragen.
... Bin mir halt nicht sicher.
Welche anderen effekten meinst Du denn ?

Eine andere Frage: Warum kann ich die Leuchtstärke über die Spannung 
ändern wenn das eigentlich nur über den Strom geht ?

Ich frage nach weil bisher mir noch keine LED kaputt gegangen ist. ???
Ich hatte wohl nur Glück.

Mfg
 TOTO @ LOTO

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Bobby (Gast)

>Ich kann mich irren, aber in dem Fall wirkt das IC als Strombegrenzung,
>oder ?

Sicher, aber ob das a) so gut und b) ausreichnend ist, ist eine andere 
Frage. So ein HC hat typisch 30 Ohm, kann aber bei 125C bis auf 100 Ohm 
hochgehen. Alles ziemlich niedrig. Ich würde wenigstens 150..220 Ohm 
nehmen wollen.

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Toto Loto (Firma totoloto AG ;)) (totoloto133)

>Welche anderen effekten meinst Du denn ?

Änderung der Flussspannung durch Temperatur und Alterung.

>Eine andere Frage: Warum kann ich die Leuchtstärke über die Spannung
>ändern wenn das eigentlich nur über den Strom geht ?

Das hängt beides zusammen, aber eben stark nichtlinear, weil es halt ne 
Diode ist.

>Ich frage nach weil bisher mir noch keine LED kaputt gegangen ist. ???

Erstens sind die bisweilen recht robust und zweitens siehts man die 
Schädigungen nicht immer sofort.
>Ich hatte wohl nur Glück.

Das auch.

MFG
Falk

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Laut meinen Datenblatt sink/source die Ausgänge von hc573 +-20mA.
Also warm ist er dabei nicht.
Es scheint mir nicht das ich den IC stresse.

Welche anderen Effekten hast Du denn gemeint ?
Ist diese Schaltung auf Dauer Todbringend für IC oder LED ?

Mfg TOTO

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Hab es gelesen.
Danke

Autor: JensG (Gast)
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LED's sind bis zu einem gewissen grad überlastbar ohne sichtbare Folgen 
(bis es dunkel wird - dann ist es sichtbar).
Wenn Du die 2,5V gegen Masse gemessen hast, dann hat dir der 573 zum 
Glück verholfen mit seinem Ein-Widerstand - dieser wirkt wie ein 
Vorwiderstand. Wenn die von Falk angegebenen 30Ohm angenommen werden, 
und der Strom wäre 33mA, dann haste ein sattes Volt Spannungsabfall - 
also nur noch 1,5V an der Diode (wie ein Vorwiederstand eben). Wenn du 
die Led's direkt an Masse legen würdest bei 2,5V, dann werden die 
weeeeeiiiiit heller leuchten - aber nur für ganz kurze Zeit :-)

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Hmmmmmmmmmm.
Wenn ich nun einen Vorwiderstand von 150-220 Ohm voransetzte dann fällt 
mir doch die Spannung/Strom bzw. Helligkeit doch noch weiter runter.
Ich will aber die Helligkeit so angepasst an den LEDs wie nur möglich 
einstellen.

Das die Schaltung untypisch ist, ist mir klar.
Kann ich nun die LED mit dem vom HC573 eingebauten Widerstände so 
treiben oder geht der mir der dann anstatt der LED Kaputt?

Mfg
Toto

Autor: yalu (Gast)
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Selbst wenn die LED durch Überstrom nicht sofort ihr Leben aushaucht,
reduziert der Betrieb außerhalb der Spezifikation ihre Lebensdauer.
Dies äußert sich darin, dass ihre Leuchtkraft über Tage, Wochen oder
Monate (je nachdem wie groß der Überstrom ist) langsam, aber stetig an
Leuchtkraft verliert. Diesen Effekt kannst du mit einem 24-h-Test gar
nicht feststellen.

Das Fehlen einer ordentlichen Strombegrenzung hat zusätzlich den
Effekt, dass die einzelnen LEDs in deiner Schaltung unterschiedlich
hell leuchten, insbesondere dann, wenn sie aus unterschiedlichen
Chargen stammen und damit leicht unterschiedliche Parameter aufweisen.

> Wenn ich nun einen Vorwiderstand von 150-220 Ohm voransetzte dann
> fällt mir doch die Spannung/Strom bzw. Helligkeit doch noch weiter
> runter.

Nein. Mit größeren Vorwiderständen kannst du gleichzeitig die Versor-
gungsspannung erhöhen und damit den LM317 zur Erzeugung der 2,1 V
wegoptimieren (und für das gesparte Geld einen Schwung Widerstände
kaufen ;-)). Allgemein kann gesagt werden: Je größer die Versorgungs-
spannung (und damit der für gleiche Helligkeit erforderliche
Vorwiderstand), umso stabiler ist der Strom und umso geringer die
Empfindlichkeit gegenüber Parametertoleranzen und Driften der LEDs.

Ein 100er-Pack Widerstände für's Hobby kostet übrigens gerade mal
einen Euro. Und viel Lötarbeit kannst du sparen, wenn du
Widerstandsnetzwerke anstelle von Einzelwiderständen nimmst.

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Ich bleibe aber im grünen Bereich der Spezifikation was die 
Durchlaßspannung entspricht. Laut Schaubild im Datenblatt müsste sich 
der entsprechende Strom von alleine einstellen.

Also ich habe nicht vor die LED mit Überspannung zu betreiben oder sie 
zu pulsen.

MfG
Toto

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Toto Loto wrote:
> Ich bleibe aber im grünen Bereich der Spezifikation was die
> Durchlaßspannung entspricht.
Wenn Du so überzeugt davon bist, alles richtig zu machen, warum fragst 
Du dann überhaupt hier?

> Laut Schaubild im Datenblatt müsste sich
> der entsprechende Strom von alleine einstellen.
Ach, welches Schaubild in welchem Datenblatt denn? Wenn da irgendwo ein 
Strom-Spannungs-Diagramm (Kennlinie) drin ist, dann solltest Du Dir 
dieses mal genauer ansehen. Irgendwo ist da die Flussspannung U_F 
eingezeichnet. Und wenn Du mal schaust, wieviel mehr Strom schon bei 
einer geringfügigen Spannungsänderung fließt, dann müsstest Du 
eigentlich schnell erkennen, dass das ohne strombegrenzende Bauteile 
nicht funktionieren kann, zumal die Flussspannung eben auch einer 
Exemplarstreuung unterliegt. Aber das haben andere ja alles bereits 
gesagt (anscheinend ohne Erfolg).

Mach also Deine eigenen Erfahrungen damit und sieh selbst, was dabei 
herauskommt...

Autor: Stephan (Gast)
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Man so begriffsstutzig wie du kann doch keiner sein?

Autor: i_h (Gast)
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Dein Problem ist folgendes: Idealisiert lässt die LED ab einer 
bestimmten Spannung alles durch was die Quelle an Strom hergibt.

Das heist du legst 1V an - es fließt garkein Strom
du gehst auf 1.5V - es fließt immernoch kein Strom
du gehst auf Durchlassspannung-0.01V - nach wie vor nix
und schließlich auf Durchlassspannung+0.01V - entweder bricht die 
Spannung an deiner Quelle ein, oder die LED frisst soviele Ampere wie 
die Quelle hergibt

Der Bereich in dem du dich bewegst ist der Übergang zwischen nicht 
leitend und leitend, da hat die LED selbst einen recht normalen 
Widerstand. Wenn deine Spannung aber nur ganz wenig drüber/drunter geht, 
geht sie entweder aus oder stirbt.

Desswegen Widerstand davor. Die LED lässt soviel Strom fließen, bis die 
Spannung in die Nähe der Durchlassspannung zusammenbricht (die bricht 
einzig und allein wegen dem Widerstand zusammen). Den dabei fließenden 
Strom kannst du aus dem Widerstand und der Differenz von 
Versorgungsspannung und Durchlassspannung berechnen.

Autor: Jankey (Gast)
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Nix aber, du hast Temp Drift & Herstellertoleranzen, wenns bei einer LED 
funktioniert heißt das nicht das es für 50 funktioniert ...

hm, also seitdem es LEDs gibt gibt es auch LED treiber ..
und du glaubst bei dir funktionierts ohne?

und selbst wenn es funktionieren würde ( was den LED hersteller zum 
Idioten Brandmarken würde was die Performance seiner LED betrifft ), 
dann würden die NIEMALS alle gleich hell sein...

Autor: yalu (Gast)
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'tschuldigung, wenn ich jetzt exkrementales Zeugs schreibe, komme
nämlich gerade vom Feierabendbier zurück. Aber  wenn einer schon Toto
mit Vornamen unt Loto mit Nachnamen heißt und für die Firma totoloto
arbeitet, mache ich mir eigentlich keine  Sorgen, dass der LED-Betrieb
auch mit reiner Spannungsregulierung funktioniert. Vorwiderstände und
Stromregelung sind doch eher etwas für Pessimisten, die immer davon
ausgehen, dass im Datenblatt nicht der "typ"-, sondern der "min"- oder
"max"-Wert zutrifft und die Sicherungen immer mir Faktor 2
dimensionieren. Aber diese Übervorsichtigen (ich oute mich hiermit
selber als einer von denen) werden doch niemals Lotto spielen :)

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Vielen dank i_h Du hast mir eine wirklich verständliche und 
nachvollziehbare Antwort geben! Aber auch den anderen die mir halfen.

Ich kann sehr wohl Schaubilder lesen (Johannes M. i) und es ist mir sehr 
wohl
bekannt das die Strom/Spannungs Verhältnisse doch meist (aber auch nicht 
immer) expotentiel sind. Schau es sie Dir den Anhang genau an ... und 
sag mir mehr.

Ich bin mir als Hobbyelektroniker selber nicht so sicher, deshalb frage 
ich lieber nach. Vielleicht gibt es noch ein Effekt den ich nicht kenne 
(Herstellerstreung, Temperaturdrift, Spannungsschwankungen)

Achja danke Stefan für dein Aburteil.

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Ops das war der falsche Anhang ...
Diesmal der richtige.

Autor: icke (Gast)
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Steht doch da:  5V INTERNAL RESISTOR.
Noch Fragen?

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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LOL, Nein.
Wirklich nicht mehr.

Hahahaha
Danke Dir

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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AUTSCH!

Autor: Toto Loto (Firma: totoloto AG ;)) (totoloto133)
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Ja genau
Suchst Du die kleinen Fehler ;)

Autor: Uwe Berger (boerge) Benutzerseite
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ok, ich will das Ausgangsthema nun nicht weiter aufleben lassen, da sich 
die Geschichte ja mit dem internen Widerstand aufgeklärt hat. Aber 
eigentlich habe ich eine ähnliche "Unsicherheit" bei einer Schaltung, 
die ich entwickelt habe und seit einiger Zeit real ohne Probleme 
betreibe:

http://www.bralug.de/wiki-common/images/f/f7/Cube_...

Hier werden die LEDs definitiv ohne Vorwiderstand betrieben. Unterschied 
zu dem ursprünglichen Problem des Threads ist, dass die LEDs gepulst 
werden. Wobei von den Transistoren Q1...Q3 bzw. Q13...Q15 jeweils nur 
einer duchgeschaltet sein kann und die Transtoren Q4...Q12 keiner bis 
alle durchschalten können.

Da ich nun nicht der Elekroniker bin und die Anzahl der LEDs noch 
erheblich erweitert werden soll (wobei auch in der Endausbaustufe eine 
LED von drei Transitoren angesteuert wird, wie auch in der vorliegenden 
Schaltung), bitte ich mal um die Anmerkungen der Fachleute...

Danke Uwe

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Uwe Berger (boerge)

>http://www.bralug.de/wiki-common/images/f/f7/Cube_...

>Hier werden die LEDs definitiv ohne Vorwiderstand betrieben. Unterschied
>zu dem ursprünglichen Problem des Threads ist, dass die LEDs gepulst
>werden.

Ändert am Problem wenig. Das ist eine der tausenden, halbseidenden 
Schaltungen die im Internet rumschwirren. Geht schon irgendwie, irgendwo 
wird sich schon ne Strombegrenzung einstellen. Mit solider 
Schaltungsentwicklung hat das aber nichts zu tun.

>Schaltung), bitte ich mal um die Anmerkungen der Fachleute...

Machs gleich richtig. Der "Aufwand" ist minimal.

LED-Matrix

MFG
Falk

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