Guten Abend an alle,
ich bin Christian, 16 Jahre alt und komme vom schönen Bodensee.
Ich habe in meiner Freizeit gerade das Basteln von kleinen Schaltungen
entdeckt, konkret versuche ich gerade eine kleine Schaltung, mit 3x SMD
LEDs zu bestücken.
Bei der Suche nach SMD LEDs wird man von der Vielfältigkeit nahezu
erschlagen, wobei ich jetzt Nichia als einen der führenden Hersteller
ausgemacht habe :)
Das mit dem Vorwiderstand verstehe ich jedoch noch nicht so genau, und
hoffe daher dass hier jemand so lieb ist und mir da etwas auf die
Sprünge helfen kann :)
Ich habe eine 12V Spannungsquelle und habe mich nun einfach mal für die
Nichia NS2W757AT 25 lm entschieden.
(http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/SMD-LEDs/Nichia-NS2W757AT-25lm-weiss.html)
Im Kurz-Datenblatt wird die LED mit 35mA, 65mA und 120mA bei jeweils
2,77V, 2,85V und 3,0V angegeben.
Für die Berechnung des Vorwiderstands habe ich die 120mA@3,0V genommen.
Daraus folgt (vr=Vorwiderstand):
Uvr=12V-(3x3,0V)
Uvr=3,0V
=>
Rvr=3,0V/0,12A
Rvr=25 Ohm
Nun habe ich im Internet gelesen, dass man gerne einen etwas höheren
Widerstand nehmen kann/soll und die kleinen Schwankungen bei der LED
nicht sichtbar seien.
Wenn ich jetzt aber schon nur 30 Ohm nehme, und in die Formel U=R*I
einsetze, (30R*0,12A=3,6V) fallen am Vorwiderstand doch schon 3,6V ab,
und somit bleiben für die 3 LEDs nur noch jeweils 2,8V übrig statt den
3,0V!?
Somit würden die LEDs nur noch mit 25 lm statt 42 lm leuchten, und der
Strom wäre doch ebenfalls nur noch 65mA statt 120mA. Das wiederum
beeinflusst doch auch wieder den Vorwiderstand, da der Strom in der
Reihenschaltung doch überall gleich ist? Somit wäre doch auch der
Widerstand nicht mehr passend ausgelegt!? :(
Irgendwie verstehe ich das nicht :(
Ganz einfach, siehe LED. Nimm eine Konstantstromquelle.
"Daraus erkennt man, dass der Vorwiderstand umso besser als
Konstantstromquelle wirkt, je höher der Spannungsabfall über diesem ist.
Eine echte Konstantstromquelle mit aktiven Elementen (Transistoren)
erreicht den gleichen Effekt mit deutlich weniger Spannungsabfall."
Vielen Dank für deine Antwort.
Dass die Konstantstromquelle die optimale Lösung ist habe ich bereits
gelesen. Es gibt jedoch so viele Einträge und Tutorials im Internet, die
nur den Vorwiderstand beinhalten. Das scheint ja nicht grundlegend
verkehrt zu sein?
Darum würde ich diese Thematik gerne verstehen, warum dies so gemacht
wird, warum ich jedoch auf mein oben geschildertes "Problem" stoße?
Hallo,
für einen Anfänger ist die Frage wirklich gut!
Du hast gegoogelt, ins Datenblatt geschaut und
Dir auch wirklich Gedanken gemacht.
Leider machen dies viele hier nicht...
Zur Frage:
Es lässt sich garnicht absolut "exakt" berechnen!!!
Falls Du genauer rechen willst, kannst Du Dein Ergebnis aus der ersten
Rechnung verwenden um alles nocheinmal auszurechnen. Es wird dann immer
genauer.
Widerstände gibts aber eh nur in bestimmten Größen.
Man kann sie aber kombinieren, dazu gibts 'ne App die hilft:
http://www.veith.net/e12calc.htm
Hintergrund:
Der LED-Strom (wie bei allen Dioden) berechnet sich nach der
"Shockley-Gleichung" (https://de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung)
I = e**(U/25mV) - 1
I = 12V - Rv/I - 3 x U
Man kann diese Formel nicht auflösen weil ein U immer im Exponent stehen
wird und das andere nicht!
In der Mathematik nennt man das eine "transzendente" Gleichung.
Also nicht verrückt machen lassen;-)
VG aus Bayern
Christian99 schrieb:> Wenn ich jetzt aber schon nur 30 Ohm nehme, und in die Formel U=R*I> einsetze, (30R*0,12A=3,6V) fallen am Vorwiderstand doch schon 3,6V ab,> und somit bleiben für die 3 LEDs nur noch jeweils 2,8V übrig statt den> 3,0V!?
erstens sind die Spannungsangaben im Datenblatt nur Pi mal Daumen Werte.
Und zweitens fließt über den etwas größeren Vorwiderstand nicht mehr der
gleiche Strom (120mA was zu 3,6V am Vorwiderstand führen würde) sondern
halt etwas weniger. Wenn du den Vorwiderstand 20% größer machst, dann
wird der Strom halt ungefähr 20% geringer und der Spannungsabfall am
Widerstand bleibt ungefähr gleich (weil die Dioden eine relativ steile
Kennlinie haben, bei der sich die Spannung sehr wenig ändert, wenn der
Strom 20mA kleiner wird).
Christian99 schrieb:> 30R*0,12A=3,6V) fallen am Vorwiderstand doch schon 3,6V ab,
Hallo Christian,
nein, es fallen am Vorwiderstand weiterhin (etwa) 3 V ab, bei 30R
fließen jetzt aber nur noch 100mA. Damit geht der Leuchtstrom von 42lm
auf 100/120*42lm = ca. 35lm zurück (näherungsweise da Uf von etwa 3,0
auf geschätzt etwa 2,90V sinkt).
In erster Näherung geht man bei einer solchen Berechnung immer von
gleichbleibender Uf aus und stellt mit dem Vorwiderstand den Strom ein.
Was Du unbedingt bedenken solltest ist aber die Schwankungsbreite von
Uf.
Und: Bei diesen Stromstärken und dieser Genauigkeit und der geringen
Anzahl von LEDs vergiss mal die Konstantstromquelle - auch wenn sie der
formell richtige Ansatz sein könnte (Nichts gegen Dich Falk!).
rgds
Errata:
Statt Rv/I muss es natürlich Rv*I heissen!
T'schuldigung...
Also komplett: I = e**(U/25mV) = 12V - Rv*I - 3*U
@christian99:
>Wenn du den Vorwiderstand 20% größer machst, dann>wird der Strom halt ungefähr 20% geringer
Da das ganze nichtlinear ist täuscht hier das (Schätz-)Gefühl viel zu
stark!
Genau wie zB beim Umfüllen von Wasser aus einem eckigen in ein
zylinderförmiges Gefäß.
Dabei ist dort das Volumen nur quadratisch mit dem Radius, hier ist die
Spannug im Exponent! Da wird das Bauchgefühl gefährlich für die LEDs.
Der Trick an der Sache ist, dass die LED sich immer ihre Flussspannung
nimmt, die sich nur leicht mit dem Strom verändert.
Ansonsten schluckt sie quasi jeden Strom, den man ihr gibt, bis zum
Hitzetod, wenn es zuviel ist. Deshalb braucht es eine "Ansteuerung" den
Strom zu begrenzen, eine Konstantstromquelle oder einen Vorwiderstand.
D.h. Wenn Du statt mit 25 Ohm mit 30 Ohm rechnest, dann lässt Du die
Spannung erstmal gleich (12v - 3x3v) und schaust dann ob noch etwa 120mA
dabei rauskommen. Wenn deutlich weniger musst vielleicht mit der
niedrigeren Flussspannung neu rechnen (12v-3x2,8v).
@Christian99 (Gast)
>Darum würde ich diese Thematik gerne verstehen, warum dies so gemacht>wird, warum ich jedoch auf mein oben geschildertes "Problem" stoße?
Dann lies den Artikel LED, dort steht praktisch alles drin.
Christian99 schrieb:> Das mit dem Vorwiderstand verstehe ich jedoch noch nicht so genau,
Dioden haben eine Flussspannug, die relativ konstant ist.
Ge-Diode 0.3V, Si-Diode 0.7, IR- 1.2,
RoteLED 2.1 grüne 2.4 und weiße 3.0.
Mit dem Vorwiderstand wird die überschüssige Spannung vernichtet.
Also wird erstmal die Versorgungsspannung um diese Flussspannuns
reduziert, hier 12V-3x3 ergibt 3.0 Volt. Je nach gewünschter Helligkeit
wählt man nun den Strom und damit den Widerstand.
Du hast dir für die ersten Versuche m.E. extreme Teile ausgesucht. 1
normale LED mit 20mA und 4.5/4.8 aus 3 AA-Zellen oder 4 Akkus sind da
günstiger.
Jedenfalls viel Erfolg!
Wie kommst du jetzt speziell auf 30 Ohm. Diesen Wert gibt es zwar, aber
erst in der E24-Reihe. Warum nimmst du nicht 27 Ohm. Dieser Wert ist
viel näher an deinem errechneten Wert und es gibt ihn bereits in der
E12-Reihe.
Salut.
Wenn du alle leds n reihe schaltest addieren sich wie gesagt die
flussspannungen der leds. Somit bleibt nur noch wenig "restspannung" die
du mit dem widerstand verbraten kannst. Wenn du die 3leds parallel
schaltest und jeder einen eigenen widerstand spendierst, hast du eine
höhere spannung "übrig" und der widerstand wird bei gleichem strom
größer. Das hat den Vorteil, dass die prozentuale abweichung zum
nächsten widerstand in der e-Reihe kleiner ist. Außerdem verteilt sich
der Gesamtstrom der drei leds über die drei Widerstände, d. H. sie
müssen jeweils weniger leistung vertragen können.
Der nachteil ist, dass du ein wenig mehr platz und zwei zusätzliche
widerstände brauchst.
Mfg
Valentin
Christian99 schrieb:> Dass die Konstantstromquelle die optimale Lösung ist habe ich bereits> gelesen. Es gibt jedoch so viele Einträge und Tutorials im Internet, die> nur den Vorwiderstand beinhalten. Das scheint ja nicht grundlegend> verkehrt zu sein?
Ein Vorwiderstand ist der einfachste Versuch, einen Konstantstrom für
den Betrieb der LED zu erzeugen. Je hochohmiger der Innenwiderstand
dieser Konstantstromquelle, umso stabiler ist der Strom bei Schawnkungen
der Lastspannung.
Ich habe das im Beitrag "Re: Flussspannung LED" mal
kurz vorgerechnet...
Stefan Salewski schrieb:> So eine hohe Schwachsinnsdichte sieht man selbst hier selten.
Es ist eigentlich nicht schwachsinnig, sondern nur ungünstig
dargestellt. Natürlich wäre für die Konstanz des Stromes ein
Vorwiderstand pro LED super, das habe ich ja eben vorgerechnet.
Aber das mit den Abweichungen ist tatsächlich nicht fertiggedacht, denn
die E-Reihen sind so abgestuft, dass prozentual eben immer (annähernd)
gleiche Abstände zwischen den Werten sind. Man wird also mit der selben
E-Reihe sicher keine "näherliegenden" hochohmige Widerstände finden.
Lothar M. schrieb:> Aber das mit den Abweichungen ist tatsächlich nicht fertiggedacht,
Und das hier:
>Außerdem verteilt sich der Gesamtstrom der drei leds über die drei >Widerstände,
d. H. sie müssen jeweils weniger leistung vertragen können.
Und bei 12V Betriebsspannung und 3.6 V Durchlassspannung die Differenz
in einem Widerstand zu verbraten, wenn man eh 3 LEDs einsetzten will,
das wäre schon etwas, wo ich wirklich mal für ein Verbot durch Brüssel
wäre :-)
Stefan Salewski schrieb:> Und das hier:>> Außerdem verteilt sich der Gesamtstrom der drei leds über die drei>> Widerstände, d. H. sie müssen jeweils weniger leistung vertragen>> können.
Aua, das ist tatsächlich eine wilde Kausalkette und sollte mal mit P=UI
nachgerechnet werden...
Warum denn alles so kompliziert.
- Die LED darf nicht mit einem zu hohen Strom betrieben werden
- Mit einem Vorwiderstand in Reihe senkt man den Strom ab
- Wenn Du keinen passenden Widerstand hast, dann nimm eher einen
höheren, weil Du eher etwas weniger Strom als zu viel durch Dein Bauteil
leiten möchtest.
Nach all den komischen Vorschlägen noch einer von mir: Wenn Du wirklich
mal nachgucken willst wieviel das ausmacht und denkst es wäre angebracht
haargenau den Wert zu Treffen, dann schalte doch einen 10k/50k Poti
parallel zu Deinem 27 oder 33 Ohm Widerstand aus der E12 Reihe und dreh
den langsam runter. Guck Dir das einfach mal an ob Du da überhaupt etwas
erkennst.
Chris F. schrieb:> dann schalte doch einen 10k/50k Poti> parallel zu Deinem 27 oder 33 Ohm Widerstand aus der E12 Reihe und dreh> den langsam runter.
Parallel?
Dann schliesst Du den 33 Ohm Widerstand am einen Anschlag des Potis
kurz. Damit wird das Poti und/oder eine/mehrere Leds zerstört.
Gruß, Stefan
Stefan K. schrieb:> Chris F. schrieb:>> dann schalte doch einen 10k/50k Poti>> parallel zu Deinem 27 oder 33 Ohm Widerstand aus der E12 Reihe und dreh>> den langsam runter.>> Parallel?> Dann schliesst Du den 33 Ohm Widerstand am einen Anschlag des Potis> kurz. Damit wird das Poti und/oder eine/mehrere Leds zerstört.>> Gruß, Stefan
Deswegen sagte ich ja "langsam", zum Ausprobieren ob sich das Licht
verändert.
Wenn Du das auf die Spitze treiben willst, dann noch einen 100 Ohm in
Reihe mit dem Poti.
Hi Christian,
schön daß du da für dich was interessantes gefunden hast, was dir Spaß
macht. Weiter so.
Ich mache das schon etwas länger und auch beruflich,
aber ebenfalls am Bodensee.
Da ich die Jugend immer sehr gerne unterstütze, kannst dich gerne melden
falls du mal was brauchst.
Gruß,
Markus
Christian99 schrieb:> Guten Abend an alle,> Somit würden die LEDs nur noch mit 25 lm statt 42 lm leuchten, und der> Strom wäre doch ebenfalls nur noch 65mA statt 120mA. Das wiederum> beeinflusst doch auch wieder den Vorwiderstand, da der Strom in der> Reihenschaltung doch überall gleich ist? Somit wäre doch auch der> Widerstand nicht mehr passend ausgelegt!? :(>> Irgendwie verstehe ich das nicht :(
Wie Du siehst verstehen das viele andere auch nicht. Aber es lohnt nicht
für eine erste Bastlerei eine Doktorarbeit des Forums abzurufen.
Wie auch immer... wenn Du das nächste mal hier aufschlägst dann bereite
Deine Fragen ebenso gut vor, Du wirst neben ein paar guten Antworten
auch viel Vergnügen mit dem angerichteten Chaos haben (wenn Dir diese
Art der Unterhaltung zugänglich ist)
Grüße
MiWi
