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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Anzeige mit Transistoren


Autor: Stefan S. (stefan_s63)
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Hallo,

ich habe aus Langeweile eine kleine Spielerei mit LEDs betrieben. Nichts 
aufwendiges, aber damit lässt sich den ein oder anderen Apple Jünger 
verärgern.

Die derzeite Ansicht beinhaltet 2 Zustände. Es soll evtl. eine 3. noch 
hinzukommen, auf der einmal der "Apple" heile, und danach abgebissen 
ist.

Verbaut werden für dieses Aufkommen

ca. 380 grüne LEDs 5mm 20mA 2,4V
ca.  45 rote  LEDs 5mm 20mA 1,9V

Nun suche ich nach einer geeigneten Spannungsversorgung. Nach meiner 
Berechnung liegt der Verbrauch etwa ~ 20W.
Die LEDs werden auf mehreren Platinen (100x160 RM2,54) angelötet.
Die LEDs in einer Spalte sind durch die Streifenrasterplatinen parallel 
geschaltet (bei gleicher Farbe).

Das Netzteil sollte einigermaßen Spannungsstabil sein. Ich sehe kein 
Problem darin, wenn das Netzteil nicht die vollen 2,4V für die grünen 
LEDs liefert.

Eine andere Möglichkeit wäre, die LEDs in Reihe zu schalten, jedoch wird 
es dann wieder recht aufwendig, die Platinen dafür zu bearbeiten 
(Leiterbahnen unterbrechen.


Hier das Bild als Anhang. Die µC interne Dateianhang Funktion macht mit 
Chrome bei mir ein paar Probleme -.-

http://img62.imageshack.us/img62/4346/androidc.gif

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Stefan S. schrieb:
> Ich sehe kein Problem darin, wenn das Netzteil nicht die vollen 2,4V für
> die grünen LEDs liefert.

Ich schon.

> Eine andere Möglichkeit wäre, die LEDs in Reihe zu schalten,

Es gibt nur einen guten Weg, die Reihenschaltung.
LED: Mehrere LEDs zusammenschalten

> Nach meiner Berechnung liegt der Verbrauch etwa ~ 20W.

Plus die Verluste in der Ansteuerung. (Vorwiderstand oder 
Konstantstromquelle)

Autor: Stefan S. (stefan_s63)
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Hallo Alexander,

ich hab mir gerade selbst auch ein paar Gedanken noch einmal gemacht. 
Hatte bei meiner Suche kaum bis garkeine Netzteile gefunden. Problem 
wird einfach der enomre Strom sein.

Ich habe es nun wie folgt lösen können.

Spannungsversorgung 24V. 10 grüne LEDs inkl. Schutzwiderstand an einen 
Strang. Kleine Spannungsverluste sind zu verkraften! Da die LEDs sowieso 
sehr hell sind.

Bei den roten LEDs habe ich jeweils 14 Stück inkl. Schutzwiderstand 
geplant. 13 bzw 12 würden dort besser hinhauen, aber somit kann ich mich 
auf weniger Stormkreise beschränken. Wie auch oben, eine max. Helligkeit 
ist nicht zwingend erwünscht.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Stefan S. schrieb:
> Spannungsversorgung 24V. 10 grüne LEDs inkl. Schutzwiderstand an einen
> Strang.

Besser nur 9 Leds nehmen, sonst fällt ja keine Spannung am Vorwiderstand 
ab.

> Bei den roten LEDs habe ich jeweils 14 Stück inkl. Schutzwiderstand
> geplant.

1,9V * 14 = 26,6V
Das funktioniert nicht, nimm 11 Stück.

Du kannst auch ein Netzteil mit 48V nehmen, dann sind es entsprechend 
weniger Kreise.

Autor: Klaus (Gast)
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Stefan S. schrieb:
> Nun suche ich nach einer geeigneten Spannungsversorgung. Nach meiner
> Berechnung liegt der Verbrauch etwa ~ 20W.

Universal Notebook Netzteil 50W manche einstellbar von 12V bis 18V, 
andere auch bis 25V.


MfG Klaus

Autor: Stefan S. (stefan_s63)
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Mir fiel gerade ein, dass ich evtl. noch ein Steckernetzteil im Keller 
liegen haben könnte. War damals ein Fehlkauf, hab anstatt einem 12V od. 
24V Netzteil (bin mir da grad nicht mehr sicher), ein 15V erwischt mit 
2A und Stabilisiert.

Würde zur Not zu meinen 20W Verbrauch (1/3 Leistung abgezogen vom 
Netzteil um es nicht unter Volllast zu betreiben ^^). Aber der Tip mit 
dem Notebook Netzteil ist gut. Habe gerade schon einige gefunden mit 50W 
und 19V. Mal schauen, ob ich auch noch was richtung 24/25V finde. 
Ansonsten besitzte ich noch ein paar Hutschienen Netzteile die 
normalerweise in Verteilerkästen kommen. Aber das wären dann die 
unschönen Lösungen ;) von daher kommt mir ein Steckernetzteil bzw 
Notebook Netzteil sehr entgegen.

An Alexander, ich hätte eine Frage bezüglich deiner Aussage, das evtl. 
keine Spannung am Widerstand mehr abfällt.

Wenn ich 10 LEDs mit 2,4V an 24V betreibe. Müsste ich rein theoretisch 
0V mit einem Widerstand killen. Wenn nun ein Widerstand in die Schaltung 
eingebaut wird, der aufgrund seines Wertes 1V in Wärme umstetzt, dann 
setzt er doch auch ca 1V in Wärme um, wenn 10 LEDs dran sind. Oder wird 
der Widerstand auf komischer Weise bei einer Reihenschaltung 
übersprungen? Eigentlich nicht. Wie bereits gesagt, die Lichtstärke wäre 
nicht das Problem.

Ich hab zum Glück noch ein bisschen Zeit, bis ich die Schaltung 
aufgebaut habe. Ich muss erst einmal warten, bis meine Elektronikladung 
vollständig hier eintrifft. 1000LEDs in den benötigten Farben hab ich 
hier schon rumlliegen. Nur happert es noch an Lötplatinen, die noch auf 
der Reise sind. Es werden mal eben 12 Platinen für die LEDs benötigt xD


EDIT: Bei ebay gibts Ersatznetzteile für das Apple PowerBook. Hat 24V 
und 45W.  Das wäre ein bisschen Ironie zu meiner Anzeige xD

Autor: Klaus (Gast)
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Stefan S. schrieb:
> Wenn ich 10 LEDs mit 2,4V an 24V betreibe. Müsste ich rein theoretisch
> 0V mit einem Widerstand killen.

Du musst das anders sehen. Eine LED muß mit konstantem Strom betrieben 
werden. Wenn dein Netzteil eine konstante Spannung liefert, muß man 
dahinter eine Konstantstromquelle schalten und dann deine Last, die LED. 
Eine "Konstant"Stromquelle kann auch ein Widerstand sein. Je höher der 
Widerstand im Vergleich zum Innenwiderstand deiner LED ist, desto 
konstanter ist dein Strom. Leider erfordert ein großer Widerstand bei 
vorgegebenem Strom, Gevatter Ohm sei verflucht, auch eine große 
Spannung. Eine große Spannung mit dem großen Widerstand verbraucht aber 
auch große Leistung, Schande über James Watt.

Worum es geht, ist einen akzeptablen Kompromiss zwischen Stromkonstanz 
und Leistungsverbrauch zu finden. Ein Daumenwert ist, am Vorwiderstand 
läßt man etwa genausoviel Spannung abfallen wie an der Last. In deinem 
Beispiel also 5 LEDs und 600 Ohm bei 0,02A (ich hoffe mein 
Taschenrechner ist um die Zeit noch richtig wach). Von diesem Ansatz 
kann man natürlich abweichen, du bist der Chef des Lötkolbens. Die 
Gefahr ist, daß unter bestimmten Bedingungen wie z.B. Temperatur den 
Anteil des negativen Widerstandes in einer LED den Anteil deines 
positiven (Vor)Widerstandes überwiegt, und Magic Smoke aufsteigt.

Neunmalkluge werden einwenden, dann nimm eine aktive Stromquelle. Und 
sie haben recht. Das Verhältniss halbe/halbe Vorwiderstand zu Last läßt 
sich massiv verbessern. Leider läßt die Physik noch kein stromsteuerndes 
Bauteil zu, daß nicht entweder eine anständige Spannung am Eingang 
braucht (FET) oder ohne Spannungsdifferenz an seinen steuernden 
Ausgängen (bipolar Transistor) auskommt. <OT> Da gehen unsere 
Steuergelder nach CERN um schwarze Löcher zu basteln, statt das wir uns 
einen idealen Transistor bestellen </OT>

Zurück zu deinen Überlegungen. 0 Ohm ist sicher ein hauch zu klein. 
Finde einen Kompromiss, mit dem du leben kannst. Eine aktive 
"Strombremse" auch geschaltet ist sicher möglich. Wenn aber die 
Herstellung der Bauteile dieser Konstantstromquelle mehr Energie 
erfordert, als du einsparen kannst, denk ein zweites Mal nach.

MfG Klaus

<OT> Kann man gegen senile Bettflucht eigentlich eine Kur beantragen ? 
</OT>

Autor: Michael Schikora (schiko)
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Stefan S. schrieb:
> 425 LEDs..

Solche Spielereien lob ich mir.
Für meine ~2000 LEDs Spielerei vor 1 Jahr sah lag mein Kompromiss
bei 10:1 (LED-Spannungsabfall:Widerstand-Spannungsabfall)
Bei rot würde ich 10 LEDs und 56-120 Ohm nehmen
und für grün 12 oder 13 bei gleichem Widerstand,
und ich wette Du siehst keinen Helligkeitsunterschied.

Klaus schrieb:
> <OT> Kann man gegen senile Bettflucht eigentlich eine Kur beantragen ?
> </OT>
<OT>Braucht man nicht, das Gebrüll der Vögel heilt am Morgen</OT>

Autor: Phibedy (Gast)
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Ein netzteil mit einstellbarer strombegrenzng und regelbarer Spannung 
würde das Problem lösen. Ich weiß jedoch nicht in welche Preiskategorie 
das bei ca. 60 Watt fallen wird, jedoch könnte man dies auch für weitere 
Projekte benutzen.

lg Philipp

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Phibedy schrieb:
> Ein netzteil mit einstellbarer strombegrenzng und regelbarer Spannung
> würde das Problem lösen. Ich weiß jedoch nicht in welche Preiskategorie
> das bei ca. 60 Watt fallen wird, jedoch könnte man dies auch für weitere
> Projekte benutzen.

Die Strombegrenzung nützt dir hier aber nichts da mehrere Stränge von 
Leds parallel liegen, du braucht dann pro Strang einen Vorwiderstand 
oder eine Stromquelle.

Autor: Phibedy (Gast)
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Wieder etaws dazugelernt ;-),
dann wird man wohl 7 cent pro reihe in einen resistor investieren müssen 
=?

Autor: Stefan S. (stefan_s63)
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So, hier meine neue Skizze.

Vorerst werde ich mein teurer Siemens Netzteil dort anschließen mit 
einer konstanten Spannung von 24V.

Es ist nun so vorgesehen.

Strang: grüne LEDs / 9Stk + Widerstand /(Ersatz-LED ist ein Widerstand 
mit 120R, falls ein Strang nicht ausreichend LEDs hat)

Strang: rote LEDs / 11Stk + Widerstand / (Ersatz-LED ist ein Widerstand 
mit 90R(E24)/100R(E12), falls ein Strang nicht ausreichend LEDs hat)

Abgesichert werden die Stränge mit je einer Feinsicherung. Vermutlich 
aber max. pro Platine eine Feinsicherung für alle Stränge. Weiß ich noch 
nicht genau, hab einiges an Material davon noch rumfliegen.

Über die Strombegrenzung der Feinsicherung bin ich mir noch nicht im 
klaren. Würde T25mA ausreichen? Oder am besten wie in meine Skizze alles 
mit 100/125mA T/F ausrüsten.

Wie gesagt, das mit den Sicherungen ist meine eigene Konstruktion. 
Eigentlich würde 1 Sicherung für alles reichen, aber da genug hier 
rumfliegt, wollte ich die auch gerne mit nutzen, in dem ich unten eine 
ganze Leiste anlege.

http://img839.imageshack.us/img839/4531/schaltskizze.png


P.S. Weiß einer, wieso das anhängen von Dateien mit Chrome nicht 
funktioniert? Mir fehlt dort irgendwie der Upload Button. Kann Datei 
anwählen, aber das wars dann auch schon.

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