led's mit vorwiderstand einzeln, ok seriell mit vw auch möglich?

[c. m. (Gast)]

anfängerfrage :)

ich habe mir bei ebay led's bestellt (wweiß, 20ma, Uf=3.2V) und dazu 
passende widerstände (0.25W 470 Ohm) um die led's mit je einem 
vorwiderstand an 12V (ext. festplatten netzteil 12V 2A, muss noch testen 
ob geregeltes netzteil) betreiben zu können.

beim rumrechnen muss ich nun feststellen das ein realtiv großer haufen 
energie an den widerständen verbraten wird.

12V(in) - 3.2V(led) = 8.8V(r)
8.8V / 0.02A = 440 Ohm(vorwiderstand) (470 -> nächster wert, soweit ok)

8.8V * 0.02A = 0.176W (verlust am widerstand - unerwünscht)
3.2V * 0.02A = 0.064W ("verlust" an der led)

jetzt dachte ich mir man könnte doch versuchen mehrere led's seriell zu 
schalten und die (massig vorhandenen) 470 Ohm widerstände parallel um 
einen niedrigeren gesamtwiderstand zu erreichen.

bei 3 led's seriell und 4 r's parallel würde dann herauskommen:

12V(in) - 3 * 3.2V(led) = 2.4V(r)
2.4 / 0.02A = 120 Ohm(vorwiderstand)

4 * 1 / 470 Ohm = 1 / 0.00851, kehrwert = 117.5 Ohm(parallel)

verbrauch:
    2.4V * 0.02A = 0.048W (verlust an den parallelwiderständen)
3 * 3.2V * 0.02V = 0.192W ("verlust" an den 3 led's)

das sähe vom verbrauch am widerstand in relation zur leuchtleistung 
schon besser aus, aber was mich wundert ist das ich ja prinzipiell NUR 
led's ohne vorwiderstand verwenden könnte - das wäre die logische 
weiterführung des umstandes das die anzahl led's immer größer und der 
dazugehörige vorwiderstand immer kleiner wird.
mir ist klar das led's ab U(flusspannung) sehr gut leitend werden und 
ohne vorwiderstand praktisch einen kurzschluss verursachen der sie 
zerstört... aber was ist der unterschied zwischen einer led an 470 Ohm 
und 3 led's an 120 Ohm wenn die led's bei 3.2V leitend werden? im 
endeffekt hängen doch die widerstände praktisch, da die led's nun 
leitend sind "alleine" im stromkreis.

ich glaube rechnerisch ist die seriellschaltung der led's ok, aber was 
übersehe ich da praktisch? mir kommt das spanisch vor :/

[Uwe (Gast)]

> aber was übersehe ich da praktisch?

Den negativen Temperaturkoeffizienten der LED

[Stefan (Gast)]

>> aber was ist der unterschied zwischen einer led an 470 Ohm
>> und 3 led's an 120 Ohm wenn die led's bei 3.2V leitend werden

das die 3 LED's bei 9,6V leitend werden ?

[Christian (Gast)]

Mit dem konkreten Anwendungsfall der LED habe ich nur wenig Erfahrung, 
jedoch scheint mir die Problemstellung eine Frage der Einstellung des 
Arbeitspunktes zu sein. Hierzu sind ein paar Grundprinzipien zu 
beachten, welche natürlich immer von den Anforderungen der konkreten 
Anwendung abhängen.

1. Die Lichtstärke Iv einer LED ist abhängig von dem Stromfluss IF.

2. Bei anliegender Flussspannung UF stellt sich ein Stromfluss IF ein. 
Dieser Zusammenhang stellt die klassische Diodenkennlinie dar. Hierbei 
ist zu erwähnen, dass dieser Zusammenhang einer nicht zu 
vernachlässigenden Fertigungsstreuung unterliegt. Im Datenblatt werden 
diese auch meist ausgewiesen, jedoch wird oftmals in erster Näherung nur 
die Nominaldaten verwendet, bei der Dimensionierung müssen jedoch u.U. 
auch Toleranzen mit betrachtet werden (Anwendungsfallabhängig!).
Bsp. Nominalkenndaten der LED IF = 20mA @UF = 3.2V;
LED1 aus Charge x hat Kenndaten IF = 20mA @UF = 3.4V
LED2 aus Charge y hat Kenndaten IF = 20mA @UF = 2.8V

An diesem Beispiel wird auch klar, warum man LEDs bevorzugt mit einer 
Stromquelle betreibt, um eine definierte Lichtstärke zu erreichten - da 
Iv ~ IF und UF fertigungsbedingt streut!

Oftmals ist die Realisierung einer Stromquelle jedoch zu aufwendig und 
gar nicht notwendig, so dass man den Arbeitspunkt mit einem 
Vorwiderstand einstellt, jedoch hierbei nicht die Fertigungstoleranzen 
berücksichtigt und streng genommen eine Arbeitspunkteinstellung nur 
Näherungsweise möglich ist, da eine LED ein nichtlineares Verhalten 
aufweist.
Bei einer Anwendung, in der mehrere LEDs lokal nahe beieinander liegen, 
kann das dazu führen, dass einige LEDs heller erscheinen als andere.