Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Schaltung - Widerstände werden heiß


von chumbalum (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

ich baue gerade eine LED Platine mit einer großen Parallelschaltung aus 
80 LEDs (siehe Bild). Da ich hier noch ein altes 12V Netzteil rumfliegen 
hatte, wurden die Widerstände dementsprechend berechnet.

Bei den LEDs handelt es sich um UV LEDs mit 3,3V und 20mA.

Also die Rechnung

(12V - 3,3V) / 0,02A = 435 Ohm

Ich habe dann 470 Ohm 1/4W 1% Widerstände bestellt.

Mittlerweile habe ich die Hälfte der Schaltung fertig gelötet, jedoch 
werden die Widerstände im Betrieb schon sehr heiß. Rechnerisch müsste 
doch folgende Leistung an ihnen abfallen:

(12V - 3,3V) * (12V - 3,3V)/470 = 0,161W

was im Rahmen der 1/4W liegt.

Jetzt bin ich mir nicht sicher, was da noch für Faktoren reinfließen, 
die die Temperatur beeinflussen können. Wenn ich die Schaltung jetzt 
zuende löte, sollten doch nach wie vor die selben Leistungen an den 
Widerständen abfallen.

Da ein einzelnes Glied aus Widerstand und LED bei weitem nicht so heiß 
wird wie 40 Glieder, scheine ich etwas nicht beachtet zu haben.

Deswegen die Frage(n):

- Kann ich davon ausgehen, dass sich an der Temperatur nicht mehr viel 
ändert, wenn ich die restlichen LEDs fertig löte?

- Wenn doch, was wäre sinnvoller
* anderes Netzteil mit weniger Spannung und andere Widerstände benutzen 
um den Leistungsabfall zu minimieren
* Gleichohmige Widerstände mit höherer Leistung verbauen

Würde mich über Antworten freuen

Gruß,
chumbalum

von Ben _. (burning_silicon)


Lesenswert?

Eine Kerze alleine ist auch ziemlich schwach... aber stell mal 5.000 
Kerzen direkt nebeneinander... :)

Außerdem ists schade um den Strom. Bei 3,3V pro LED hätte man bei 12V 
immer drei in Reihe schalten können und so 2/3 des Stromverbrauchs 
eingespart, natürlich hätte man auch nur 1/3 der Wärmeentwicklung.

von chumbalum (Gast)


Lesenswert?

Hi,

danke für die Anregung. An die Wärmeentwicklung habe ich vorher garnicht 
gedacht ... jetzt hab ich den Salat. Ich denke, ich sollte die Schaltung 
nochmal überarbeiten. Vor allem weil die Widerstände direkt neben den 
LEDs sitzen ... das trägt ja nicht zu einer langen Lebenserwartung bei.

5V Betriebsspannung und neue Vorwiderstände wäre die einfachste Lösung, 
da es ziemlich Straight-Forward ist. Ob damit das Hitzeproblem gelöst 
ist, ist die andere Frage. Für eine Reihenschaltung mit je 3 LEDs macht 
es wahrscheinlich sinn, die Anzahl auf 72 LEDs zu reduzieren.

Ich werde mal schauen, wie ich weiter vorgehe.

Gruß,
chumbalum

von Andreas B. (bitverdreher)


Lesenswert?

Für eine Reihenschaltung mit je 3 LEDs macht
> es wahrscheinlich sinn, die Anzahl auf 72 LEDs zu reduzieren.

Warum 72? Nimm 78, dann hast Du 26 x 3 LEDs.

Verluste -> 3.3V x 0.02A x 76 = 5W in den LEDs sowie
(12-9.9)V x 0.02A x 26 = 1.1W in den Widerständen.

Vorher: 76 x (12-3.3)V x 0.02 = 7W in den Widerständen.

Mit 5V: 80 x (5-3.3)V x 0.02A = 2.7W in den Widerständen.

Am effektivsten ist somit die Lösung mit 12V und 3 LEDs in Reihe, wie 
von Ben schon  vorgeschlagen. Davon abgesehen brauchst Du dafür nur 1/3 
der Widerstände


Gruß
Andreas

von chumbalum (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Andreas,

ich werde 72 nehmen wegen der Anordnung auf der Streifenrasterplatine (9 
Spalten x 8 Reihen). Danke für eure Hilfe :)

Gruß,
Christian

von schräg (Gast)


Lesenswert?

Geschmackssache: die schrägen Widerstände könntest du auch rechts von 
der LED gerade anordnen.

von schräg (Gast)


Lesenswert?

ziehe meinen Einwurf zurück

von Andreas M. (elektronenbremser)


Lesenswert?

Du wirst  Belichtungsunterschiede bekommen, da der Abstand der Leds 
horizontal grösser ist als vertikal. Leds haben aber über den Umfang den 
gleichen Abstrahlwinkel. Horizontal könntest du, bei kleinem 
Abstrahlwinkel, nur durch Streulicht bestrahlte Flächen bekommen, 
vertikal könnte es passen. Bei grossem Winkel passt es horizontal aber 
vertikal überschneidet es sich und da wird stärker belichtet.
Ist eben Abhängig von Abstrahlwinkel und Abstand der Leds.

Puuuh, viel geschrieben auf dem Smartphone

Andreas

von Ein (Gast)


Lesenswert?

Ben _ schrieb:
> Bei 3,3V pro LED hätte man bei 12V
> immer drei in Reihe schalten können und so 2/3 des Stromverbrauchs
> eingespart, natürlich hätte man auch nur 1/3 der Wärmeentwicklung.

Wie kommst du auf 1/3 der Wärmeleistung? Man spart noch viel mehr:
1
3 x (1 LED + 435Ω) -> 3 x 174mW = 522mW
2
3 LED + 105Ω       -> 42 mW
Also mehr als einen Faktor 12. Dafür muss die Versorgungsspannung 
wesentlich stabiler gehalten werden und wegen der Variabilität der Vf 
ist der Strom durch die LEDs trotzdem lange nicht so gut definiert.
Zumindest sollte man den Spannungsabfall über dem Widerstand (und damit 
den Strom) mal kontrollieren.

von Edi R. (edi_r)


Lesenswert?

Ein schrieb:
> Wie kommst du auf 1/3 der Wärmeleistung? Man spart noch viel mehr:

Das ist aber nur die Verlustleistung in den Widerständen. Die 
Gesamtleistung, also das, was das Netzteil liefern muss, geht auf ein 
Drittel zurück.

von chumbalum (Gast)



Lesenswert?

Hi,

danke nochmal. Hier das Ergebnis. Stromsparend und kühl. Und danke 
Andreas für den Hinweis wegen der Belichtungsunterschiede - habe die 
Schaltung nochmal angepasst, sodass horizontal und vertikal die gleichen 
Abstände vorliegen.

Gruß,
chumbalum

von Ein (Gast)


Lesenswert?

Edi R. schrieb:
> Das ist aber nur die Verlustleistung in den Widerständen

Das hatte ich so verstanden.
Ob die Wärmeleistung des Netzteil dabei auch auf 1/3 sinkt, wage ich mal 
zu bezweifeln, da die meisten Netzteile bereits im Leerlauf Wärme 
produzieren. Und die in die LEDs gesteckte Leistung bleibt konstant und 
wird hoffentlich zu einem nicht unerheblichen Teil als Licht und nicht 
als Wärme frei.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Eine Kerze alleine ist auch ziemlich schwach

Eine schnöde blöde Haushaltskerze hat ungefähr 100 Watt,
das ist gar nicht so wenig, kein Wunder, daß man mit einem
Teelicht eben einen Tee warmhalten kann.

> 469634_441508792587013_2095377558_o.jpg

Man sieht leider recht deutlich wie untersciedlich die LEDs
leuchten, weniger von der Helligkeit, mehr von der Farbe her.
Das wird ungleichmässige Belichtung bringen, wenn nicht die
Platine weit weg ist (30cm) oder eine Diffosorscheibe knapp
vor den LEDs montiert wird (die Licht schluckt).

von chumbalum (Gast)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Man sieht leider recht deutlich wie untersciedlich die LEDs
> leuchten, weniger von der Helligkeit, mehr von der Farbe her.
> Das wird ungleichmässige Belichtung bringen


Moin,

ich hab ein Video gesehen da wird eine Platine mit einer stink normalen 
Leuchtsfoffröhre belichtet (keine UV Röhre) und selbst das hats 
wunderbar funktioniert. Wollen wir den Teufel mal nicht an die Wand 
malen .. ein bisschen Optimismus schadet nicht.

von Ben _. (burning_silicon)


Lesenswert?

Sieht cool aus.

Wenn wir schon mal bei dem Thema sind, was sagt so eine Platine 
eigentlich zu einem BluRay-Laser?

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.