Grundlagenfragen zu LEDs

[Daniel B. (trequ)]

Hallo,

ich versuche mir aktuell die Grundlagen anzueigen, um später mal einen 
LED Cube bauen zu können.

Ich wollte mir über Ostern dazu eine kleine "Diagnose-Platine" bauen, 
welche sich vom PC aus ansteuern lässt.

Dazu einige Fragen:

1. Schaltung
Ziel der oben geposteten Schaltung ist es, das Eingangs-Signal durch 
eine NOT-Schaltung zu negieren, damit die LED nur dann leuchtet, wenn 0V 
am Eingang anliegen.
Wenn 3V am Eingang anliegen, soll die LED nicht leuchten.
Ich habe mal versucht das zu zeichnen, bin mir aber nicht sicher, ob das 
so funktionieren kann.
Wenn einer der 3 Transistoren durchschaltet, ändert das doch den Zustand 
von allen 3 LEDs, oder?
Wie verhindert man das?

2. Widerstände und Stromversorgung
Für die LEDs benötigt man ja Vorwiderstände, welche man über diverse 
Webseiten berechnen kann.
Die Stromversorgung möchte ich über einen USB-Port realisieren, welcher 
5V bei max. 500mA liefert.
Mein Problem ist nun, dass ein USB Port nicht konstant 500mA liefert, 
sondern das irgendwie dynamisch regelt.
Und da ein paar LEDs ja wohl keine 500mA verbrauchen, stellt sich mir 
die Frage, wie ich die Vorwiderstände berechen soll, ohne die 
Stromstärke zu kennen?

3. LEDs
Für LED Cubes nimmt man laut diversen Anleitungen recht helle LEDs mit 
einem möglichst breiten Abstrahlwinkel.
Leider kann ich hier die Werte nicht einschätzen. Sind hier 6300mcd bei 
30° (blau) geeignet?
In vielen Shops fehlt leider der Abstrahlwinkel.
Kann mir evtl. jemand einen Shop empfehlen, welcher diese Werte sauber 
angibt und mehr als eine Sorte liefern kann?

4. Beeper
Auf vielen PC-Mainboards sind so kleine Beeper verbaut, welche 
allerdings erst ab 12V einen Ton von sich geben.
Gibt es davon auch Versionen, welche schon mit 5V arbeiten?

Vielen Dank.

Daniel

[Max H. (hartl192)]

Daniel B. schrieb:
> 1. Schaltung
Die Transistoren schließen deine Spannungsversorgung kurz. Richtig wär‘s 
so:
Den Widerstand zwischen +Ub und Collector, und di LED ohne Widerstand 
zwischen Collector und Emitter. 
http://www.elo-web.de/ximage/0908NPN2.gif

> 2. Widerstände und Stromversorgung
Der USB Port liefert konstant 5V und der Strom hängt davon ab, wie viel 
du ziehst. Laut USB Spezifikationen, sind dir am USB Port aber nur 100mA 
garantiert, wenn sich deine Schaltung beim Host nicht als 
high-power-Gerät anmeldet.

> Sind hier 6300mcd bei 30° (blau) geeignet?
Ich würde sagen eher nicht. Ich würde nach diffusen LEDs suchen.

> 4. Beeper
http://www.tme.eu/de/details/bpt-14x/piezoelektrische-signalgeber-mit-gen/bestar/bpt14x/#

[Daniel B. (trequ)]

Hallo,

Max H. schrieb:
> Die Transistoren schließen deine Spannungsversorgung kurz.
Ich dachte immer, ein Kurzschluss entsteht erst, wenn es keinen 
Verbraucher im Stromkreis gibt. Daher hatte ich in der ersten Version 
direkt nach VCC einen Widerstand R2. Damit wäre doch ein Verbraucher im 
Stromkreis, egal welchen Zustand der Transistor gerade hat?

Max H. schrieb:
> Richtig wär‘s so:
> Den Widerstand zwischen +Ub und Collector, und di LED ohne Widerstand
> zwischen Collector und Emitter.
> http://www.elo-web.de/ximage/0908NPN2.gif
Ich habe eine neue Version angefügt.
R2 kann dann ersatzlos entfallen, richtig?

Max H. schrieb:
>> 2. Widerstände und Stromversorgung
> Der USB Port liefert konstant 5V und der Strom hängt davon ab, wie viel
> du ziehst. Laut USB Spezifikationen, sind dir am USB Port aber nur 100mA
> garantiert, wenn sich deine Schaltung beim Host nicht als
> high-power-Gerät anmeldet.
Das ist mir bewusst.
Ob man jetzt 100mA oder 500mA bekommt, ist eine reine 
Software-Geschichte.

Mein Problem ist hier auch eher das "bis zu".
Das kann ja 5mA oder 95mA bedeuten.
Wie berechne ich die notwendige Göße des Widerstandes, wenn ich die 
Stromstärke nicht kenne?

>> Sind hier 6300mcd bei 30° (blau) geeignet?
> Ich würde sagen eher nicht. Ich würde nach diffusen LEDs suchen.
OK, danke.

>> 4. Beeper
> 
http://www.tme.eu/de/details/bpt-14x/piezoelektrische-signalgeber-mit-gen/bestar/bpt14x/#
Danke, genau sowas habe ich gesucht.

Danke.

Daniel

[Max H. (hartl192)]

Daniel B. schrieb:
> Wie berechne ich die notwendige Göße des Widerstandes, wenn ich die
> Stromstärke nicht kenne?
Das geht nicht, weil dir dann in der Formel U=R*I zwei Werte fehlen.

Welchen Widerstand willst du berechnen?
Wenn es der VOrwiderstand für die LEDs ist, dann ist der Strom der, mit 
dem du die LEDs betreiben willst (z.B. 20mA), die Spannung ist 
5V-U(LED):

$$R_\text{vor}=\frac{5V-U_\text{LED}}{I_\text{LED}}$$

Der USB liefert dir 5V und genau so viel Strom wie du ziehst. Die 
100/500mA sind nur der Maximalwert, den zu ziehen darfst.

[Detlef K. (deka65)]

Hallo,
zu deiner Transistorschaltung einige Bemerkungen. Wichtig wäre zu 
wissen,ob deine LEDs gemeinsames + potential oder - Potential haben 
sollen. Wenn alle Kathoden zusammengeschaltet werden sollen, habe ich 
folgenden Vorschlag. Als Transistoren PNP-Typ . + Potential an Emitter, 
Basis über Widerstand an Controllerausgang (0=aktiv), Collektor - 
Widerstand - GND. Bei gemeinsamer Anode nimm NPN- Transistoren. 
(H=aktiv). Zum Vorwiderstand der LED . Wie schon beschrieben "Ohmsches 
Gesetz". Du hast eine Spannung zwischen Plus und Minus(GND), und eine 
Reihenschaltung aus LED und Widerstand. Wenn du den Widerstand berechnen 
willst, musst du wissen, welche Spannung bei welchem Strom am Widerstand 
abfällt. Den Strom , bei dem die LED optimal leuchtet, steht im 
Dateblatt der LED (If) z.B. 20mA. Beim Leuchten der LED fällt an der 
Diode eine "Brennspannung" ab (Datenblatt) z.B. 2V. Daraus läßt sich 
dann der Widerstand nach der Formel R=U/I berechnen, wobei U die 
Differenz aus Betriebsspannung und Brennspannung ist. I=If aus dem 
Datenblatt. Der gewählte Widerstand sollte > = dem errechneten sein. Ich 
hoffe, ein paar Denkanstöße gegeben zu haben.
Gruß deka65

[Max H. (hartl192)]

Wenn das wirklich eine LED Cube werden soll, sehe ich die Chancen mit 
dieser Schaltung schlecht.

Ich würde einen LED Cube so aufbauen:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/200334/Cube.png