Hallo,
wieso soll man LEDs mit Stromquellen und nicht mit Spannungsquellen
dimmen (Farbänderungen)?
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading#FAQ>Wieso dimmt man eine LED nicht besser mit einer variablen Stromquelle?>Nur so ist es möglich, die LEDs von nahezu 0 bis 100% zu dimmen, ohne dass>es zu Farbänderungen kommt, was besonders bei RGB-Anwendungen wichtig ist.
Das ist für mich nicht erklärbar, denn Spannung und Strom sind für mich
fest über die Kennlinie der Diode verknüpft. Strom bzw. Spannung stellen
sich im Arbeitspunkt, garantiert auf der Diodenkennline, ein. Ob ich nun
Strom oder Spannung variiere darf doch keinen Unterschied machen, oder
?!?!
Kennlinien müssen ja nicht immer zu 100% stimmen, also wenn du 2V
einstellst kann es sein das durch deine Led 40mA fließen, obwohl in der
Kennlinie steht bei 2V nur 20mA...
Stellst du aber 20mA fest ein dann is es egal ob die Spannung deiner Led
bei 1,9V liegt oder 2,1V
Doch. Darf es.
Deine LED wird warm. Dadurch ändert sich der Innenwiderstand, und zwar
sinkt er.
Bei Konstantspannung:
LED wird warm, Innenwiderstand sinkt, Strom steigt, LED wird noch
wärmer, Innenwiderstand sinkt noch mehr, Strom steigt noch mehr,...
puff.
Bei Konstantstrom:
LED wird warm, Innenwiderstand sinkt, Strom bleibt konstant, LED wird
noch wärmer, Strom bleibt immer noch konstant, ... bis es sich auf einen
Endwert eingeschwungen hat. Es macht NICHT puff.
Das ist der Unterschied. Klein, aber fein.
fchk
123 schrieb:> Das ist für mich nicht erklärbar, denn Spannung und Strom sind für mich> fest über die Kennlinie der Diode verknüpft.
Unsinn.
Der Strom sagt, wie viel Licht aus der LED kommt.
Die Spannung sagt nur, wie warm sie dadurch wird.
Andre W schrieb:> Kennlinien müssen ja nicht immer zu 100% stimmen, also wenn du 2V> einstellst kann es sein das durch deine Led 40mA fließen, obwohl in der> Kennlinie steht bei 2V nur 20mA...> Stellst du aber 20mA fest ein dann is es egal ob die Spannung deiner Led> bei 1,9V liegt oder 2,1V
Eine Kennlinie kann nicht falsch sein. Die Kennlinie ist intrinsisch in
der Diode drin. Der Plot davon ist mir egal. Es ist trotzdem egal ob ich
Strom oder Spannung stelle, der Arbeitspunkt stellt sich doch einfach
ein. Wie beim Ohmschen Gesetz. Nur eben nichtlinear. Es geht mir auch
nicht um die Einstellung des korrekten Stromes sondern darum wieso eine
Änderung des Stromes etwas anderes bewirken soll als eine Änderung der
Spannung. Der Arbeitspunkt bewegt sich auf der Kennlinie. Egal ob ich
Strom oder Spannung stelle.
Testfall schrieb:> Nun, nichts für Ungut, aber wer den Artikel zum LED-Fading gefunden hat,> der wird auch den zu LEDs im Allgemeinen finden.
Zeige mir bitte die Stelle wo das diskutiert wird.
Teo Derix schrieb:> Lies das nochmals durch, da gehts um PWM und nirgends ist die rede von> Spannungsquellen!
Klicke bitte auf den Link. Den Text habe ich genau aus diesem Artikel
zitiert.
MaWin schrieb:> 123 schrieb:>> Das ist für mich nicht erklärbar, denn Spannung und Strom sind für mich>> fest über die Kennlinie der Diode verknüpft.>> Unsinn.
Also du willst mir erklären, dass Strom und Spannung nicht über die
Kennlinie der Diode verknüpft sind? Bei aller Liebe und Repekt ... Wir
sind uns doch einig, dass das (nicht PWM) Dimmen einer LED durch
verschieben des Arbeitspunktes geschieht. Es muss doch egal sein, ob ich
Spannung oder Strom verändere, der Arbeitspunkt wandert auf der
Kennlinie.
MaWin schrieb:> Der Strom sagt, wie viel Licht aus der LED kommt.>> Die Spannung sagt nur, wie warm sie dadurch wird.
Der Lichtstrom ist natürlich proportional zur Leistungsaufnahme.
Spannung und Strom kann man ja wohl kaum unabhängig voneinander
betrachten!
Frank K. schrieb:> Doch. Darf es.
Das klingt logisch. Muss mal darüber nachdenken ... Danke
Da gehts vorallem auch drum dass eine relativ kleine Spannungsänderung
an der Diode deinen Strom doch massiv verändert. Wenn deine
Spannungsversorgung nicht ganz sauber ist kann das durchaus auch die
Lebensdauer negativ beeinflussen. Wenn du Konstantstrom durchjagst ist
das mehr oder weniger egal.
123 schrieb:> Es ist trotzdem egal ob ich> Strom oder Spannung stelle, der Arbeitspunkt stellt sich doch einfach> ein. Wie beim Ohmschen Gesetz. Nur eben nichtlinear.
Richtig. Aber das ist dann letztlich fast eine philosophische Frage:
Macht der Strom die Spannung, oder die Spannung den Strom? Beim Fall der
LED ist es so, dass die Spannung-Strom-Kennlinie beim vorgesehenen
Arbeitspunkt extrem steil ist:
Der Innenwiderstand ist sehr klein und die Vorwärtsspannung sehr gross.
Bei 2 V Vorwärtsspannung und 0.1 Ohm Innenwiderstand (hypothetisch, habe
grad keine Zahlen im Kopf) macht bereits eine Spannungsschwankung von
0.1 Volt einen Stromunterschied von 1 Ampere aus. Autsch...
Geht doch nicht auf diesen Troll ein. Ein Gast der sich "123" nennt und
meint, die Beschaltung von LEDs revolutionieren zu müssen, dabei aber
nur stänkern und sich immer wieder Wiederholen kann hat einfach keine
Antwort verdient.
Samuel C. schrieb:> Geht doch nicht auf diesen Troll ein. Ein Gast der sich "123" nennt und> meint, die Beschaltung von LEDs revolutionieren zu müssen, dabei aber> nur stänkern und sich immer wieder Wiederholen kann hat einfach keine> Antwort verdient.
Ich bin nicht auf stänkern aus. Ich will auch nichts revolutionieren.
Ich möchte verstehen (physikalisch) wieso man es so macht und nicht
anderst. Man kann auch Dinge hinterfragen und genau das tue ich hier.
Dient meistens dem Verständnis. Nur leider geht mir immer die Hutkrempe
hoch wenn Leute ihren Senf dazu geben die ganz offensichtlich den
absolute beginner basic Zusammenhang zwischen Strom und Spannung nicht
verstanden haben. Diese vermeintlichen Binsenweisheiten (Strom macht
Licht, Spannung Wärme) liest man rauf und runter in jedem Forum. Mir ist
schon klar, dass die Halbleiterhersteller nicht umsonst alle LED-Treiber
als Stromtreiber realisieren.
Ich möchte nur verstehen warum . Und das bitte ohne als Troll
abgestempelt zu werden weil ich etwas hinterfrage (!!!).
Die Diskussion hat zimelich den gleichen Charakter wie Diskussionen über
90° vs 45° im Platinendesign, der potentiellen Wirkungslosigkeit von
Entkopplungskondensatoren 2 cm vom Pin entfernt oder der Wirksamkeit von
einseitig aufgelegter Schirmung. Jeder kommt mit seiner (meist einzig
richtigen) Weisheit daher, die keiner Begründen, belegen oder erklären
könnte. Ich will am Ende dieser Diskussion verstanden haben WARUM es so
ist und das auch begründen können. Ich will nicht wieder sagen müssen:
"Das macht man so, warum genau weiß ich jetzt auch nicht."
123 schrieb:> Zeige mir bitte die Stelle wo das diskutiert wird.http://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Vorwiderstand
Mit ein wenig Verstand gelesen.
Nur so am Rande:
Konstantstrom dermögliocht das Dimmen von Überstrom über sinnvolle
Helligkeit bis fast null. PWM macht diese Betriebsart durch zeitliche
Mittelung des Stromes als wahrgenommene Helligkeit leicht umsetzbar.
Spannung:
Irgendwann reichts nicht mehr (Stichwort band gap - um nicht alles
vorzukauen). Oder irgendwann isses zu viel.
123 schrieb:> "Das macht man so, warum genau weiß ich jetzt auch nicht."
Oh, das eben doch. Nur steht das in fast jedem Physikbuch und ist sogar
in der Wikipoedia anschaulich nachzuschlagen.
Und da liegt dann auch schon der Hase im Pfeffer:
Jemand, der den "absolute beginner basic Zusammenhang" nicht verstanden
hat und zu faul ist, ein wenig nachzuschlagen, der ist ein
hoffnungsloser Fall.
123 schrieb:> Der Lichtstrom ist natürlich proportional zur Leistungsaufnahme.
Nein.
Zum Strom.
> Spannung und Strom kann man ja wohl kaum unabhängig voneinander> betrachten!
Die Spannung stellt sich an der LED nach Lust und Laune ein (nach
Temperatur und Herstellungsschwankungen).
Das sind GRUNDLAGEN, absolute GRUNDLAGEN der LEDs.
Einfach mal lesen und nicht glauben alles wären Glühbirnen.
123 schrieb:> Ich möchte verstehen (physikalisch) wieso man es so macht und nicht> anderst.
die Begründungen kamen ja schon:
die Kennlinie geht annähernd exponentiell hoch
im üblichen Arbeitspunkt ist sie sehr steil, also wenig
Spannungsänderung bewirkt viel Stromänderung. Wenn jetzt noch Erwärmung
hinzu kommt verschiebt sich die Kurve und es fließt noch mehr Strom usw
123 schrieb:> Ich bin nicht auf stänkern aus. Ich will auch nichts revolutionieren.> Ich möchte verstehen (physikalisch) wieso man es so macht und nicht> anderst.
Also, wie schon mehrfach erwähnt wurde: Weil der Strom im vorgesehenen
Arbeitspunkt ganz extrem auf kleinste Änderungen der angelegten oder
internen Spannung reagiert. Man müsste die interne Diodenspannung wohl
auf 0.xxx Volt genau kennen und die angelegte Spannung ebenso genau
regeln, um den Strom auf mA genau einstellen zu können.
Die ganzen Antworten gehen doch total am Thema vorbei. Wer den
verlinkten Artikel mal angeschaut hätte wüsste worum es geht.
Die Aussage im Artikel, dass man nicht per einstellbarer Stromquelle
dimmen soll bedeutet im Umkehrschluss nicht, dass man per einstellbarer
Spannung dimmen soll. Stattdessen soll man per PWM dimmen, weil sich
sonst der Farbort der LED verschiebt.
Eindrucksvoll kann man das testen, in dem man eine weiße LED bei sehr
kleinen Strömen betreibt. Hier ist die Farbe sehr gelblich, während bei
hohen Strömen ein neutraleres (hier: bläulicheres) weiß raus kommt.
Kann man das in der Anwendung aber vernachlässigen spricht natürlich
nichts dagegen eine LED per Konstantstrom zu dimmen.
Hallo,
vielleicht nochmal ein letzter Versuch der Erklärung!
123 schrieb:> Das ist für mich nicht erklärbar, denn Spannung und Strom sind für mich> fest über die Kennlinie der Diode verknüpft. Strom bzw. Spannung stellen> sich im Arbeitspunkt, garantiert auf der Diodenkennline, ein.
Man könnte meinen dass dies wohl so richtig ist! Das Problem bei einer
LED ist nur dass sie nicht eine Kennlinie sondern für jeden
Temperaturwert eine eigene Kennlinie hat - also eine ganze
temperaturabhängige Kennlinienschar.
Legt man eine bestimmte Spannung an so fließt ein Strom der zur
Temperaturerhöhung führt und damit auch zum "Kennlinienwechsel".
Unangenehmerweise erniedrigt sich mit steigender Temperatur der
Innenwiderstand (Kennlinie) der LED und es fliest (bei noch immer
gleicher Spannung) ein noch höherer Strom der zu noch höherer Temperatur
führt. Greift man jetzt nicht mit einer Regelung ein steigt die
Temperatur (und damit auch der Strom) über alle Grenzen und die LED ist
hin.
Die einfachste Regelung ist die Regelung mit einem Vorwiderstand. Hier
führt ein höherer Strom zu einem höheren Spannungsabfall am
Vorwiderstand und damit zu einer niedrigeren Spannung an der LED. Im
wesentlichen bleibt der Strom damit auf einem konstanten Wert ( und das
entspricht einer Stromregelung !!!).
Überigens: Bei Laserdioden reicht ein Vorwiderstand zur Stromregelung im
allgemeinen nicht aus, hier muss eine wirklich schnelle aktive
Stromregelung her sonst blitzt sie mal nur kurz auf und stirbt dabei den
Hitzetod.
Gruss
123 schrieb:> Eine Kennlinie kann nicht falsch sein. Die Kennlinie ist intrinsisch in> der Diode drin.
Leider nein. Die Kennlinie ist sowohl von Exemplar zu Exemplar
unterschiedlich und auch bei einem einzelnen Exemplar nicht
konstant. Sie stellt nur einen Mittelwert dar.
> Wie beim Ohmschen Gesetz.
Eine Diode ist kein Ohmscher Widerstand. Deshalb gilt das Ohmsche
Gesetz hier nicht.
> Zeige mir bitte die Stelle wo das diskutiert wird.
Über physakalische Tatsachen kann man nicht diskutieren.
> Also du willst mir erklären, dass Strom und Spannung nicht über die> Kennlinie der Diode verknüpft sind?
Theoretisch schon. Praktisch hast Du schon wenige Sekunden nach dem
Einschalten eine andere Kennlinie.
Übrigens, warum schliesst Du nicht auch Leuchtstofflampen direkt
ohne Vorschaltgerät an eine feste Spannung an? Da gibts doch auch
eine Kennlinie. :-)
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:>> Eine Kennlinie kann nicht falsch sein. Die Kennlinie ist intrinsisch in>> der Diode drin.>> Leider nein. Die Kennlinie ist sowohl von Exemplar zu Exemplar> unterschiedlich und auch bei einem einzelnen Exemplar nicht> konstant. Sie stellt nur einen Mittelwert dar.
Hier ist der Knackpunkt. Die Steigung in der Kennlinie Strom zu Spannung
in dem Ansteuerungsbereich ist gerade nicht konstant bz so groß, dass
sich bereits eine kleine Streuung innerhalb der Bauteiltoleranz bei
konstanter Spannung überproportional auf die aufgenommene Leistung
auswirkt.
Andererseits ist bei fest eingestellter Stromstärke der Einfluß der
Bauteiltoleranz auf die sich einstellende Spannung recht gering. Daher
auch der einfluß auf die aufgenommene Leistung.
Aus beiden Betrachtungen ist die Regelung der Stromstärke die stabilere
Lösung in Bezug auf die aufgenommene Leistung und daher vorzuziehen.
Dieser Effekt steigert sich mit der Steigung (Ableitung) der Kennlinie
um den Arbeitspunkt. Sprich: je nächer die LED dem Ideal kommt (je
besser die LED) desto instabiler wird die Spannungsregelung und desto
stabiler die Stromregelung.
Ketten-Effekte wie das Feedback der Temperatur auf die Kennlinie
nochtmal betrachtet, die eine weitere Instabilität einführen.
123 schrieb:> Ich möchte verstehen (physikalisch) wieso man es so macht und nicht> anderst.
Das ist doch einfach. Was du möchtest, ist daß ein genau festgelegter
Strom durch die LED fließt, damit die LED mit der gewünschten Helligkeit
leuchtet. Die Minimalforderung ist, daß genug Strom fließt daß die LED
hell genug ist, andererseits aber auch nicht mehr als die LED aushält.
Dazu kannst du aber keine feste Spannung an die LED legen. Weil zum
einen jedes LED-Exemplar eine andere Kennlinie hat. Und weil die
Kennlinie auch nicht wirklich konstant ist, sondern u.A. temperatur-
abhängig. Bei einer konstanten Spannung wird sich ein alles andere als
konstanter Strom einstellen. Je nachdem wie hoch deine Anforderung an
die Konstanz des Stroms ist, wirst du u.U. gar keinen Spannungswert
finden, der diesen Strom über den Betriebstemperaturbereich (geschweige
denn Exemplarstreuung) garantieren kann.
Was die Beschaltung also tun muß: sie muß die Spannung an der LED in
Abhängigkeit vom Strom so variieren, daß ein steigender Strom die
Spannung verringert. Im einfachsten Fall ist das ein Vorwiderstand.
Allerdings ist dessen Stabilisierungswirkung eher gering, vor allem wenn
man wegen der dann höheren Effizienz nur wenig Spannung am Vorwiderstand
abfallen läßt.
[ Das kannst du einfach selber nachrechnen: nimm eine weiße LED an, die
bei 300mA betrieben werden soll und die dann zwischen 3.3 und 3.6V
braucht. Berechne den Vorwiderstand einmal für 5V und einmal für 12V
Betriebsspannung. Und rechne aus wie sehr der Strom nachher durch
Exemplarstreuung der LED schwankt. ]
Die nächste Eskalationsstufe ist eine Schaltung, die den Strom mißt und
die Spannung passend nachregelt, daß genau der gewünschte Strom fließt.
Und der Name dieser Schaltung ist ... Konstantstromquelle.
