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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welche sichtbare LED kommt mit dem geringsten Strom aus?


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Autor: Alex G. (dragongamer)
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Hallo Community,

bin an einem Hochschulprojekt dran wo wir simple Schaltungen per 3D 
Druck mit "leitfähigem" Filament drucken wollen.

Aufgrund des doch ziemlich hohen Widerstands des Filaments (~200-400Ohm 
/ cm) brauchen wir LEDs die mit dem geringstmöglichen Strom noch 
sichtbar leuchten.

Sichtbar heist, es sollte nicht schwer sein sie in einem normal 
beleuchteten Raum zu erkennen. Notfalls aus einem beengten Winkel (man 
wird nur von oben drauf schauen können).

Farbe ist zweitrangig wobei Weiss oder Gelb am schönsten wär.
Preis, Größe und Form sind absolut irrelevant.


Soweit ich gelesen habe, gibt es "Ultrahelle LEDs" welche schon unter 
ein 1mA leuchten.
Was für ein konkretes Modell könntet ihr empfehlen?


Schon mal riesigen Dank!

Autor: Thorben (Gast)
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Für grünes Licht ist das menschliche Auge am empfindlichsten.
An sonsten ne Konstantstromquelle nehmen mit ausreichender Compliance.

Autor: Alex G. (dragongamer)
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Thorben schrieb:
> Für grünes Licht ist das menschliche Auge am empfindlichsten.
Stimmt, das ist ein guter Hinweis. Heisst das aber auch automatisch dass 
grüne LEDs, den Strom am besten in Licht umwandeln (bzw. gleich gut wie 
andere Farben)?

Thorben schrieb:
> An sonsten ne Konstantstromquelle nehmen mit ausreichender Compliance.
Hätte vieleicht noch erwähnen sollen dass das ganze minimalistisch 
gemacht werden soll. Also keine große Versorgungselektronik.

Autor: Dussel (Gast)
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Alex G. schrieb:
> Soweit ich gelesen habe, gibt es "Ultrahelle LEDs" welche schon unter
> ein 1mA leuchten.
Wenn du in der Größenordnung mA denkst, kann ich dir eine Freude machen. 
Eine moderne ultrahelle weiße LED erkennt man noch bei 10µA sicher als 
an.

Autor: Bedenkenträger (Gast)
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> ultrahelle weiße LED erkennt man noch bei 10µA

Eine ultrahelle gelbe LED erkennt man noch bei 10µA und hat
obendrein weniger Flussspannung (typ. 1.8 V).

Autor: Manfred (Gast)
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Alex G. schrieb:
> bin an einem Hochschulprojekt dran

Ich dachte, Hochschule bedeutet, Projekte eigenständig lösen zu können 
und nicht, Kinderkram per Internet lösen zu lassen.

Was sagen mir "(~200-400Ohm / cm)" ohne weitere Angaben? Mit 400 Ohm 
bekomme ich an 12V um 25mA durch eine LED.

> Sichtbar heist, es sollte nicht schwer sein sie in einem normal
> beleuchteten Raum zu erkennen.

Was meint "heist", etwa "bedeutet"?

Besorge Dir ein paar handelsübliche LEDs und teste das aus. 
Ingenieurmäßiges Arbeiten wäre, Datenblätter anzuschauen, Lichtstrom bei 
Strom. Dazu wäre es aber hilfreich, Werte zu kennen - Leitungswiderstand 
und Strom, auch das dürfte ein Student schon rechnen können.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Alex G. schrieb:
> Aufgrund des doch ziemlich hohen Widerstands des Filaments (~200-400Ohm
> / cm) brauchen wir LEDs die mit dem geringstmöglichen Strom noch
> sichtbar leuchten.

"LEDs die mit dem geringstmöglichen Strom noch sichtbar leuchten" gibt 
es noch gar nicht. An den verfügbaren LED lässt sich vermutlich immer 
noch etwas verbesser. Es könnten also noch deutlich Entwicklungskosten 
evtl. sogar für Grundlagenforschung anfallen.
Ich würde mich erstmal auf dem Markt umgucken, was es bereits gibt.

Das Ohmsche Gesetz sagt, das es bei festgelegtem Strom einen linearen 
Zusammenhang zwischen Widerstand und Spannung gibt. Falls der Widerstand 
hoch (und wohldefiniert) ist, hilft viel Spannung. Wie hoch der 
Widerstand ist, wird von dem Aufbau des Objektes abhängen.

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Ich habe moderne LED kuerzlich getestet. Sichtbar bis 10uA waren sie. 
Allerdings nicht mehr im hellen Raum.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Alex G. schrieb:
> Stimmt, das ist ein guter Hinweis. Heisst das aber auch automatisch dass
> grüne LEDs, den Strom am besten in Licht umwandeln (bzw. gleich gut wie
> andere Farben)?
nein, das heißt es garade nicht.
Klassische grüne LED mit Wellenlänge um 570nm liegen im sogenannten 
Grün-GAP.
http://www.osram-group.de/media/press-releases/pr-2014/06-11-2014
Die haben wegen halbleitertechnologischer Gründe einen sehr bescheidenen 
Wirkungsgrad.
Man hat aber als gute Alternative vor ein paar Jahren ein Material 
gefunden, mit dem man bei ca. 525...530nm super helle blau-grüen LED 
machen kann.
LED im sogenannte "Verkehrsgrün" (wegen Anwendung in Ampeln) oder auch 
blaugrün haben extreme Helligkeit im Vergleich zu anderen Farben, vor 
allem auch deshalb, weil es noch nah am Maximum der spektralen 
Empfindlichkeit des menschl. Auges liegt.
https://www.spektrum.de/lexikon/neurowissenschaft/augenempfindlichkeit/1098

Vom Wirkungsgrad sind nur blaue LED (ca. 450...480nm) noch besser, aber 
das Auge ist in dem Bereich schon nicht mehr so empfindlich. Dafür 
erscheint blau evtl. mit sehr starkem Kontrast.

Weiße LED basieren auf den blauen LED (ca. 480nm), haben aber einen 
Farbkonverter vor dem Chip, der das blaue Licht in weißes Licht 
umewandelt.

Wie hell eine LED an einer Fläche erscheint, hängt aber nicht nur von 
der Lichtleistung ab, sondern auch von der Abstrahlcharakteristik.
LED mit einer eng abstahlenden Linse davor, erscheinen direkt in 
Abstahlrichtung sehr hell, aber seitlich außerhalb des Abstahlwinkels
dafür deutlich schwächer.
https://www.leds24.com/50-x-weisse-5mm-LEDs-20000mcd-20-LED-weiss
Andere LED mit einem weiten Abstrahlwinkel erscheinen aus allen 
Richtungen etwa gleich hell.
https://www.led-tech.de/de/Samsung-Ultrabright-SMD-3-Chip

Gruß Öletronika

Autor: Dieter (Gast)
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Mit Beinchen oder SMD?

Probier mal irgendwelche superhellen von Harndlern wie zum Beispiel 
conrad.de mit 0,2mA. Kosten weniger als einen Euro. Wenn die nicht 
reichen, erst dann macht es Sinn bessere Typen zu suchen.

Autor: hmmmmm. (Gast)
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Wie wäre es stattdessen damit, im Forum Markt danach
zu fragen, ob Dir jemand ein paar diverse zuschickt?

Wenn das nichts wird, kann man immer noch gucken.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Manfreds Hinweis, dass man für eine solche Antwort in den technischen 
Daten der LEDs nachschaut, ist einer der wenigen hilfreichen. Zwar 
kannst du jetzt nicht alle Datenblätter aller LED-Hersteller studieren, 
aber neuerdings gibt's das Internet, und große Distributoren haben 
hervorragende Auswahlmöglichkeiten geschaffen.

Ich habe vor geraumer Zeit auch LEDs, die mit möglichst wenig Strom 
auskommen sollten gesucht. 3 mm bedrahtet, matt und eingefärbt, also 
wahrscheinlich Einschränkungen, die für dich nicht gelten. Gesucht habe 
ich über

https://www.mouser.de/Optoelectronics/LED-Lighting/LED-Emitters/Standard-LEDs-Through-Hole/_/N-b1bc8?P=1z0ysu0&Ns=Luminous%20Intensity|1

Gefiltert mit "tinted, diffused" kam ich z. B. auf die WP710A10SED und 
WP710A10SYD, die mit 1100 mcd bei 20 mA weniger als 1/10 des Stroms 
normaler LEDs bei gleicher Leuchtstärke und Abstrahlcharakteristik 
brauchen. Beide (und ähnliche andere) habe ich hier.

Wichtig und richtig ist auch U. M.s Hinweis:

> Wie hell eine LED an einer Fläche erscheint, hängt aber nicht nur von
> der Lichtleistung ab, sondern auch von der Abstrahlcharakteristik.
> LED mit einer eng abstahlenden Linse davor, erscheinen direkt in
> Abstahlrichtung sehr hell, aber seitlich außerhalb des Abstahlwinkels
> dafür deutlich schwächer.

Die gefärbten und mattierten sind die "dunkelsten", aber dafür aus allen 
Richtungen am besten zu sehen. Wenn es nur um hell aus genau einer 
Richtung geht, lassen sich problemlos noch 10-mal größere Helligkeiten 
und mehr erreichen. Siehe meinen Link, die WP710A10ZGC/G mit 14000 mcd.

Wie sich die modernen, hocheffizienten weißen und blauen LEDs, die ja im 
Wesentlichen für Beleuchtungszwecke gemacht werden und SMDs sind, hier 
einordnen, kann ich nicht abschätzen. Das war nicht mein Thema.

DZDZ

Autor: Werner H. (werner45)
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Wenn es um die physiologische Erkennbarkeit geht, ist die Helligkeit 
sekundär. Wichtiger ist der Kontrast zum Umfeld. Wenn die Led blinkt, 
kann sie viel dunkler sein, um trotzdem aufzufallen.

Gruß   -   Werner

Autor: georg (Gast)
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Wolfgang schrieb:
> An den verfügbaren LED lässt sich vermutlich immer
> noch etwas verbesser

Nicht allzuviel, heuitge LEDs haben schon Wirkungsgrade über 50%, das 
sind Steigerungen kaum noch sichtbar. Und für Wirkungsgrade über 100% 
fehlt mir der rechte Glaube.

Georg

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Thorben schrieb:
> Für grünes Licht ist das menschliche Auge am empfindlichsten.

LED grün
Durchmesser = 5mm
Lichtstärke = 21000mcd
Gehäuse klar
Abstrahlwinkel = 30°
Lieferant = Conrad
Bestellnummer = 181213
Preis in Euro = 0,81
Vorwiderstand bei 9 Volt = 100k Ohm

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Lichtstärke = 21000 mcd ist das Maximum, das garantierte Minimum ist 
12000 mcd. Geht es nur um Helligkeit, dann lassen sich mit dem gleichen 
Chip in der 15°-Variante HLMP-CM1x auch maximal 59000 mcd (min. 35000 
mcd) erreichen.

Vergleich dazu, eine normale diffuse Feld-, Wald- und Wiesen-LED liefert 
vielleicht 10 oder 20 mcd bei 20 mA.

Autor: Sonntagmorgen (Gast)
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Alex G. schrieb:
> Hallo Community,
>
> bin an einem Hochschulprojekt dran wo wir simple Schaltungen per 3D
> Druck mit "leitfähigem" Filament drucken wollen.
>
> Aufgrund des doch ziemlich hohen Widerstands des Filaments (~200-400Ohm
> / cm) brauchen wir LEDs die mit dem geringstmöglichen Strom noch
> sichtbar leuchten.
>

Ohm pro cm - ohne Berücksichtigung des Querschnitts etc?

Was ist das für eine Hochschule? Ist sicher was mit Kunst oder Medien 
oder gar BWL?

Autor: S. B. (piezokristall)
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Die Durchflussspannung bei rot am niedrigsten (1,7V), siehe
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm
Also ist ja nach Umgebungslicht eine rote lowcurrent LED der Sieger, 
dicht gefolgt bzw. gleichauf mit grün wegen des für das Auge besseren 
Farbspektrums.

Autor: hrmpf. (Gast)
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Sonntagmorgen schrieb:
> Ohm pro cm - ohne Berücksichtigung des Querschnitts etc?

Weiß Du, den Gedanken hatte ich vorhin auch mal kurz. Aber:
Woher willst Du wissen, ob der Querschnitt hier nicht einen
beschränkten / bestimmten Wert hat (bedingt / bestimmt durch
Material und/oder Vorgaben)? Ich weiß es schon mal nicht.

Sei Dir da also nicht zu sicher. Und spar Dir das Lästern(!).

Autor: hase (Gast)
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Spannung rauf und fertig. Damit gleicht man steigende Vorwiderstände am 
einfachsten aus.

Pulsierende Gleichspannung in beachtlicher Höhe lässt sich problemlos 
aus der Steckdose und einem Brückengleichrichter holen. Für eine 
popelige LED reicht das.

Muss man halt die Pfoten weghalten.

Alternativ (falls es etwas mehr Aufwand werden darf): Galvanische 
Kupferschicht o.ä. auftragen, oder aber das Filament vom Untergrund 
lösen und großzügig mit Kupferspray, Zinkspray o.ä. einsauen.

Autor: S Landolt (Gast)
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> welche schon unter ein 1mA leuchten
> Größe und Form sind absolut irrelevant

Ich hatte einmal 'KM2520ZGC-G01' von Kingbright (grün; Reichelt: 'LED 
SUB 5000 GR') verbaut und war doch erstaunt; ob der Wirkungsgrad nun 
aber wirklich absolut herausragend ist, möchte ich nicht beurteilen, bei 
Raumhelligkeit reichen jedoch auf jeden Fall 0.1 mA.
  Gibt es auch in anderen Farben, z.B. rot 'KM2520SURCK01' (Reichelt: 
'LED SUB 2400 RT').

Autor: Stefan (Gast)
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Alex G. schrieb:
> Aufgrund des doch ziemlich hohen Widerstands des Filaments (~200-400Ohm
> / cm) brauchen wir LEDs die mit dem geringstmöglichen Strom noch
> sichtbar leuchten.

na ja geringstmöglich wäre null ... wird schwierig ... vielleicht 
irgenwas mit freier Energie ... oder Erdstrahlen ... oder ...

Stefan

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