Hallo,
ich habe eine ganz grundlegene Frage zur Elektronik:
es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur
einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern? Der
Basisstrom regelt ja den Kollektorstrom, sodass man keinen Vorwiderstand
an der LED braucht?
Vielen Dank im Voraus
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern?
Natürlich kannst du das machen, aber natürlich musst du dann auch mit
den Folgen leben.
Simon G. schrieb:> Der> Basisstrom regelt ja den Kollektorstrom, sodass man keinen Vorwiderstand> an der LED braucht?
Der Basisstrom Ib "regelt" gar nichts, der Kollektorstrom Ic ist
lediglich etwa proportional zum Basisstrom. Allerdings ist das
Verhältnis Ic/Ib nicht besonders genau bekannt und außerdem stark
temperaturabhängig. Da auch Ube in die gleiche Richtung
temperaturabhängig ist wie die Stromverstärkung, ergibt sich eine noch
verstärkte Stromzunahme mit der Temperatur. Der LED-Strom wird also
nicht genau vorherbestimmbar und auch nicht konstant sein.
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern?
Ja. Praktisch weißt du aber vor dem Kauf nicht, welchen
Verstärkungsfaktor der Transistor haben wird. Also ist auch unklar, wie
hell die LED dann leuchten wird.
Simon G. schrieb:> Der Basisstrom regelt ja den Kollektorstrom, sodass man keinen> Vorwiderstand an der LED braucht?
Er steuert ihn und das auch noch mit großen Toleranzen und
Temperaturabhängigkeit der Verstärkung. Vernünftige Schaltungen werden
so aufgebaut, dass sie von Bauteiltoleranzen unabhängig mit allen
Bauteilen des gleichen oder ähnlichen Typs funktionieren.
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern?
p.s.
Wesentlich stabiler arbeitet die Schaltung, wenn der Widerstand in der
Emitterleitung des Transistor liegt.
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern?
Aber sowas von theoretisch.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Also ist auch unklar, wie> hell die LED dann leuchten wird.
...und wie lange. :)
Sicher reicht ein Widerstand (siehe Wolfgang). Der Strom durch den
Widerstand ist recht stabil. Lediglich der Basisstrom verändert sich je
nach Verstärkungsfaktor des Transistors.
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand
Wenn die Schaltung nur bei Raumtemperatur betrieben wuerde und am
Transistor weniger als 5% der zulaessigen Verlustleistung abfallen,
waere das moeglich. Passende Widerstaende sind zuverlassiger und
guenstiger.
Simon G. schrieb:> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern? Der> Basisstrom regelt ja den Kollektorstrom, sodass man keinen Vorwiderstand> an der LED braucht?
Ja, aber der Stromverstärkungsfaktor ist nicht besonders genau
definiert, schwankt locker um 1:2 selbst bei
Stromverstärkungsgruppierung Transistoren (BC547A, BC547B, BC547C) und
auch dann nur bei bekannten Rahmenbedingungen (immer ähnliche Spannung
und Strom)
Du könntest also einen Transistor nehmen und den für ihn passenden
Basiswiderstand ausmessen. Dann wird der Strom bei Spannungsschwankungen
immer noch schwanken, aber zwischen 10mA und 30mA, oder zwischen 120mA
und 350mA wird er sich eingrenzen lassen also eine LED die leuchtet aber
nicht kaputt geht. Geht der Transistor kaputt, darfst du nicht einfach
einen neuen mit derselben Typennummer einbauen, sondern musst den
Basiswiderstand erneut ausmessen.
Da ist es schlauer, Stromregler wie BCR430U oder CN5711 aus
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8 einzusetzen
Okay, vielen Dank an alle. Ich hab gedacht, die Verstärkung wäre
ziemlich stabil, weil wir Aufgaben mit konstantem
Stromverstärkungsfaktor in der Hochschule gerechnet haben. Jetzt bin ich
schlauer :)
Simon G. schrieb:> Okay, vielen Dank an alle. Ich hab gedacht, die Verstärkung> wäre ziemlich stabil, weil wir Aufgaben mit konstantem> Stromverstärkungsfaktor in der Hochschule gerechnet haben.
Es gehört zu den unbegreiflichen Mysterien des Lebens, dass
alle Welt mit der STROMVERSTÄRKUNG rechnet, die stark typ-,
exemplar- und temperaturabhängig ist, während die STEILHEIT,
die fast universell für alle Bipolartransistoren gilt, ein
Schattendasein in der Lehre fristet.
> Jetzt bin ich schlauer :)
Ich aber sage Dir: Lies den Tietze/Schenk.
MaWin schrieb:> Simon G. schrieb:>> es ist theoretisch ja möglich, eine LED über einen Transistor und nur>> einen Widerstand, den Basiswiderstand des Transistors, anzusteuern? Der>> Basisstrom regelt ja den Kollektorstrom, sodass man keinen Vorwiderstand>> an der LED braucht?>> Ja, aber der Stromverstärkungsfaktor ist nicht besonders genau> definiert, schwankt locker um 1:2 ...
Das kompensiert die einfach Schaltung von oben. Hier drei wahllos
herausgegriffene Transistoren aus drei Verstärkungsgruppen:
1
U = 12 V
2
3
IC[mA] IB[µ]
4
BC547A 8 47
5
BC547B 8 27
6
BC547C 8 18
Es kommt auf den Einsatz der Schaltung an. Z. B. an einem µC, der
lediglich Ströme von ein paar 100 µA liefert.
TZMan schrieb:> Das kompensiert die einfach Schaltung von oben.
Die Unsinnsschaltung von dir kompensiert gar nichts, sondern
funktioniert wie ein einfacher Vorwiderstand.
So lange die Betriebsspannung konstant ist, bleibt es auch der LED
Strom.
Natürlich gibt es sinnvoll stromregelnde Schaltungen auch für
schwankende Betriebsspannung (Akku direkt an LED, uC an
Spannungsregler), aber die baut man anders.
MaWin schrieb:> TZMan schrieb:>> Das kompensiert die einfach Schaltung von oben.>> Die Unsinnsschaltung von dir kompensiert gar nichts, sondern> funktioniert wie ein einfacher Vorwiderstand.
Genau.
Der Transistor kann für das selbe Ergebnis einfach durch eine Diode
ersetzt werden. Nötig ist das nicht, man kann ihn auch einfach
weglassen, der Unterschied ist minimal.
TZMan schrieb:> Es kommt auf den Einsatz der Schaltung an. Z. B. an einem µC, der> lediglich Ströme von ein paar 100 µA liefert.
Ja, wenn du die Basis mit dem µC ansteuerst. Dann ist der Strom
tatsächlich nur abhängig von der Spannung an der Basis und man braucht
nur sehr wenig Basisstrom. Aber die Verbindung zwischen B und C am
Transistor ist Quatsch.
MaWin schrieb:> aber die baut man anders.
Üblicherweise und sinnvollerweise ja.
Man könnte sie auch so bauen, wie TZMan postete, aber eben mit
Ansteuerung der Basis vom µC und solange der HIGH-Pegel groß genug ist
für die eingesetzte LED.
Egon D. schrieb:> Es gehört zu den unbegreiflichen Mysterien des Lebens, dass> alle Welt mit der STROMVERSTÄRKUNG rechnet, die stark typ-,> exemplar- und temperaturabhängig ist, während die STEILHEIT,> die fast universell für alle Bipolartransistoren gilt, ein> Schattendasein in der Lehre fristet.
Meine Erfahrung dazu ist, daß es den Leuten schwerfällt mit einer
differentiellen Größe zu denken, die vom momentanen Arbeitspunkt
anhängt. Es reicht meist nur für die als konstant angenommene
"Stromverstärkung".
Vermutlich ist das auch einer der Gründe für den Glaubenskrieg im
Parallelthread über Stromsteuerung/Spannungssteuerung.
MaWin schrieb:> TZMan schrieb:>> Das kompensiert die einfach Schaltung von oben.>> Die Unsinnsschaltung von dir kompensiert gar nichts, ...
Doch, das tut sie. Sie kompensiert z. B. die unterschiedlichen
Verstärkungen. Versuche einfach meinen Beitrag vollständig durchzulesen
und zu verstehen. Der Beitrag zeigt die Kompensation der Verstärkungen
und zeigt eine Einsatzmöglichkeit.
Deine Einlassungen sind nur unbrauchbares Gerede.
@ HildeK
Mitdenken ist angesagt. Wenn man meinen Beitrag durchliest und versteht,
dann sollte es für den geneigten Leser klar sein, dass die Basis des
Transistors angesteuert wird und die obige Schaltung der Verdeutlichung
von Basisstrom und dem Strom durch die LED verdeutlicht.
Abschließend: Das Problem in diesem und vielen anderen Threads ist, dass
Beiträge nicht durchgelesen werden und in der Regel nur - nicht
zielführende . Meinungen geäußert werden und das von den immer gleichen
"Fachleuten".
TZMan schrieb:> dass die Basis des Transistors angesteuert wird und die obige Schaltung> der Verdeutlichung von Basisstrom und dem Strom durch die LED> verdeutlicht.
Richtig. Die Basis sollte dann mit der höchst möglichen Spannung
angesteuert werden, genau so wie du es gezeichnet hast. In diesem Fall
VCC mit 12 Volt.
HildeK schrieb:> Aber die Verbindung zwischen B und C am Transistor ist Quatsch.
Im Prinzip ist der ganze Transistor, so wie er hier eingesetzt wird,
Quatsch. Aber für die Verdeutlichung gut geeignet, weil man ihn jetzt
direkt mit einem 12 Volt Digitalsignal ohne Basisvorwiderstand ansteuern
könnte.
Man könnte ihn sogar direkt über ein Spannungsteilerpoti ansteuern um
stufenlos die Helligkeit der LED einzustellen. Aber das nur am Rande.
Ach Du grüne Neune schrieb:> Im Prinzip ist der ganze Transistor, so wie er hier eingesetzt wird,> Quatsch. Aber für die Verdeutlichung gut geeignet, weil man ihn jetzt> direkt mit einem 12 Volt Digitalsignal ohne Basisvorwiderstand ansteuern> könnte.>> Man könnte ihn sogar direkt über ein Spannungsteilerpoti ansteuern um> stufenlos die Helligkeit der LED einzustellen. Aber das nur am Rande.
Ja, aber richtig macht man es so, wie MaWin es gezeichnet hat.
- Da kannst du genauso mit dem Poti den Strom einstellen.
- Da kannst du mit 3.3V ansteuern und auch mit 5V, den üblichen
Logikpegeln.
- an 12V sind dann auch 2 oder 3 LEDs in Reihe betreibbar, je nach
LED-Typ und Logikspannung.
Man muss nur den Emitterwiderstand entsprechend dem gewünschten
LED-Strom richtig wählen.
TZMan schrieb:> Doch, das tut sie. Sie kompensiert z. B. die unterschiedlichen> Verstärkungen
Da der Transistor in deiner Schaltung überflüssig ist, ist auch seine
Verstärkung irrelevant, genau.
Bliss ist deine Schaltung nicht mehr, als eine LED mit Vorwiderstand und
überflüssigen Transistor. Sie dient nicht der Stromregelung durch die
LED.
Wenn überhaupt, kommt der Widerstand an dem Emitter und die LED an den
Kollektor und die Basis an eine nicht schwankende Spannung.
Welchen Sinn macht es eine LED ohne Widerstand zu betreiben? Der
einzige, der mir einfällt ist bei schwankender Betriebsspannung bzw. um
eine Batterie ganz aus zu lutschen. Also kommt nur eine Konstant
Stromquelle in Frage. Dazu kann man z.B. einen FET benutzen, dessen 0
Strom bei ca. 20 mA beträgt.
Eine andere einfache Möglichkeit einen z.B. 7805 Spannungsregler mit
einem Widerstand belasten entsprechend dem gewünschten Strom (20mA) und
die LED in Reihe zur Eingangsspannung. Größerer Aufwand bringt mit 2
Transistoren die klassische Konstantstromquelle.
bena schrieb:> Welchen Sinn macht
... Dein Beitrag hier?
Die Zeiten, wo kleine LEDs mit 20mA betrieben werden mussten, sind lange
vorbei.
Einen 7805 als Stromregler - selten so einen Unfug gelesen. Wenn es denn
unbedingt sein soll, LM317 - aber nicht für eine kleine LED.
> GrößereN Aufwand bringt mit 2 Transistoren die klassische Konstantstromquelle.
Es gibt bessere Schaltungen, einen Transistor, zwei Widerstände und eine
Diode. Die Zweitransistorgebilde haben einen recht geringen
Arbeitsbereich.
Also:
Eine LED kommt im Regelfall an der Kollektor eines NPN, Vorwiderstand
dran und fertig.
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