Hallo
Ich beschäftige mich gerade mit der Vorwiderstandsauslegung einer RGB
LED.
Es gibt Anforderungen and die Lichtstärke und auf diese hin möchte ich
den Vorwiderstand auslegen.
Ich nutze dazu die Werte aus den Kennlinien (siehe Anhang)
Dadurch erfahre ich die notwendigen Forward-Current
1. Red: 250mcd --> If-red 17mA
Dadurch erfahre ich die notwendigen Forward-Voltage
4. Red: 17mA --> Vf-red 2,0V
Nun berechne ich den Vorwiderstand:
Vs ist die Versorgungsspannung mit 5V
Rs-red = (Vs - Vf-red) / If-red = (5V - 2V)/ 0,017A = 176,5Ω
Widerstandswert aus der E24-Reihe: 180Ω
Jetzt möchte ich gerne Rückwärtsrechnen und den Strom bzw. die
Helligkeit dazu wissen.
Wie mach ich das, da sich mit dem Widerstand aus der E-Reihe ein
(leicht) anderer "Forward-Current" und somit auch eine andere
"Forward-Voltage" einstellt.
SG,
Knobi
Einfach die Formel (ohmsches Gesetz) nach [I] umstellen und den
Widerstandwert aus der E-Reihe einsetzen. Mit dem neu gewonnenem
Stromwert in die Tabelle reingehen und die Lichtstärke ablesen. Fertig.
Oft braucht man gar nicht so viel Strom wie man denkt.
Aber da du die Kennlinie der LED nur grafisch gegeben hast, kannst du
keine exakte Berechnung in dem Sinne durchführen.
Stattdessen zeichnest du eine Gerade in dein Diagramm. Die geht bei 5V
durch die 0mA-Linie, sprich etwas abstrakt: "würden an der LED 5V
abfallen, wäre der Strom 0mA, da über den Widerstand 0V abfallen"
und genauso kannst du z.B. einen zweiten Punkt der Geraden finden. Bei
180R:
"Würden 1.4V an der LED abfallen, also 3.6V am Widerstand, wäre der
Strom 20mA".
Jetzt zeichnest du eine Gerade durch (1.4V|20mA) und (5V|0mA) und am
Schnittpunkt mit der Kurven liest du den Strom ab.
Die Steilheit der Kennlinie an der Stelle sorgt natürlich dafür, dass
der Unterschied im Strom spürbar ist. Daher brauchst du ja auch den
Vorwiderstand.
Denk auch an Bauteiltoleranzen, wenn es denn wirklich so genau sein muss
;)
Knobi schrieb:> Jetzt möchte ich gerne Rückwärtsrechnen
Variante 1: iterativer Prozess: erst mit der angenommenen Uf rechnen,
dann den Strom erhalten, dann nach der Uf für diesen Strom gucken und
noch mal rechnen, reicht meistens weil schon die Lurve ja nir ein
Schätzwert ist, wird aber um so genauer je öfter man iteriert.
Variante 2: (L)Spice rechnen lassen, scheitert meist am zum Diagramm
passenden Modell für die LED.
Variante 3: graphisch: LED Kurve mit an 5V gespiegelter Widerstandskurve
schneiden, Schnittpunkt ist If und Uf.
In allen Fällen: Man sollte nicht mit der typischen Kurve rechnen,
sondern der minimalen und maximalen, erstens erfährt man so, ob die LED
bei Bauelementestreuung überlastet wird (20mAnenn LEDs sind meist bis
30mA belastbar) und zweitens wie sehr die Helligkeit schwankt, vor allem
bei Schwankungen der Versorgungsspannung (Batterie).
A. S. schrieb:> und genauso kannst du z.B. einen zweiten Punkt der Geraden finden. Bei> 180R:>> "Würden 1.4V an der LED abfallen, also 3.6V am Widerstand, wäre der> Strom 20mA".
Kann man so machen, üblicherweise wählt man für die beiden Punkt jedoch
die Leerlaufspannung (hast Du so angegeben: 5V/0mA) und den
Kurzschlussstrom. Der wäre hier bei 0V und I=5V/180Ohm=27,8mA.
MaWin schrieb:> In allen Fällen: Man sollte nicht mit der typischen Kurve rechnen,> sondern der minimalen und maximalen,
Grundsätzlich stimme ich Dir zu, nur sind meistens keine anderen als die
typische gegeben.
A. S. schrieb:> Oft braucht man gar nicht so viel Strom wie man denkt.
absolut richtig.
Die Datenblätter geben den Maximalstrom an, das heißt nicht, dass man
die LED damit versorgen muss. Es reicht viel weniger für diesselbe
Helligkeit.
Selbst aus derselben Baureihe ist jede LED anders.
Siehe dir das Video an, dort ist das mit praktischen Beispielen erklärt
https://www.youtube.com/watch?v=Es0DzvyPd-M
Knobi schrieb:> Jetzt möchte ich gerne Rückwärtsrechnen und den Strom bzw. die> Helligkeit dazu wissen.
Exakt geht das wohl nur, wenn du die Gleichungen zu deinen Kurven
hättest.
ABER:
- das sind eh typische Kennlinien, tatsächlich können die Schwankungen
deutlich sein.
- auch die Temperatur wird eine Rolle spielen
- den Helligkeitsunterschied zwischen der Schaltung mit 176,5Ω (auf vier
Stellen genau angegeben?) und dem Normwert 180Ω (der ggf. auch 5%
Toleranz hat) wirst du nicht erkennen und wird in der Praxis überhaupt
keine Rolle spielen.
- andernfalls musst du die Helligkeit mit einem geeigneten Gerät messen
A. S. schrieb:> Aber da du die Kennlinie der LED nur grafisch gegeben hast, kannst du> keine exakte Berechnung in dem Sinne durchführen.
Aber in recht guter Näherung, wenn man die Shockley-Gleichung verwendet.
Die wenigen Parameter sind anhand von wenigen Punkten schnell bestimmt
und dann kann man rechnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung
Leider kann ich nicht allen Antworten folgen.
Ich suche eine theoretische Lösung und nicht, ob der Unterschied
zwischen einem 176,5Ω und 180Ω bemerkt wird.
Die max. und min. Kurven und die dazugehörigen Formeln wären verfügbar.
Michael M. schrieb:> Einfach die Formel (ohmsches Gesetz) nach [I] umstellen und den> Widerstandwert aus der E-Reihe einsetzen. Mit dem neu gewonnenem> Stromwert in die Tabelle reingehen und die Lichtstärke ablesen. Fertig.
Einfach umformen wäre doch zu einfach, denn es ändern sich ja zwei
Parameter: If und Vf
MaWin schrieb:> Variante 3: graphisch: LED Kurve mit an 5V gespiegelter Widerstandskurve> schneiden, Schnittpunkt ist If und Uf.
Dies versteh ich leider nicht.
Kannst du mir dies nochmals erklären (eventuell mit Skizze)
Dies über ein Simulationsmodell zu machen, klingt gut, aber man sollte
das Ergebnis doch auch noch selbst prüfen/nachrechnen können.
SG, Knobi
Knobi schrieb:> Ich suche eine theoretische Lösung und nicht, ob der Unterschied> zwischen einem 176,5Ω und 180Ω bemerkt wird.
Bei mir hat noch nie eine Led in der Theorie geleuchtet.
Was ist denn dann dein "theoretisches" Problem?
Kannst du die Formel nicht umstellen?
Knobi schrieb:> Michael M. schrieb:>> Einfach die Formel (ohmsches Gesetz) nach [I] umstellen und den>> Widerstandwert aus der E-Reihe einsetzen. Mit dem neu gewonnenem>> Stromwert in die Tabelle reingehen und die Lichtstärke ablesen. Fertig.> Einfach umformen wäre doch zu einfach, denn es ändern sich ja zwei> Parameter: If und Vf
Die kleine Änderung der Spannung in dem Bereich ignoriert man für die
Theorie öfters, weil die in der Praxis stark durch Temperatur und
Exemplarstreuung beeinflußt wird.
Genauer gehts mit KSQ.
