Bitte um Anleitung Können wir mal über LEDs reden?

[flatten_the_skyline]

Hey!

Ich hab grad fleißig LEDs in meienr Rayven verbaut, und nachdem ich schon 2 verloren habe beschäftige ich mich grad mit der Materie. Da ich denke dass das ein generell interessantes Thema ist wollte ich mal ein paar Fragen mit meinen Vermutungen dazu stellen:


1. Der Vorwiderstand

Weisheit: LEDs brauchen IMMER einen Vorwiderstand.

Tun sie das? Ich lasse meinen Blaster auf 2* 3V Einzelstromkreisen laufen, das reicht für weiße und blaue LEDs von der Spannung grade so aus.

Nach der Gleichung

R = (UB - ULED)/ILED wäre der Vorwiderstand ja dann null wenn die LED auf 3V betrieben werden soll, oder? wenn ich da jetzt 10 Ohm vorpacke, was mein kleinster Widerstand ist, ist das bei 30 mA ILED ja schon 10 Ohm * 30 mA = 0,3V Absenkung und damit 2,7V resultierende Spannung, damit läuft die LED laut Datenblatt gar nicht mehr.


Was ich dazu gefunden habe: LED sind Halbleiter, und als solche sinkt ihr Widerstand bei steigenden Temperaturen.
Heißt das dass die 3V die für eine kalte LED vorgesehen sind eine warme LED schon grillen können?

Ich hab dann nochmal ein konkretes Rechenbeispiel:

Meine LEDs haben folgende Werte:

3,2 - 3,4 V
20 - 30 mA

Ich kann davon ausgehen, dass mit steigender Spannung auch der Strom steigt, korrekt?

Wenn ich diese Diode bei 6 V anschließe
kann ich sie zu beiden Grenzen hin auflösen:

R = (6V - "3,2-3,4V")/"20-30mA"


der kleinste Widerstand wäre 6V - 3,4V / 30 mA = 86+2/3 Ohm
der größte Widerstand wäre 6V - 3,2V / 20 mA = 140 Ohm

Ich würde ich 100 Ohm nehmen oder ist das zu wenig?

Wie macht ihr das mit den angegebenen Bereichen?




2. Die Parallelschaltung

Weisheit: LEDs sollte man möglichst nie parallel schalten

Warum? weil sie dann nicht perfekt gleich leuchten und es schwer zu berechnen ist welcher Strom durch sie fließt? Macht das überhaupt nen Unterschied solange sie zumindest beide leuchten?

Eine Reihenschaltung bräuchte ja Unmengen an Spannung, die sich in nem Blaster ohne Spannungsrichter kaum liefern lässt...

more to come.


3. Stromstärke, Spannung und Batterien

Das ist jetzt so en Grundsatzfrage. Wenn ichs richtig sehe liefern Batterien bzw. Akkus eine (relativ) konstante Spannung und der Verbraucher kontrolliert die Stromstärke, korrekt? Und wenn der Verbraucher mehr Strom zieht als die Batterie liefern kann bricht die Spannung ein?

 

[Master-of-Hardcore]

Also meine eigenen Erfahrungen sind folgende:
1.
Wenn ich ne 3v Led mit mehr als 3v betreiben will verbaue ich nen Vorwiderstand, sonst nicht.
2.
Wenn ich mehrere LEDs verbauen will schalte ich sie parallel mit Vorwiderstand weil ich
nur begrenzt viele LEDs in Reihe schalten kann da sich die Spannungen addieren. (z.B. Viermal 3v Led =12v)
Unterschiedlich helles leuchten ist mir nie aufgefallen.

Hab in meinem ersten Auto zu Lehrlingszeiten Unmengen LEDs verbaut und das hat so
auch immer funktioniert .^^

 

[diam0nd]

Ich mache es genauso wie @Master-of-Hardcore

Ich bin damit bei allen Sachen, die ich gebastelt habe immer ganz gut gefahren.

Ca. 20 % der Masse meines Autos bestehen aus LED's und verlegtem Kabel..... Bisher ist da noch nie was dran gewesen. Ok, durch die Vibrationen hat sich die ein oder andre Lötstelle gelöst, aber das war's auch schon.

 

[flatten_the_skyline]

ich hab mal ein Rechenbeispiel mit den Bereichen angegeben.

 

[medusa]

Da muß ich jetzt mal was zu schreiben...

LEDs sind keine Glühlampen, die haben etwas andere Eigenschaften Bei einer Glühlampe steigt der Strom linear mit der Spannung an, deshalb hat man den fließenden Strom über die Spannung (also Anzahl der Batterien etc) gut im Griff. Bei einer LED ist das ganz anders.

Bei einer Diode (das ist was das "D" in LED bedeutet) braucht es eine gewisse Spannung, damit überhaupt Strom zu fließen beginnt. D.h. man kann die Spannung erstmal aufdrehen und es passiert nicht viel bzw. leuchtet auch nix. Wenn dieser Punkt erreicht ist, fängt die Diode sehr plötzlich an sehr gut zu leiten, d.h., der Innenwiderstand ist auf einmal sehr, sehr, klein. Das bedeutet, schon eine sehr kleine weitere Erhöhung der Spannung kann den Strom riesig ansteigen lassen. Zuviel Strom ist aber das, was eine Diode und auch LED am Ende killt. Es ist viel leichter und sicherer, im Leitungsbereich den Strom statt der Spannung zu regeln. Einfachste Methode ist dabei der Vorwiderstand.

Die Eigenschaften von Dioden (also wann genau der Leitungsbereich beginnt) sind dummerweise auch noch durch die Temperatur beeinflußbar. D.h., wenn das Ding durch den Stromfluß warm wird, leitet es nicht mehr so gut. Der nichtsahnende Benutzer regelt dann nach, damit die Helligkeit stimmt. Beim nächsten Einschalten ist die Diode kalt und die letzte Einstellung ist viel zu hoch... kaboom. Eine der häufigeren Todesursachen von Laserdioden übrigens. Mit einer Stromregelung hat man das immer im Griff.

Wenn einige hier erfolgreich LEDs nackt verbaut haben, - viele LEDs kommen heutzutage mit einem intern verbauten Vorwiderstand.

 

[Lorcan]

Ich verweise mal nach hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/LED

 

[TheOrk]

Mal kurz zusammengefaßt wie ich das verstehe:

LED brauchen einen Vorwiederstand. Punkt. Das dient dazu, ein Element im Stromkreis zu haben, daß den Stromfluß begrenzt, denn je nach dem was so anliegt tut das die LED zu gut oder echt schlecht. Die Schwankungen können die LED killen. Ein Vorwiderstand sorgt dafür, das Schwankungen um die gleiche Voltzahl nicht so viel Schwankungen des Stromflusses verursachen (Da hat der alte URI Recht . Man kann LED ohne betreiben, ja, aber da wir in unseren Blastern keine Labornetzteile verbauen, sondern Akkus die mal eben von z.B. "3,7V IMR" reichen ja von etwa 4.2V (voll geladen) bis 3.2V (hör auf zu entladen!). Daher: Vorwiederstand. Lieber 4V + Vorwiederstand an die 3V LED als mit 3V aus einer Batterie / Akku betreiben.

Man kann LED problemlos parallel schalten, man braucht dann vor dieser Schaltung einen Vorwiederstand. So habe ich das bei der RGB-Brille für mein Cyberpunk Projekt gemacht: Für R, G und B getrennt den passenden Vorwiedrtsand ausgerechnet, zwischen Schalter und 1. SMD LED gelötet, dann an die 1. LED eine 2. SMD LED und dann hinten alle 3 Pole auf Masse und zurück zum Schalter. Besonders, wenn es viele LED werden, sollte man sie parallel schalten, die halten sonst die Spannung nicht aus und wir wissen ja auch, das es eine Volt-Zahl gibt, die dem Bastler lebensgefährlich wird, ne?

Eine Möglichkeit (die aber unnötig kompliziert ist), wäre einen up-down Spannungswandler richtig einzustellen. Es gibt für wenige € Platinen die aus 3-12V problemlos z.B. 6V machen, egal was ihr anlegt. Da es Vorwiderstände allerdings für wenige cent statt wenige Euro gibt......

Ich poste demnächst mal meine LED Brille, dann habt ihr ein Beispiel?

EDIT: Verstehe ich das oben Richtig? 3V Stromquelle für 3,2-3,4V LED? Oder meinst Du 6V?

Bei 6V brauchst Du um *eine* LED mit 3,3V und 30 mA zu betreiben einen 100Ohm Widerstand der 1/4W Größen-Kategorie.

Bei (z.B.) 3 Baugleichen Parallel schaltest Du einen 33 Ohm Widerstand an und dann hinter dem widerstand die 3 LED.

Bei (z.B.) 3 baugleichen in Reihe mit 6V geht kein Licht an...

http://ledcalc.com/ ist schön anschaulich...

 

[flatten_the_skyline]

So, hier ist mein Schaltplan auf 6V umgestellt. die roten LED sind geräubert, daher sind die Werte geschätzt. Die 5 parallelen waren so in einer 2xAAA Fahrradlampe, daher können die gut nen Vorwiderstand irgendwo haben für 3V. Da sie auf ner Platine fest sind sind einzelne Vorwiderstände keine Option. für die violetten habe ich 2 zur Auswahl.

Die Widerstände 2 und 3 bzw 5 und 6 sind entweder oder.

Das Lasermodul ist das hier, dem scheint alles egal zu sein.

ich hätte jetzt:

1: 30-40 Ohm
2: -
3: 100 Ohm
4: 130 Ohm
5: 40 Ohm
6-

ausm Bauch raus gesagt.

 

[TheOrk]

Das Lasermodul hat mit Sicherheit einen eigenen Spannungswandler/stabilisator.

1. Widerstand für die 5 roten: 47 Ohm Widerstand 1/2W (exakt wäre 40 Ohm aber das gibts nicht als Widerstand)
2. Widerstand für die 3 weißen @3,2V und 30mA: 33 Ohm 1/2W

4. Widerstand für die 1 rote: 220 Ohm Widerstand 1/8W
5. Widerstand für die 3 UV @3,5V und 30mA: ebenfalls 33 Ohm aber 1/4W ausreichend.

3. und 6. nur wenn Du viel löten willst

Zu den roten: War da ein Widerstand in der Lampe?

 

[flatten_the_skyline]

Okay, woher weiß ich was die Widerstände an Leistung aushalten? die schalter die du siehst sind alle unabhängig voneinander zu schalten, machen die nen Unterschied?

 

[TheOrk]

Was die Widerstände aushalten sagt Dir der Plastikbeutel, in den sie verpackt sind generell: Je dicker der Widerstand, desto mehr Watt hält er aus. Du kannst oben auch alle 1/2W kaufen, die sind immer noch nicht riesig.

Wenn die alle gleichzeitig an sind... sollte das auch o.k. sein. Ist ja alles im unteren 3-stelligen mA Bereich, das schaffen die Batterien... kann da einer der Experten noch mal was sagen @Leetoh @Lorcan ich bin doch auch nur Biologe

 

[Lorcan]

Wenn wir pro LED 30mA annehmen sind wir bei ca. 360mA, das sollten Deine Batterien schaffen und Deine Schalter auch, es sei denn, du benutzt Knopfzellen.

 

[flatten_the_skyline]

4xAA, wie angegeben. Im Prinzip das alte BAtteriefach der Rayven, nur dass die Motoren damit nix mehr zu tun haben. Aber haben die Widerstände nirgends ihre LEistung angegeben? meine sind so 5mm lang und 2-3mm dick.

 

[Lorcan]

Leider nein, guckst Du hier: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109051.htm
Nur den Widerstandswert und die Toleranz.
Wobei einfache Kohlewiderstände (braun / beige) meist 1/4 Watt abkönnen und Metallschichtwiderstände 0,6 Watt.
Wenn Du auf Nummer sicher gehen willst: 2 Widerstände mit doppelt so hohem Widerstand parallel schalten und die Leistung teilt sich auf, dann sollte es laut TheOrks Berechnung passen.

 

[TheOrk]

Du kannst Länge und Durchmesser deiner Widerstände mit den Angaben beim Elektronikhändler vergleichen... ablesen kann man die Wattzahl leider nicht. Zu kleine Widerstände werden warm, zu große nehmen einfach nur unnötig Platz und Geld weg.

 

[Dominik]

Ich versuche, mit den LED durch Reihen- und Parallelschaltung immer so nah wie möglich an die Betriebsspannung zu kommen, dadurch geht weniger Energie im Widerstand verloren und der Strom bleibt klein.

Wenn LED parallel geschaltet werden sollte jeder Strang einen eigenen Vorwiderstand bekommen, durch Bauteilstreuungen können unterschiedliche Ströme auftreten, die möglicherweise hoch genug sind um eine LED durchbrennen zu lassen.

Auf der Elektronik-Kompendium Seite findet man übrigens auch einen Vorwiderstandsrechner.

 

[diam0nd]

Zum Widerstand berechnen gibt's jede Menge richtig gute Apps (die teilweise auch deutlich mehr als nur das können....)

 

[flatten_the_skyline]

Hm, wenn LEDs nie lange an sind, wie wichtig ist dann dass die Widerstände nicht son bisschen warm werden? R1 zum Beispiel kriegt nur dann saft wenn der große Abzug gedrückt wird...

 

[TheOrk]

Wenn es jetzt nicht hauchdünne Widerstände sind, machen die das schon mit wenn sie 1/2W brauchen aber 1/4W abkönnen. Falls nicht ist ein Widerstand schnell getauscht?

 

[flatten_the_skyline]

sind halt die beigen. Ich schau mal, sonst 2... ich wollte die in nen Schrumpfschlauch löten damit sie stabil sind.

 

[TheOrk]

Manchmal kommt es tatsächlich auf die Größe an:

;-)

 

[Lorcan]

sind halt die beigen. Ich schau mal, sonst 2... ich wollte die in nen Schrumpfschlauch löten damit sie stabil sind.

Das mit dem Schrumpfschlauch ist schlecht, weil sie dann die Wärme nicht abführen können und noch schneller überhitzen.

 

[diam0nd]

Ich würde Schrumpfschlauch immer nur zum isolieren benutzen, nicht zum stabilisieren. Ich denke das ne gute Lötstelle um einiges stabiler ist als jeder Schrumpfschlauch.

Dazu kommt noch da was @Lorcan gesagt hat.

 

[TheOrk]

Ich kann mal schaun, ob ich irgend wo noch ne alte Wasserkühlung vom PC übrig habe für deine Widerstände, wenn sie unter Schrumpfschlauch zu warm werden ...

 

[Lorcan]

Flüssiger Stickstoff! Macht auch gleich einen lustigen Nebel und du brauchst den Schrumpfschlauch wegen des Reifs auf den Widerständen!