Schaltung mit Vorwiderstand und Diode

[D4rkD0nut]

Hallo zusammen,

ich bin recht neu im Bereich der Elektronik und besuche gerade Brückenkurse vor dem Start des Studiums. Im Rahmen des Brückenkurses hatten wir Aufgaben berechnet und gesteckt, im Rahmen der Nachbereitung sind mir jedoch ein paar Fragen gekommen, auf die ich einfach keine Antwort finde. Vielleicht könnt ihr mir da auf die Sprünge helfen.
Es geht um die Aufgabe im Anhang.
https://postimg.cc/PpYK7mjR

Die Kennzahlen für Stromstärke und Spannung der Diode wurde dem entsprechenden Datenblatt entnommen. Berechnet haben wir dann, dass wir für diese Schaltung einen Widerstand mit 85 Ohm benötigen. Diesen hatten wir jedoch nicht im Labor, deshalb haben wir dann den nächsthöheren (91 Ohm) genommen.
Entsprechend des gewechselten Widerstands wollte ich dann die ganze Schaltung neu berechnen, bin hierbei jedoch auf Probleme gestoßen. Wie kann ich denn nun die neuen Werte für die Schaltung berechnen? Der Spannungsabfall an der Diode passt sich ja dem Spannungsabfall am Widerstand an und entsprechend des Spannungsabfalls an der Diode ist auch die Stromstärke, die durch die Diode fließt. Aber wie berechne ich nun den Spannungsabfall am Widerstand? Da sich ja durch die Änderung des Widerstands der Spannungsabfall am Widerstand ändert, ändert sich auch der Spannungsabfall an der Diode und somit der Stromdurchfluss, somit kann ich die ursprünglichen Werte (3,3 V und 20mA) nicht mehr zur Berechnung heranziehen.

Danke schon mal für alle Antworten!

LG

 

[patois]

Mit einem anderen Widerstandswert wird die Kennlinie der LED an einer anderen Stelle geschnitten. Um diesen neuen Schnittpunkt, also den neuen Arbeitspunkt einfach bestimmen zu können, sollte man der Einfachheit halber die Graphische Methode anwenden.

Wer die analytische Geometrie liebt, kann den Schnittpunkt der beiden Kurven (LED-Kennlinie und Widerstandsgerade) auch rechnerisch ermitteln. Diese Berechnung wird nicht ganz einfach sein, da die LED-Kennlinie nicht linear ist.

Zur einfachen Veranschaulichung der Unterschiede könnte man die beiden unterschiedlichen Schaltungen, die durch die unterschiedlichen Widerstände entstehen, eventuell auch in Simulationsprogrammen untersuchen.

Nachtrag: Erschwerend kommt hinzu, dass die Lage der LED-Kennlinie von der Temperatur abhängig ist!
.

 

[Pumukel]

Für die Praxis reicht es die Werte der LED als konstant anzunehmen. Also UF =3,3 V und I led = 20 mA als Grenzwert.
In der Praxis schwankt die Flussspannung der LED abhängig vom Strom und der durch den höheren Strom verursachten Temperaturerhöhung um einige 100mV. Diese Schwankung der Flussspannung kannst du da vernachlässigen, denn der geringe veränderte Strom hat da kaum Auswirkungen auf die Helligkeit.

 

[patois]

Vor dem Start eines Studiums ist man wahrscheinlich nicht so sehr an über den Daumen gepeilten Werte aus der Praxis interessiert,
sondern wie der Text der Anfrage erkennen lässt, denkt man intensiv über die Auswirkungen von geänderten Werten nach,
um eventuelle tiefere Einblicke und Erkenntnisse zu erlangen.

Sieht so aus als müsse man das Thema hinter verschlossenen Türen weiter diskutieren.

 

[Pumukel]

In der Praxis verwendet man da auch keinen Vorwiderstand zur Strombegrenzung sondern eine Konstantstromquelle. Da spielt die Flussspannung der LED keine Rolle! Diese stellt sich automatisch bei dem gewähltem Strom ein.

 

[patois]

Der Fragesteller hat aber nicht danach gefragt, was in der Praxis gemacht wird,
also werden hier wieder einmal Fragen beantwortet, die garnicht gestellt waren !

 

[Pumukel]

Die Led ist ein nicht linearer Widerstand. Das bedeutet die Spannung ist nicht linear zum Strom. Weiter jeder normale Widerstand hat eine Toleranz. Gehen wir mal von 100 Ohm und +-10 % aus dann hat dieser R einen Widerstand zwischen 90 und 110 Ohm. Nun kannst du ja mal ausrechnen welcher Strom da bei 5 V-3,3V bei 90 Ohm fließt und bei 110 Ohm . Hier wird die Flussspannung als unveränderlich angenommen. I = U:R
I = 1,7V : 90V:A = 18,8 mA und 1,7V:110V:A= 15,45mA Nennwert wäre da 1,7 V :100V:A= 17mA So und nun kannst im Datenblatt nachschauen wie hoch die Flussspannung bei 18,8 mA und bei 15,45mA ist und die Rechnung nun nochmal neu erledigen .