LED Schaltung

[pumuckl]

Hallo zusammen,

ein echt tolles Forum, habe schon viel gelesen bevor ich mich hier jetzt registriert habe.

Nun zu meiner Frage:

Ich habe so einen kleinen Weihnachtsbaum gebaut aus Holz in den ich LEDs eingebaut habe.

Es sind genau 2 Stränge , einmal 5 Leds und einmal 6 LEDs beide Stränge sind in Reihe mit den LEDs geschaltet.

Nun meine Frage ist natürlich wie ich die am besten ansteuere, dass alle Lichter gleich hell brennen.

Ich habe ein Notebook Netzteil mit 19 V und 4,74 Ampere dieses würde ich gerne verwenden.

Alternativ könnte ich mir ganz gut vorstellen auch das ganze mit Batterien zu betreiben.

Zu den LEDs die haben eine durchfluss spannung von 1,8 - 2,0 V.

Ich habe schon folgendes probiert

1 Strang mit LEDs (5 Stück) an einen 9 V Block angeschlossen alle Lichter brennen

den 2 Strang mit 6 LEds an 12 V angeschlossen alle Lichter brennen

nur denke ich ist das ziemlich ungenau und sehr primitiv ist.

Ich würde mich sehr freuen wenn mir jemand ein schaltbild sagen würde mir vorwiderstand wie es am besten an mein Notebook Netzteil anschließen kann.

Viele Grüße Tanja

 

[edi]

Hallo Tanja ,


willkommen im Forum.

Um einen Vorwiderstand ausrechnen zu können fehlt uns noch der Durchlassstrom der LED´s . Der könnte z.B bei 20 ma liegen. Hast du ein Datenblatt von den LED´s ?

 

[pumuckl]

Technische Daten:

Gehäusefarbe: diffus (Milchglas)
Durchmesser: 5mm
Intensität: 600mcd max.
Öffnungswinkel: diffus, allseitig
Betriebsspannung: 1,8 - 2,0 Volt
Betriebsstrom: 20mA / 30mA
Betriebsstrom max.: 50mA
Wellenlänge (Lichtfarbe): orange ~604nm

Grüße und vielen Dank

 

[edi]

Hallo,

man geht folgendermaßen vor :

5 LED´s in Reihe geschalten haben 5x 2,0 V = 10 V
Betriebsspannung nötig. Du hast aber 19 V zur Verfügung. Also sind 9 V zu viel da. Man sagt , es müssen 9 V über einen Vorwiderstand " vernichtet" werden.
Das rechnengesetz dazu heisst : R = U/I
R= erforderlicher Widerstand
U= zu "vernichtende" Spannung
I= Betriebsstrom.

Der Betriebsstrom liegt hier bei 20 ma ( da die LED in reihe-also hintereinader geschaltet werden werden nur 1x 20 ma zur Berechnung genommen )

Also : R=U/I
R= 9V/ 0,02 A
R= 450 Ohm

Der erforderlche Widerstand soll so um die 450 Ohm liegen . Wenn 450 nicht vorhanden , nimmst du eben 470.

Das gleiche rechnest du für 6 LED`s.....
Dabei immer die Daten lt. Datenblatt einsetzen

Wenn man die LED`s hintereinander schaltet ( Reihenschaltung ) so wie du das machst , sollten die hintereinander geschalteten LED`s die gleichen Daten ( Strom und Spannung ) haben

 

[patois]

Immer gut, wenn man auch die im Widerstand umgesetzte Energie ausrechnet,
damit man für den Widerstand eine Baugröße auswählen kann, die für diese Leistung geeignet ist.

Also rechnen wir: P = I² * R = 0,02² * 470 = 0,188 WATT

Ein Widerstand für 1/10 Watt ist also zu klein!

Die nächste Stufe wäre 1/4 Watt, dabei könnte die Oberfläche des Bauteils auch noch "warm" werden.

Auf der sicheren Seite wäre man mit einem 1/2 Watt Widerstand!

Greetz

Patois

PS:
Anmerkung: die Vorwärtsspannungen der in Reihe geschalteten LEDs müssen nicht unbedingt dieselben Spannungswerte haben,
wenn man zum Beispiel am Weihnachtsbaum rot, grün, gelb und blau mischt.
Allerdings müssen dann die verschiedenen (unterschiedlichen) Vorwärtsspannungswerte einzeln addiert werden!

:idea:

 

[Milka]

Wie wäre es denn, wenn du alle 11 LEDs in Reihe schaltest? Dann brauchst du keinen Vorwiderstand...

Milka

 

[patois]

@ milka

Der Fragesteller hat nur 19 Volt zur Verfügung.

Also bitte rechne mal nach ...

Für den Einsatz von LEDs muss man wissen,
dass sie anders als Glühlampen zu berechnen sind:

LEDs arbeiten mit einem eingeprägten Strom.
Dieses "Einprägen" erfolgt meistens mit einem Vorwiderstand,
wenn man keine Konstant-Stromquelle einsetzt.
Zum vernünftigen Einprägen des Stromes sollte immer ein ausreichender Spannungshub zur Verfügung stehen.
Edis Rechnung mit dem Spannungshub von 9 Volt ist da goldrichtig,
wenn auch Laien vielleicht an der "verbratenen" Leistung rumnörgeln mögen, eben Laien!

Greetz

Patois

 

[Milka]

Also bitte rechne mal nach ...

19V:11=1,72V

Und nun? Die LEDs sind nun minimal dunkler... Kaputtgehen kann da nix!

Milka

 

[patois]

Hallo Milka,

wie ich schon weiter oben erklärt habe, müssen LEDs mit eingeprägtem Strom betrieben werden.

Das bedeutet, dass die Widerstandsgerade die Kennlinie der LED im Arbeitspunkt schneidet, und damit die Größe des fließenden Stroms festgelegt wird.

Eine Schaltung ohne Vorwiderstand ist nicht fachgerecht!

Sie funktioniert nur zufällig, weil die Spannungsquelle eventuell mit ihrem Innenwiderstand den Stromfluß limitiert.
Wenn dieser Innenwiderstand der Spannungsquelle sehr niedrig ist, -und so etwas gibt es -, dann leuchten die LEDs auch,
aber nur einmal, und dabei sehr hell.

Die Rechnung
19V:11=1,72V
ist mathematisch-physikalisch nicht zulässig,
da die Leuchtdioden eine gekrümmte Kennlinie haben,
und falls 1,72V bereits unterhalb der Schwellspannung der LED liegt, leuchtet diese nicht.

Es ist bei LEDs einfach nicht so wie bei Glühlampen, dass eine niedrigere Spannung weniger Stromfluß bedeutet.

Liebe Mitleser, glaubt einfach, was in den Physikbüchern steht: LEDs sind stromgesteuert und nicht spannungsgesteuert.

Greetz

Patois

 

[Milka]

Ich weiß zwar nicht wo du den Begriff "eingeprägter Strom" her hast, aber natürlich gebe ich dir Recht was die fachgerechte Ansteuerung von LEDs angeht.

Mit der zugegebenermaßen "billigen" Lösung der 11er-Reihenschaltung hätte man aber den Anspruch von Pumuckl der gleichmäßigen Helligkeit voll erfüllt.

Da er nun aber eine Fünfer- und eine Sechserreihe hat bekommt er es mit Widerständen aus der E12-Reihe niemals gleichmäßig hell.

Ich persönlich würde per LM317 einen einstellbaren Konstantstrom regeln...

Milka

 

[patois]

"Eingeprägter Strom" ist ein elektrotechnischer Fachbegriff.

Die Konfiguration " 11 LEDs ( à 2 Volt ) hinter einem LM317 bei Versorgungsspannung 19 Volt " kann nicht funktionieren.

Festkörper-Physik ==> Quanten-Physik ==> Licht-Emission,

daher "Licht emittierende Diode" = LED

daher Licht kann nur emittiert werden, wenn Schwellspannung der LED überschritten wird.

Sorry, aber ich werde das Thema nicht noch einmal aufgreifen.

Greetz

Patois

 

[Milka]

Evtl. hast du mich falsch verstanden.
Ich würde pro Strang einen LM317 setzen...

Milka

 

[pumuckl]

hallo vielen dank für die vielen antworten finde ich echt toll, also ich habe jetzt folgendes gemacht ich habe beide Stränge hintereinander geschaltet . Wenn eine LED kaputt geht und man will das der Rest funktioniert sollte man eh jede LED extra anfahren.

Also wie gesagt habe ich jetzt alle 11 Leds in Reihe und mein Netzgerät mit 19 Volt und 4 , ?? Ampere angeschlossen alle Lampen brennen sehr schön und gleichmäßig.

Ist es denn jetzt sinnvoll einen widerstand vozuschalten ? Wieviel ohm soll der haben falls ja ????

 

[79616363]

Ja, da muss in jedem Fall ne Strombegrenzung rein. Wenn man genug "Luft" Zwischen der Versorgungsspannung und der Gesamtdurchlassspannung eines Strangs hat, dann reicht ein ausreichend bemessener Widerstand. Wenn zwischen diesen beiden Spannungen nur noch wenig "Luft" ist, dann sollte man über eine Konstantstromquelle nachdenken.

Dass dies nötig ist, erkennt man an der Kennlinie einer LED. An der Durchlasspannung ist dort ein scharfer Knick zu sehen. Ab dort steigt der Strom überproportional zur angelegten Spannung, die Verlustleistung steigt, die LED ist ein Heissleiter und der schädliche Effekt verstärkt sich noch - Und das bedeutet ein frühes Ende für die LED :-(
Ein zu hoher Durchlassstrom bringt die Dinger um!
Und nein, es ist nicht zwangsläufig so, dass eine kaputte LED den ganzen Strang lahmlegt. Wenn die (unter normalen Bedingungen) kaputt gehen, dann leuchten die einfach nicht mehr, lassen aber den Strom noch durch.

Du musst einfach darauf achten, dass nicht mehr als der Nominalstrom fliessen kann - Das dürften in Deinem Fall so um die 20 mA sein. Ansätze dafür gibt es viele. Deine Idee das in zwei Stränge aufzuspalten und den Strom zu begrenzen war schon richtig!

Übrigens: Die Rechnung von edi ist richtig!

Und noch was, es gibt LEDs, die eine integrierte Strombegrenzung haben und für eine bestimmte maximale Nennspannung ausgelegt sind (wegen der Verlustleistung!).
Aber die sind sauteuer - Also Finger weg!