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Fragen zu LED-Schaltung

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Fragen zu LED-Schaltung

Von Anonymous am 27.01.2007 20:09

Hallo Leute,
ich habe nicht wirklich Ahnung von Elektrotechnik. Alles was ich weiß, stammt aus den Physikstunden bis zur 12 Klasse *G*

Ich habe vor einen Infrarot-Scheinwerfer zu bauen.
Dafür habe ich mir 400 IR-LED's gekauft. Diese haben folgende Daten:

1]PANASONIC
Bezeichnung : LN 76
Vr = 3V, If = 100mA, Pulsstrom max. 1A, 190mW, 880nm1]

Diese will ich auf einer Platine zusammen löten.

Frage 1: Parallel oder seriell? Bei seriell geht nichts mehr, sobald eine LED nicht mehr funktioniert. Bei parallel kriegen die anderen mehr Saft ab, falls eine LED einen Kurzschluss erzeugt. Also wie soll ich die LED's am besten schalten?

Frage 2: Wieviel Volt und Ampere muss ich insgesamt anlegen, damit alle funktionieren? Bzw. wieviel darf ich max. anlegen, damit sie nicht durchbrennen? Wie rechne ich das aus den Tech. Daten aus? Oder vielleicht könnt ihr mir das beantworten?

Frage 3: Brauch ich dann letztendlich einen Trafo um das ganze zu betreiben oder langen dafür auch Akkus? Kommt sicher auf die benötigte Leistung an.

Frage 4: Sollte ich bei der Anzahl von LED's irgendeine Art von Sicherung einbauen? Oder brauche ich sogar noch andere Bauteile, die den Stromfluss regulieren/begrenzen, etc?

Danke im Voraus!

skyler

Von Anonymous am 27.01.2007 20:56

Ok ich habe mittlerweile rausgefunden, dass es am sinnvollsten ist, wenn man eine gemischte (parallel/seriell) Schaltung macht.

Ich habe mir mit diesem Rechner ausgerechnet, dass ich bei jeweils 4 seriell geschalteten LED's einen Widerstand von 18Ohm an jedem Strang brauche. Davon müsste ich dann 100 Stränge parallel verbinden.

Richtig?! Und ist das sinnvoll?

Die beim Rechner angegebene Spannung für das Netzteil beträgt 13,8 V. Aber wieviel Ampere muss das Netzteil liefern?

Von derguteweka am 28.01.2007 17:41

Moin,

Der Dreh- und Angelpunkt deiner Schaltung wird einfach der sein: Woher kommt die Energieversorgung? Je nach dem, wieviel Volt du zur Verfuegung hast, kannst du die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs variieren.

Bei deiner Rechnung waer ich mal vorsichtig. Du hast wahrscheinlich mit 100mA LED-Strom gerechnet; ich wuerd den LEDs maximal 190mW/3V=63mA zumuten. Konsultier da lieber nochmal das Datenblatt.

Zitat:
Die beim Rechner angegebene Spannung für das Netzteil beträgt 13,8 V. Aber wieviel Ampere muss das Netzteil liefern?

Naja, das ist nicht schwer zu berechnen, du hast ja pro LED-Strang mit 100mA gerechnet; davon 100 Straenge parallel; das waere dann 100mA*100= 10A.

Da wirds aber ganz schoen hell und warm in der Bude; das Dingens braucht ja dann 138W.

Gruss
WK

Von Anonymous am 29.01.2007 18:31

Danke erstmal für die Antwort!

Also du meinst ich sollte beim Rechner statt 100mA nur 63mA für die Diode eingeben?

Und wieso bleiben dann die 100mA für jeden Strang?

Kann mir vielleicht jemand anhand vom (z.B. Conrad-Onlineshop, etc.) zeigen welche Widerstände ich dann genau brauche? Gibt da ja Unterschiede.

Für den Betrieb bräuchte ich also ein 14V/10A Netzteil richtig? Ist das sinnvoll? Kann man da noch was optimieren? Was wäre wenn ich statt 4x100 Stränge einfach 20x20 mache. dann könnte ich das ganze doch mit 220V betreiben oder?

Danke!

Von IC-Killer am 29.01.2007 19:22

Hallo!
Der WK ist von deinen Berechnungen ausgegangen,also 100mA. Bei der Reduzierung auf 63mA sind es dann immerhin noch 6,3A Gesammtstrom,die ein Batterie-Ladegerät bereitstellen könnte. Die Reihenvorwiderstände wären jeweils ca 33 Ohm groß und die mehr als 2 Watt vertragen sollten. Deine 20x20 Variante am 230V-Netz(nach der Gleichrichtung können bis ca 300V anliegen) kann ich aus Sicherheitsgründen (Lebensgefahr) nicht unterstützen. Mitmenschen könnten auch zu Schaden kommen.Die MINI-Höhensonne setzt dann immer noch gute 100 Watt in Wärme um.

MfG V.

Von Anonymous am 30.01.2007 18:11

IC-Killer hat folgendes geschrieben:
Hallo!
Die Reihenvorwiderstände wären jeweils ca 33 Ohm groß und die mehr als 2 Watt vertragen sollten.


Wieso das denn? Ich hätte doch dann auf jeder Reihe 1,38 Watt. Aber die verteilen sich doch auf die 4 LED's + den Widerstand, oder? Also habe ich pro Verbraucher ca. 0,3 Watt. Oder habe ich da nen Denkfehler drin?

2 Watt Widerstände gibt es doch garnicht, oder? Das größte was ich finde sind 0,6 Watt.

Edit: Wieso brauche ich überhaupt Widerstände. Ich lese überall nur, dass man Widerstände deswegen benutzen sollte, weil die LED sonst übermäßig Strom zieht, bis sie durchbrennt. Aber wenn ich doch nur soviel Strom zur Verfügung stelle wie die LED's brauchen, können sie doch garnicht mehr ziehen?! Bsp: Stomquelle 12V/10A. 4 LED's in Reihe (=12V/100mA) und 100 Stränge parallel (=12V/10A) Passt doch?!

Von IC-Killer am 30.01.2007 20:39

Wenn ich die zwei letzten Sätze deines Edits lese,stehen mir die Haare zu Berge. Sobald eine LED-Reihe ausfällt (und das macht sie garantiert,wenn ohne Widerstand gearbeitet wird) löst das eine blitzschnelle Kettenreaktion aus. Was spricht dagegen mal eine LED-Reihe (4 LED) mit einem Widerstand der 0,6 Watt-Serie an 12-13,8V zu testen.Dann wirst du schon merken ob er abraucht?Dem Theoretiker tut auch mal ein wenig Praxis gut. Und da du im Endeffekt doch alles besser zu Wissen scheinst,klicke ich mich nun gänzlich aus.

MfG V.

Von Anonymous am 31.01.2007 10:58

Nein du verstehst mich falsch. Und deine Reaktion finde ich echt seltsam.

Ich will nicht alles besser wissen, ich würde mich nur freuen wenn ich mal klare Antworten auf meine Fragen bekommen würde, da ich, wie du offentsichtlich schon gemerkt hast, nicht viel Ahnung von der Materie habe!

Was hilft es mir weiter wenn ich es Ausprobiere und mir alles abraucht?!

Von PlushFox am 16.02.2008 22:13

Yërf!

Erst mal solltest Du Dir das Datenblatt dieser LEDs ansehen. Da steht nämlich, daß die LEDs nur 1,8V Durchlaßspannung haben, was ja besser zu den 180mW bei 100mA paßt. Aber was stimmt denn nun? Jetzt solltest Du das machen, was man am besten tut, wenn man LED-Schaltungen entwerfen will:

Messen und ausprobieren.

Dazu schließt Du erst mal eine dieser LEDs über 470Ohm an 12V und mißt die tatsächlich anliegende Durchlaßspannung. Ich bin mir ziemlich sicher, daß es wirklich nur 1,8V sind, weil für die meisten IR-Leds typisch. Farbige und weiße superhelle LEDs haben wieder ganz andere Spannungen, die man aber genauso ausmessen kann.

Gehen wir also einfach mal von 1,8V aus, wie es im Datenblatt steht. Miß mal aus, welche Spannung sich bei 10, 20, 50 und 100mA einstellt. Dann wirst Du Dich erst mal wundern, daß da Werte zwischen 1,6 und 2V herauskommen können. Das nennt man die Praxis(TM). LEDs haben keine absolut konstante Spannung, sondern diese steigt mit steigendem Strom. Grund dafür ist der Innenwiderstand. Deshalb sollte man immer ausmessen, welche Spannung die LED tatsächlich hat, wenn sie mit einem bestimmten Strom betrieben wird.
Bei etwa 1,8V pro LED kann man für den 12V-Betrieb immer 6 Stück in Reihe schalten(10,8V) und hat noch 1,2V Restspannung, die an einem Widerstand verbraten wird. Ein Vorwiderstand ist deshalb wichtig, weil LEDs bei nur geringfügig steigender Betriebsspannung schon viel mehr Strom ziehen, als für sie gut ist, sie versuchen sozusagen, die Spannung zu begrenzen. Ist ein Widerstand vorgeschaltet, steigt der Strom nicht ganz so stark an. Bei nur 10% Spannungsreserve am Widerstand kann es aber schon haarig werden, wenn die Spannungsquelle nicht stabilisiert ist. Bei 13,2V Eingangsspannung würde dann nämlich schon der doppelte Strom fließen. Also solltest Du einen Spannungsregler verwenden.
Den Widerstandswert kann man ganz einfach berechnen: R=U÷I, also 1,2V÷0,1A = 12Ohm. Den gibt es sogar zu kaufen. Die Leistung ist P=UxI, also 1,2Vx0,1A = 120mW. Also reicht ein 0,25W-Widerstand völlig aus, man kann sogar 0,1W-Typen verwenden, weil kleine widerstände erfahrungsgemäß mehr Leistung verkraften als auf dem Datenblatt steht. Dann hättest Du auch noch den Vorteil, daß bei Überstrom die Widerstände zuerst durchbrennen und nicht die LEDs.
Jetzt geht es in die Praxis. Bau eine Reihenschaltung mit 6 LEDs und 12 Ohm auf, lege das Ganze an 12V, und siehe da, es fließen keine 100mA, sondern mehr oder weniger. Das ist wiederum die Praxis. Fließt zu viel Strom, probier den nächst höheren Widerstand, fließt zuwenig, probier einen Kleineren. Du solltest den Wert nehmen, der etwas unterhalb der angestrebten 100mA liegt, niemals oberhalb, denn das geht auf die Lebensdauer der LEDs.
So. Jetzt hast Du erst mal einen Strang, der funktioniert. Wenn Du das Ganze mit den 0,1W-Widerständen aufbauen willst, solltest Du das vorher mal ausprobieren und mehrere Stunden im Dauerbetrieb testen. Wenn dann nichts zu heiß wird(man darf sich ruhig am Widerstand leicht die Finger verbrennen, aber es darf nichts anfangen zu schmoren), ist es in Ordnung, ansonsten mußt Du halt 0,25W Widerstände nehmen.
Jetzt mußt Du berechnen, wie viele Stränge Du brauchst. Das sind 400 ÷ 6, also 66,66666666... Stränge. Also kannst Du 66 gleiche Stränge aufbauen(viel Spaß beim Löten), das sind 396 LEDs. Die restlichen 4 kannst Du als Reserve nehmen oder in einem zusätzlichen Strang verbasteln(den Vorwiderstand kannst Du ja jetzt wohl bestimmen).
Wie viel Strom zieht nun das Ganze? Das sind 67 mal 100mA, also 6,7A, bei denen ziemlich genau 12V anliegen müssen. Im Idealfall hast Du ein Netzteil parat, das bei 6,7A etwa 11V bis 12V abgibt, oder Du paßt es mit einem entsprechenden Vorwiderstand an. Dann kannst Du aber nur dieses eine Netzteil verwenden.
Andere Variante: Spannungsregler. Vorteil: Man braucht nicht unbedingt immer ein und dasselbe Netzteil zu benutzen.
Ein einfacher 7812-Spannungsregler packt das nicht, aber es gibt ein paar Tricks, wie man den mit einem(oder mehreren) Leistungstransistoren aufrüsten kann(Eine Schaltung findest Du auf dem Datenblatt dieses Reglers). Du kannst aber auch den Scheinwerfer in 3 Gruppen á 2,2A aufteilen und 3 getrennte Spannungsregler verwenden. Festspannungsregler bis 3A gibt es im Handel, darüber wird es schon eng(ist aber auch noch zu bekommen). Benutzt Du einen Festspannungsregler, muß die Eingangsspannung etwa 2-3V mehr betragen, also mindestens 14-15V. Hierfür wäre ein Batterieladegerät gut geeignet, allerdings müßtest Du noch einen Elko zur Glättung an den Ausgang schalten, damit es nicht zu sehr flackert.
Du brauchst also 14-16V und knapp 7A für die Schaltung mit 6 LEDs je Strang. Soll der Scheinwerfer mit einem 12V-Akku oder an der Autobatterie betrieben werden, mußt Du pro Strang 5 LEDs benutzen(9V, 10 Ohm Vorwiderstand, 10V-Spannungsregler, 80 Stränge, 8A), weil die Akkuspannung niemals 12V beträgt und bei so einer Belastung schon leicht einbricht. Diese Schaltung funktioniert dann bei Spanungen von 11 bis 14V. Wenn Du eine längere Leitung verwendest, ist diese Schaltung auch zu empfehlen, denn bei dem großen Strom hast Du bis zu einigen Volt Spannungsabfall am Kabel.
Ein Problem ist aber die Kühlung der Spannungsreglung, da bei den großen Strömen(z.B. 8A bei 14V = 32W Verlustleistung an den Reglern) auch viel Wärme umgesetzt wird. Also benutz große Kühlbleche.

Was willst Du eigentlich mit dem Scheinwerfer beleuchten?

Von IC-Killer am 16.02.2008 22:35

Hallo!
Das Thema ist schon ein Jahr her!
Der junge Mann hat dann noch uneinsichtig ein anderes Forum strapaziert.

MfG V.

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