LED's am Netz

[René P. (ren_p)]

Hallo,
hier wurde verschiedentlich über das gefährliche Betreiben von LED's 
direkt an 230 Volt Wechselstrom diskutiert. Da ich eher im Hochbau tätig 
bin, sind mir die Fachsimpeleien in den Beiträgen nicht voll / im Ganzen 
verständlich, z.B. hier:
Beitrag "LEDs direkt an 230V betreiben - wie?".
Gibt es Literatur, die den Verbau von LED's am Netz verständlich 
wiedergibt? Ich mag mir die Sachen selbst zusammenlöten, und keinen 
unpassenden Kram zu überteuerten Preisen im Geschäft kaufen.
Der Respekt für die Arbeiten ist da und zwei rechte Hände auch. Meine 
Möbel baue ich mir ja auch selber ...

Ich habe in der Vergangenheit verschiedene erhältliche Gebrauchsmuster 
im Handel gekauft und demontiert.
Das Ergebnis ist jeweils ähnlich: Gleichrichter, 2 Kondensatoren und 
i.d.R. 2 Widerstände - die Anzahl der LED's ist 1  7  10  15  30.
Die Kapazitäten der Kondensatoren und die Widerstände weichen jeweils 
ab.
Verschiedentlich sind zusätzliche Widerstände, nur ein Kondensator, 
zusätzliche Dioden oder noch mehr Elemente verbaut.
Ich habe das mal fotografiert, siehe Bilder.

In einem Fall habe ich einfach die 15 LED's ausgelötet und durch andere 
ersetzt, die Nacht-Wandlampe ist sehr gut und funzt einwandfrei. Aber 
das war einfach.

Nun meine Frage: wie kann ich die Kapazitäten und die Widerstände in 
einer kleinen Schaltung mit schwankender Anzahl von LED's bestimmen, die 
ggf. auch noch verschiedene Parameter (Farben) haben?
Eine mögliche Schaltung stelle ich auch anbei ein, die ich im Internet 
fand. Hier sind es 10 Leuchtdioden, ich denke an 2 oder 3. Auch sind 
dort zwei zusätzliche Dioden verbaut ... braucht es die, welche / was 
sollte ich da verwenden?

Danke für Eure Mühe, René

[Pascal O. (raven761)]

Zu der Schaltung: Die zwei zusätzlichen Dioden die du vorfindest sind 
sogenannte Z-Dioden. Die besitzen die Eigenschaft, dass Sie ab der 
angegebenen Spannung (hier 15V) durchschalten. Damit kann nie eine 
höhere Spannung an der Z-Diode anliegen als 15V. Zwei Z-Dioden in Reihe 
ergeben zusammen einen Spannungsabfall von 30V. Damit wird auf eine 
billige Art und Weise eine Spannungsquelle aufgebaut, um die 9 LEDs vor 
Überspannung zu schützen, denn nach dem Gleichrichter kommen immer noch 
230V raus und das als Gleichspannung (gefährlich)!
Die 9 LEDs zusammen benötigen ungefähr eine Spannung von 9x3V=27V. Damit 
können diese über die Z-Dioden versorgt werden. Der Vorwiderstand ist 
wichtig, um den Strom der LEDs zu begrenzen. Denn LEDs besitzen die 
Eigenschaft, dass sie empfindlich auf zu hohe Ströme reagieren. Gibst du 
ihnen zuviel Spannung, ziehen sie sich soviel Strom bis sie sterben. Bei 
zuviel Spannung fließt mehr Strom, folglich fällt am Widerstand eine 
höhere Spannung ab. Dadurch entsteht irgendwann ein Gleichgewicht 
zwischen Spannung und Strom. Mit dem Widerstand stellst du quasi auch 
ein, wieviel Strom durch die LEDs fließen soll. Die Berechnung ist ganz 
einfach und findest du hier im Forum auch zuhauf.

Aber ich warne dich im voraus, 230V sind wirklich kein Kinderspiel. 
Besonders nach der Gleichrichtung kann es noch wesentlich gefährlicher 
zugehen.

[Alexander S. (agentbsik)]

Das was du da siehst ist ein Kondensatornetzteil. Weißt du, was ein 
Kondensator an Wechselspannung macht? Wie er seine Impedanz mit der 
Frequenz verändert?

Informiere dich über das Kondensatornetzteil, dann kannst du die 
Widerstände und Kapazitäten für deinen benötigten LED-Strom berechnen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatornetzteil

[Torsten S. (tse)]

René

Das die Dinger so billig gebaut werden habe ich zwar geahnt aber nie 
geglaubt. Danke für die Fotos.

[René P. (ren_p)]

@Alexander
Das mit dem Kondensatornetzteil raffe ich langsam, habe den Text hinter 
dem Link durchgesehen, verstehen ... noch nicht, ist alles 
Fachchinesisch für mich.
Ich lese mich gerade eben durch einige andere Beiträge - verstehen mag 
ich es doch gerne noch, auch wenn der Groschen in einzelnen Pfennigen 
fällt.

@Pascal
Das mit den beiden Dioden ist mir noch nicht klar, ich müßte mal die 
Grundlagen studieren ...
Also sie sichern die LED's vor Überspannung, weil sie ab 30 Volt den 
Hahn zudrehen und den Stromkreis sperren?
Nähme ich jetzt zwei LED's (weiß und rot), so wäre eine sinnvolle 
Begrenzung also etwa 6,0 Volt mit einer Diode (Zener-Diode 0,5W 6,2V)?
Ich mag gern die Sachen bei Reichelt bestellen und hangele mich hier so 
durch.

Wie hängt die Kapazität von 330 nF mit dem sich ergebenden Stromfluß von 
20 mA zusammen?

[René P. (ren_p)]

Hier noch ein weiteres Schaltbild aus den Netz, was in einem anderen 
Beitrag verlinkt war.
Hier fehlt der zweite Kondensator gegen das Flackern, richtig? Und die 
LED ist wegen fehlender Diode gegen Überspannungen nicht abgesichert, 
stimmt das?

[holger (Gast)]

Beim selber bauen solcher Schaltungen ohne
Ahnung davon zu haben solltest du dir ein
ganz wichtiges Bauteil besorgen: Einen Feuerlöscher.

[René P. (ren_p)]

@Holger
Eure Fachkenntnis in hohen Ehren, frage ich mich bloß, ob ich jetzt erst 
ein Elektronikstudium in mehrere Jahren durchziehe, um alles zu raffen, 
oder ob ich mir über gewisse Sachstände eine Ahnung verschaffe und die 
vielleicht einmalige Arbeit so bewältige. Das Ergebnis ist auf jeden 
Fall berührungssicher eingepackt, mal abgesehen von der 
Steckerkontakten.
Ich finde es braucht einen gewissen Respekt und Demut, um zu wissen, 
wann ich alles einem Fachmann überlasse, den ich hier so nicht zur Hand 
habe.
Feuerlöscher ist gut, auch bei offenen Kerzen im Zimmer.
Daß es im Netz Spannungsspitzen geben soll, habe ich schon gehört, aber 
von Transienten noch nie ... und das muß ich auch nicht. Wichtig ist die 
Spannungsfestigkeit der Bauteile und fertig, nix weiter.

Das hier aus einem anderen Beitrag fand ich hilfreich:
http://www.grosse-elektronik.de/das-elko/trlosestr/index.html

[Pascal O. (raven761)]

Hallo René,

ja, deine Vermutung ist richtig. Schau mal auf Wikipedia, das ist dein 
Freund:
http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Auch dass der Elko für die Glättung fehlt ist richtig. Die LED wird in 
dem Fall aber abrauchen, da die angelegte Spannung viel zu hoch ist. Du 
musst auch wissen, dass die Spannungsspitzen im Netz nicht 230V sind, 
sondern 380V. Die angegebene und verbreitete Spannung von 230V ist ein 
Effektivwert. Das heißt, dass wenn du die Wechselspannung von 380V in 
eine Gleichspannung richtest, diese 230V betragen wird.

Also ich habe auch wie du angefangen. Ich habe mit den Basics der 
Spannungsstabilisierung angefangen, damit ich LEDs und kleinere 
Verbraucher (Lüfter) betreiben konnte. Direkt an 230V habe ich mich 
nicht getraut, ich habe immer einen Trafo vorgeschalten und die Spannung 
auf 12V runtergeschraubt. Eine geschossen (Schaltung lag offen da) habe 
ich trotzdem bekommen und das hat mir verdammt viel Respekt vor der 
Netzspannung eingehaucht, weil es sich nicht gut angefühlt, wenn der 
Unterarm ein paar Stunden lang taub ist.

Also ein Elektronikstudium brauchst du nicht zum Basteln, aber ich würde 
etwas kleiner anfangen, um die Grundlagen wirklich gut zu verstehen. Da 
gibts ein ganz tolles Buch, mit dem habe ich mich in meiner Jugend sehr 
lange und gern beschäftigt:
http://www.amazon.de/Elektronik-3-Grundschaltungen-Klaus-Beuth/dp/3834331120/ref=sr_1_29?ie=UTF8&qid=1325672085&sr=8-29

Das Buch ist meiner Meinung nach klasse und der Preis lohnt sich, weil 
wirklich alles super beschrieben und leicht verständlich ist.

Lass dich nicht von deinen Zielen abbringen, aber versuche vielleicht 
eine Ebene weiter unten anzufangen ;-) Ich selber bin 
Elektrotechnik-Ingenieur, aber einen Herd würde ich niemals selber 
anschließen, weil ich 1. keine praktischen Erfahrungen damit gemacht 
habe und 2. mir es lieber ist, dass es jemand macht der es wirklich 
gelernt hat mit so Spannungen umzugehen. Es ist keine Schande sich das 
einzugestehen. Ich selber bin eher im hochfrequenten Bereich im 
nV-Bereich tätig ;-)

[Harald W. (wilhelms)]

René P. schrieb:

> hier wurde verschiedentlich über das gefährliche Betreiben von LED's
> direkt an 230 Volt Wechselstrom diskutiert. Da ich eher im Hochbau tätig
> bin, sind mir die Fachsimpeleien in den Beiträgen nicht voll / im Ganzen
> verständlich,

Klar, ich als Elektroniker käme auch nicht auf die Idee, selbst ein
Hochhaus aus Beton zu bauen. :-) Wenn man direkt am 230V-Netz arbeiten
will, braucht man schon einige Vorkenntnisse. Und die kann man
eigentlich nur unter persönlicher Anleitung und nicht im Forum
erwerben. Zum Glück gibt es ja eine Alternative: Man kauft ein
passendes Steckernetzteil, und schliesst dort seine LEDs an. :-)
Gruss
Harald
PS: Was in diesem Thread, glaube ich, noch gar nicht angesprochen
wurde: An 230V betriebene LEDs müssen gegen Berührung geschützt sein!

PS2: Eine Steinstufe im Garten habe ich auch schon mal mit Zement
ausgebessert, ohne Hochbau studiert zu haben. :-)

[MaWin (Gast)]

> Eine mögliche Schaltung stelle ich auch anbei ein, die ich
> im Internet fand.

Die übliche.

> Hier fehlt der zweite Kondensator gegen das Flackern, richtig?

Ja.

> Und die LED ist wegen fehlender Diode gegen Überspannungen
> nicht abgesichert, stimmt das?

Die Z-Dioden D1 und D2 schützen eher den Kondensator C2 falls eine LED 
ausfällt (Unterbrechung hat). Sie sind mit 15V+15V bei der Schaltung mit 
den 9 LEDs eher zu knapp ausgelegt, 2 * 21V wäre passender, allerdings 
müssen sie dann auch die 20mA aushalten, also 1W zusammen. Die Z-Dioden 
sollten im Normalfall nicht löeiten, weil sie nur sinnlos Energie 
verbraten würden. Das tritt in der Schaltung auf, wenn die LEDs sich 
nicht mit 3V begnügen sondern 3.2V brauchen, bei sogar 3.6V wären sie 
schon merklich dunkler.


http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8
"An 230V~ sind normale 20mA-LEDs nur mit Aufwand anzuschliessen..."

[Harald W. (wilhelms)]

MaWin schrieb:

> Die Z-Dioden
> sollten im Normalfall nicht leiten, weil sie nur sinnlos Energie
> verbraten würden.

Ich habe auch schon mal eine LED-Lampe gehabt, bei der der
Schalter für die LEDs einfach in die LED-Leitung gelegt wurde.
Der Wirkleistungsverbrauch war somit im ausgeschaltetem Zustand
(in der Z-Diode)höher als im eingeschaltetem. Ich habe dann die
Lampe so umgebaut, das im ausgeschaltetem Zustand die LEDs
kurzgeschlossen wurden.
Gruss
Harald

[Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)]

René P. schrieb:
>...
> Gibt es Literatur, die den Verbau von LED's am Netz verständlich
> wiedergibt? Ich mag mir die Sachen selbst zusammenlöten, und keinen
> unpassenden Kram zu überteuerten Preisen im Geschäft kaufen.
> Der Respekt für die Arbeiten ist da und zwei rechte Hände auch. Meine
> Möbel baue ich mir ja auch selber ...
>
Hallo,

man kann es eigentlich nicht oft genug schreiben, da die Gesundheit und 
das Leben durch nichts zu ersetzen ist.

Netzspannung ist Lebensgefährlich !!!

Und wer sich in Gefahr begibt, kann darin umkommen. Leider sind machmal 
auch Unschuldige daran beteiligt. Aber die Entscheidung bzw. 
Verantwortung liegt bei DIR.

Der nachfolgende Artikel ist wirklich empfehlenswert, er behandelt genau 
das Thema wie man Elektronik direkt mit Netzspannung versorgt und dies 
dimensoniert( Kondensatornetzteil, Trafoloses Netzteil ).

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/cpowsup.htm


Bernd_Stein

[René P. (ren_p)]

Danke an Euch alle.

Den Hinweis mit Netzspannung und Lebensgefahr nehme ich selbst sehr 
ernst, bastle ja auch schon länger, nur eben nicht so was hier.

Das Buch besorge ich mir, die hier verlinkten Beiträge lese ich alle 
noch durch und gehe mit Vorsicht zu Werke.

Ich rühre mich demnächst dazu noch mal mit den Ergebnissen.

Merci, René

[U. B. (Gast)]

@Pascal O.:

> Du musst auch wissen, dass die Spannungsspitzen im Netz nicht 230V sind,
> sondern 380V. Die angegebene und verbreitete Spannung von 230V ist ein
> Effektivwert. Das heißt, dass wenn du die Wechselspannung von 380V in
> eine Gleichspannung richtest, diese 230V betragen wird.

Au, weiah ! Bitte nochmal überarbeiten ...

Noch was, ganz wichtig:
               *******

Unter o.a.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatornetzteil

steht, dass die via Kondensator am Netz betriebenen LED keinen 
Berührungsschutz bräuchten.

DOCH, den brauchen sie unbedingt !
( Mal abwarten, ob meine diebezügliche Änderung hineinkommt. )

[Esmeralda (Gast)]

Pascal O. schrieb:
> Ich selber bin Elektrotechnik-Ingenieur

ja ja, ein selbst ernannter...........


Pascal O. schrieb:
> aber einen Herd würde ich niemals selber anschließen, weil ich 1. keine
> praktischen Erfahrungen damit gemacht habe und 2.

nichts, aber auch garnichts davon verstehe und trotzdem hier meinen Senf
abrotze.

> Ich selber bin eher im hochfrequenten Bereich im nV-Bereich tätig ;-)

und das sind meine Gehinrströme, ein Hilfsarbeiter hat so um 100mV, ein
Türke mit 6 Klassen kommt auf knapp 250, ein normaler Schimpanse auf 
über
400.

[U. B. (Gast)]

@Esmeralda:

> ... und trotzdem hier meinen Senf ...

Toll.

[Pascal O. (raven761)]

@U.B.

Entschuldige, ich habe den falschen Wert angegeben: 325V müssen es sein, 
der Rest müsste passen. Wenn nicht, dann kläre mich bitte auf, bin kein 
Experte in Leistungselektronik. Sicherheitshalber habe ich gerade 
nachgeschaut, Zitat Wiki:
"Eine häufige Verwendung eines Effektivwertes findet man bei der 
Wechselspannung, die man aus dem Stromnetz bzw. der Steckdose beziehen 
kann. Diese sinusförmige Spannung hat in Mitteleuropa den Nennwert von 
230 V bei einer Frequenz von 50 Hz. Dieser Nennwert gibt den 
Effektivwert an; die Amplitude beträgt 325 V. Die momentane Leistung 
schwankt zwischen null und dem Doppelten der mittleren Leistung."

@Esmeralda

Danke für deinen kreativen Kommentar, der den Threadersteller kein 
bißchen voranbringt. Ich finde es außerdem ungeheuerlich wie 
fremdenfeindlich du dich ausdrückst. Für mich fällt das nicht mehr unter 
Ironie was du da schreibst.
Ich wollte ihn lediglich darauf hinweisen, dass es keine Schande ist von 
manchen Dingen die Finger zu lassen und ausgebildetes Personal 
lebensgefährliche Aufgaben erledigen zu lassen.

[U. B. (Gast)]

@Pascal O.:

Macht nix. ---

Wichtig ( steht auch in Wiki ) ist, dass auf der Netzspannung 
Transienten mit einigen kV auftreten können ( Schaltvorgänge, 
Blitzeinschläge ... ), die die Schaltung auch "abkönnen" muss.

[Pascal O. (raven761)]

@U.B.
Verständlich, unter anderem bestimmt auch wenn große Verbraucher 
ausgeschalten werden. Deshalb wohl auch der große Elko, der nicht nur 
zum Glätten da ist, sondern auch zum Sieben ist. Danke für den Hinweis.

[Smörre (Gast)]

> Unter o.a.
> http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatornetzteil
> steht, dass die via Kondensator am Netz betriebenen LED keinen
> Berührungsschutz bräuchten.
da steht doch alles gleich im zweiten Satz:
Wegen fehlender galvanischer Trennung müssen die Schaltungen 
berührungssicher gekapselt sein.
... und das reicht im Prinzip auch völlig aus, es sei denn Du versuchst 
irgendwelche Spannungsinduktionsexperimente.

> Den Hinweis mit Netzspannung und Lebensgefahr nehme ich selbst sehr
> ernst, bastle ja auch schon länger, nur eben nicht so was hier.
> Das Buch besorge ich mir, die hier verlinkten Beiträge lese ich alle
> noch durch und gehe mit Vorsicht zu Werke.
Der Umgang mit 230V ist es wie beim Autofahren; wenn Du die 
entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen triffst, wird es schon 
schiefgehen (im positiven Sinn versteht sich ;-)
Du hast ja vor, die vorhandenen Billig-LEDs durch ein oder zwei 
Highpower-LEDs zu ersetzen, oder?
Dann wäre es gut, wenn Du vorher Deine Berechnungen hier posten würdest.
Außerdem solltest Du dann Deiner Luxeon-LED, etc. einen Kühlkörper 
verpassen und Luftlöcher vorsehen, sonst ist Deine teure LED schnell im 
Eimer.