Ich möchte eine Schaltung mit 3 IR-Leds realisieren, habe da an eine Reihenschaltung gedacht, schaut euch mal die Skizze dazu an. Als Spannungsquelle habe ich einen Trafo der 5V und 1A bereitstellen kann. Die LEDs benötigen jeweils 1,2V und 50mA. Wenn ich an der ersten LED mit einem entsprechenden Widerstand dafür sorge, dass genau 1,2V Spannung anliegen, dann steht doch für die restlichen LEDs keine Spannung mehr zur Verfügung oder? Wenn ich andersherum an der ersten LED einen Spannungsabfall von 1,4V realisiere, dann liegt an der ersten LED 3,6V an, an der zweiten 2,4V und an der dritten 1,2V, auch das ist nicht optimal, da die ersten beiden LEDs überlastet werden und nur die letzte die optimale Spannung abbekommt. Sehe ich das richtig, dass ich es mit einer Reihenschaltung nicht hinbekommen werde jede LED mit 1,2V Spannung zu versorgen? Da müsste ich doch eher eine Parallelschaltung aufbauen oder?
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Die Spannung über die LEDs stellt sich durch den Strom ein. Zwar geht man für eine Einschätzung von einer gewissen Spannung, vor allem aber von einem bestimmten Strom aus. Nimmt man also einen Strom von 50mA an, bei einer LED-Spannung von 1,2V so ist die Gesamtspannung aller LEDs gleich 3,6V. Die Differenz zur Versorgungsspannung von 5V ist 1,4V. Daraus ergibt sich für den Vorwiderstand R = U/I, R = 1,4V / 50mA also 28 Ohm. 27 sollte auch OK sein. LEDs sind vor allem stromgesteuert. Deswegen sieht man auch so oft Konstantstromquellen dafür. Eine Spannungsquelle geht auch. Dann geht die Berechnung wie oben gezeigt.
MrMiagi schrieb: > Ich möchte eine Schaltung mit 3 IR-Leds realisieren, habe da an eine > Reihenschaltung gedacht, > Die LEDs benötigen jeweils 1,2V und 50mA. Ja, das ergibt dann 3,6V. Den Rest von 1,4V musst Du dann mit einem, von Dir noch nicht eingezeichneten, Reihenwiderstand "vernichten". Wenn Du Deine LEDs auf 20mA dimensionierst, hätte der dann 68 Ohm. Für andere Ströme musst Du passend umrechnen. Gruss Harald
Über den Strom habe ich bewusst nicht gesprochen, da bei Reihenschaltungen an jeder LED derselbe Strom durchfliest. Aber wenn an jeder LED 1,2V Spannung abfällt, dann sind ja zwangsläufig die ersten beiden LEDs entweder überlastet oder die letzten beiden LEDs haben keine Spannung mehr zur Verfügung, je nachdem wie ich den Vorwiederstand wähle. Sehe ich das rchtig?
>Aber wenn an jeder LED 1,2V Spannung abfällt, dann sind ja zwangsläufig >die ersten beiden LEDs entweder überlastet oder die letzten beiden LEDs >haben keine Spannung mehr zur Verfügung, je nachdem wie ich den >Vorwiederstand wähle. Sehe ich das rchtig? In dieser Fragestellung steckt doch schon ein Widerspruch. Fällt Dir das nicht auf? Einerseits: an jeder LED 1,2V Spannung abfällt Andererseits: ersten beiden LEDs entweder überlastet oder die letzten beiden LEDs haben keine Spannung mehr Was davon soll nun gelten? Entweder liegt an allen LEDs eine Spannung von jeweils 1,2V oder! die ersten beiden LEDs sind überlastet (wobei Du dich hier wohl auf die Spannung beziehst) oder die letzten beiden LEDs haben keine Spannung mehr. Mache am besten mal eine Skizze in der Du die über die LEDs anfallenden Spannungen anträgst.
ich schrieb: >> Die LEDs benötigen jeweils 1,2V und 50mA. > > Also 28 Ohm. Da Dioden keine Ohmschen Widerstände sind, macht einer solche Rechnung keinen Sinn. Gruss Harald
> Über den Strom habe ich bewusst nicht gesprochen, da bei > Reihenschaltungen an jeder LED derselbe Strom durchfliest. Richtig! Und warum gehst du dann davon aus, daß an den LEDs unterschiedliche Spannungen abfallen? 3x1.2V Spannungsabfall, die ziehst du von den vorhandenen 5V ab. Bleiben 1.4V übrig, die muß der Vorwiderstand bekommen. Und nun rechnest du den Vorwiderstand aus mit U/I -> 1.4V / 50mA und kommst auf 28 Ohm. Und schon fließen im Stromkreis 50mA, der Widerstand bekommt 1.4V und die drei LEDs jeweils 1.2V.
MrMiagi schrieb: > Über den Strom habe ich bewusst nicht gesprochen, da bei > Reihenschaltungen an jeder LED derselbe Strom durchfliest. > > Aber wenn an jeder LED 1,2V Spannung abfällt, dann sind ja zwangsläufig > die ersten beiden LEDs entweder überlastet oder die letzten beiden LEDs > haben keine Spannung mehr zur Verfügung, je nachdem wie ich den > Vorwiederstand wähle. Sehe ich das rchtig? Dein zweiter Absatz widerspricht dem ersten Absatz. In einem Stromkreis ist der Strom überall gleich. Er "verbraucht" sich nicht von einer LED zur nächsten. Gruss Harald
@ MrMiagi Um Deine Überlegung richtigzustellen, müssten wir mal erfahren von Voraussetzungen Du ausgehst. So könne wir nicht anders als zu sagen: Nein. So ist es nicht. Es ist soundso.
> Da Dioden keine Ohmschen Widerstände sind, macht einer solche > Rechnung keinen Sinn. Das war keine Rechnung, sondern die Vorgabe von MrMiagi zu den LEDs. Und wenn diese LEDs bei 50mA einen Spannungsabfall von 1.2V haben, warum macht das keinen Sinn? Ich habe das schon immer so gemacht: Als erstes kommt der LED-Strom, bei dem man sie betreiben möchte. Daraus ergibt sich bei diesem Strom ein Spannungsabfall über der LED. Und dieser wird von der vorhandenen Spannung subtrahiert. Der "verbleibende" Spannungsabfall muß dann am Vorwiderstand abfallen. Wo ist hier der Fehler?
ich schrieb: > Der "verbleibende" Spannungsabfall muß dann am > Vorwiderstand abfallen. Wo ist hier der Fehler? Du meinst also den nötigen Vorwiderstand? Ich hatte gedacht, Du meinst den "Widerstand" der Diode. Das ging aus Deinem Beitrag nicht klar hervor. Übrigens sind die 50mA vermutlich der zulässige Maximalstrom. Wenn es mehr wird, kann die Diode kaputtgehen. Eigentlich dimensioniert man eine Schaltung nicht derart "auf Kante", deshalb mein Vorschlag mit 20mA. Gruss Hasrald
Ich habe mich vielleicht unpräzise ausgedrückt, ich versuchs nochmal, sorry :-) Alle 3 LEDs haben dieselben technischen Daten, zul. Strom 50mA, zul. Spannung 1,2V. Also Ich verstehe das so, dass in einer Reihenschaltung an jedem Verbraucher Spannung abfällt, also "abhanden" kommt, nicht aber der Strom, der ist konstant. Angenommen meine Spannungsquelle hätte nur 1,2V, dann würde doch nach der ersten LED keine Spannung mehr für die restlichen beiden LEDs zur Verfügung stehen. Ohne Spannung kann auch kein Strom mehr fließen, die beiden letzten LEDs würden also nicht leuchten. Hoffe etwas verständlicher geschrieben zu haben :-)
MrMiagi schrieb: > Angenommen meine Spannungsquelle hätte nur 1,2V, dann würde doch nach > der ersten LED keine Spannung mehr für die restlichen beiden LEDs zur > Verfügung stehen. Nein, die Spannung würde sich vermutlich einigermassen gleichmässig auf die Dioden verteilen. "Leuchten" würden bei der geringen Spannung alle drei nicht. Aber Du hast ja angeblich 5V zur Verfügung. Gruss Harald
>Angenommen meine Spannungsquelle hätte nur 1,2V, dann würde doch nach >der ersten LED keine Spannung mehr für die restlichen beiden LEDs zur >Verfügung stehen. Ohne Spannung kann auch kein Strom mehr fließen, die >beiden letzten LEDs würden also nicht leuchten. Es ging nicht so sehr um die Verständlichkeit, sondern darum aus welchen Voraussetzungen Du Deine Thesen ableitest. So ist: "dann würde doch nach der ersten LED keine Spannung mehr für die restlichen beiden LEDs zur Verfügung stehen" eine These, die ja aus irgendeiner Gesetzmäßigkeit bzw. einer Grundvoraussetzung (Axiom) folgen muss. Die solltest Du nennen. Um aber auf Deinen letzten Beitrag einzugehen. Hätte die Spannungsquelle nur 1,2V so würde sich die Spannung (ungefähr) gleich auf die LEDs verteilen. Denn alle sind in der Serienschaltung enthalten. Die erste LED (warum eigentlich nicht die letzte) "frisst" nicht sämtliche Spannung. Würde an der ersten LED die gesamte Spannung abfallen, so müssten die beiden anderen vollständig leiten, damit kein Potentialunterschied mehr zwischen dem Minus-Pol der LED an der alle Spannung abfallen soll, und dem Minuspol der Batterie (oder was auch immer) herrscht. Das aber ist so nicht. Schau Dir mal die Kennlinie einer LED an. Du wirst sehen, das sie auch für kleinere Ströme einen gewissen aber geringeren Spannungsabfall hat.
@Harald: Okay, war also nur ein Mißverständnis. Ich hatte schon gedacht, ich habe einen Denkfehler. Aber sooo warm isses ja auch nicht mehr :-) @MrMiagi: Du hast zwar Recht, die würden nicht mehr leuchten. Aber der Grund ist, daß an jeder der LEDs nur 1/3 der angelegten 1.2V abfallen würden. Und das ist für die LEDs zu wenig zum Leuchten. Das Prinzip nochmal: Wenn in einem Stromkreis überall 50mA fließen, und du hast 3 gleiche Verbraucher, dann fällt an jedem Verbraucher ein Drittel der angelegten Gesamtspannung ab. Merke: Die Summe aller Spannungsabfälle ist immer die angelegte Spannung. In deinem Falle wären das dann sogar vier: Die drei LEDs und der Vorwiderstand. Und diese vier müssen sich nun die vorhandene Spannung aufteilen. Was Harald sagte, ist richtig. Die 50mA sind bestimmt der Maximalstrom aus dem Datenblatt. Das heißt nur, daß er zulässig ist, sodaß die LEDs gerade so nicht kaputt gehen. Ein gängiger Wert bei "normalen" LEDs liegt bei ca. 20mA.
Harald Wilhelms schrieb: > Nein, die Spannung würde sich vermutlich einigermassen gleichmässig > auf die Dioden verteilen. Hmm schrieb: > Hätte die Spannungsquelle nur 1,2V so würde sich die Spannung (ungefähr) > gleich auf die LEDs verteilen. Gewonnen! Ich war ein paar Sekunden schneller! :-)) SCNR Harald
Ok, wenn sich die Spannung auf alle LEDs gleichmäßig verteilen würde, dann müsste ich die 5V Quellspannung durch einen Vorwiderstand auf 3,6V senken, sodass jede LED dann 1,2V bekommt. Dass der Vorwiderstand sich aus Spannungsabfall und Strom zusammensetzt ist klar. Aber warum gibt es dann die Formel: Uges = U1 + U2 + U3 + ... + Un ??? Und in der Literatur wird ebenfalls über Spannungsabfall an einem Verbraucher bei Reihenschaltungen gesprochen.
> Aber der Grund ist, daß an jeder der LEDs nur 1/3 der angelegten 1.2V > abfallen würden. Okay, ich war der letzte... :-)
Das Prinzip um das es hier geht ist eigentlich das selbe bei drei in Serie geschalteten Widerständen. Die Spannungen teilen sich im Verhältnis der Widerstände auf. Durch die LEDs wird es nur deswegen etwas komplizierter weil diese nicht linear sind. D.h. der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung ist nicht linear. Darüberhinaus ist die Spannung bei einem gewissen Strom über eine LED keine physikalische Konstante sondern ein schon vom Fertigungsprozess und vielen anderen Faktoren abhängiger Wert. Daher ist die Ermittlung des Widerstandes einer LED bei einem gewissen Strom bzw. bei einer gewissen Spannung nicht so einfach. Zur Vereinfachung geht man von einem gewissen Strom aus und benennt dazu eine Spannung (die aber eben den genannten Schwankungen unterliegt). Das ändert aber grundsätzlich nichts an dem zweiten Satz in diesem Posting. Du musst Dir so eine Schaltung als eine Menge von Gleichgewichten vorstellen, die sich alle gegenseitig beeinflussen. Aber nicht, das ein Bauteile allen anderen allein Strom oder Spannung "aufzwingt".
MrMiagi schrieb: > Aber warum gibt es dann die Formel: > > Uges = U1 + U2 + U3 + ... + Un Selbstverständlich gilt diese Formel: Uges = 1,2V + 1,2V + 1,2V + 1,4V = 5V Genausogut könnte es aber auch so sein: Uges = 1,2V + 1,1V + 1,3V + 1,4V = 5V Gruss Harald
>Aber warum gibt es dann die Formel: >Uges = U1 + U2 + U3 + ... + Un Warum fragst Du danach? Diese Formel ist nur ein anderer Ausdruck dessen was wir gesagt haben. Siehst Du da einen Widerspruch?
Ok, wenn es so ist, dass sich die Spannung gleichmäßig verteilt, dann ist alles klar. Ich muss also nur durch einen Vorwiderstand dafür sorgen, dass die Summe aller Spannungen gleich der Summe aller zul. Spannungen der LEDs ist, richtig?
Kompliziert wird es nur dann wenn die 3 LEDs z.B. sehr unterschiedliche zul. Ströme hätten, dann wäre es wohl schwierig alle optimal zu betreiben. Dann wäre eine Parallelschaltung sicher einfacher. In meinem Fall sind aber alle 3 LEDs gleich, daher ist die Reihenschaltung ok.
>Ok, wenn es so ist, dass sich die Spannung gleichmäßig verteilt, dann >ist alles klar. Das die Spannungen sich auf alle LEDs "gleichmäßig" verteilt, hat hier niemand geschrieben. Vielmehr haben wir geschrieben, das es leichte Abweichungen von Exemplar zu Exemplar gibt. >Ich muss also nur durch einen Vorwiderstand dafür sorgen, dass die Summe >aller Spannungen gleich der Summe aller zul. Spannungen der LEDs ist, >richtig? Nein. Die Summe aller Spannung muss gleich der Summe aller zulässigen Spannungen der LEDs plus der Spannung über dem Vorwiderstand sein.
MrMiagi schrieb: > Ok, wenn es so ist, dass sich die Spannung gleichmäßig verteilt, dann > ist alles klar. Das ist falsch. Die Spannungen verteilen sich proportional zu den Widerständen. Dabei sind die "fiktiven" Widerstände von Dioden durchaus unterschiedlich. > Ich muss also nur durch einen Vorwiderstand dafür sorgen, dass die Summe > aller Spannungen gleich der Summe aller zul. Spannungen der LEDs ist, > richtig? Nein, der Vorwiderstand muss so bemessen werden, das er die Unter- schiedsspannung zwischen der Summe der Diodenspannungen und der Betriebsspannung "vernichtet". Gruss Harald
Das war eigentlich auch falsch. Es geht hier nicht um die zulässigen Spannungen. Die Spannung bei einer LED stellt sich aufgrund des Stromes ein. Es muss heissen: In der Reihenschaltung muss die Versorgungsspannung gleich gleich der Summe der Spannungen der LEDs plus der Spannung über dem Vorwiderstand sein. Da die Spannungen der LEDs im allgemeinen geschätzt bzw. der Nennwert angenommen wird (so er nicht gemessen wird) werden sich die Spannungen in der Realität ein wenig anders verteilen. Ergo wird auch der Strom nicht genau stimmen. Daher nimmt man im allgemeinen auch eher eine Konstantstromquelle für LEDs. Diese Schaltung mit dem Vorwiderstand ist eine Vereinfachung bei der Vorwiderstand mit der LED eine Gegenkopplung darstellt.
> Die Spannung bei > einer LED stellt sich aufgrund des Stromes ein. Andersrum stimmt's genauso; die LED kann gar nicht wissen, was 'zuerst da' ist ... ;-)
Wenn ich 5V zur Verfügung habe, jede LED 1,2V und 50mA benötigt, dann benötige ich eine Vorwiderstand von 28 OHM. Dann würde sich die Spannung nach dem Vorwiderstand auf alle LEDs verteilen und 1,2V an jeder LED betragen. 1,2V * 3 + 1,4V = 5V, die Rechnung scheint zu stimmen. Und jetzt noch ein Fall um zu prüfen ob ichs verstanden habe: Angenommen ich habe nur 2 LEDs (Werte sind rein fiktiv): U1_zul = 1,5V I1_zul 50 mA U2_zul = 3V I2_zul = 300mA Spannungsquelle liefert 5V und 1A. Ich müsste also einen Spannungsabfall von 0,5V realisieren. Wäre aber proplematisch, weil ich wissen muss an welche LED ich den Widerstand anpassen will. Passe ich ihn an die schwache LED an (Rv = 10 OHM), wird die starke LED nicht leuchten. Passe ich ihn an die starke LED an (Rv = 1,66 OHM), müsste ich vor die schwache nochmals einen Vorwiderstand einbauen damit diese nicht durchbrennt. In diesem Fall könnte man doch ebenfalls eine Parallelschaltung nehmen.
@ MrMiagi
>In diesem Fall könnte man doch ebenfalls eine Parallelschaltung nehmen.
Sicher. Das tut man in der Regel auch.
U. B. schrieb: >> Die Spannung bei >> einer LED stellt sich aufgrund des Stromes ein. > > Andersrum stimmt's genauso; die LED kann gar nicht wissen, > was 'zuerst da' ist ... ;-) Das ist zwar richtig, aber es entspricht nicht der gängigen Betrachtungsweise. Vor allem hilft es einem bei einer Serienschaltung nicht weiter. Aber richtig: Die Wahl des Stromes als unabhängige Größe ist willkürlich.
Damit mein Post nicht untergeht nochmal :-) Wenn ich 5V zur Verfügung habe, jede LED 1,2V und 50mA benötigt, dann benötige ich eine Vorwiderstand von 28 OHM. Dann würde sich die Spannung nach dem Vorwiderstand auf alle LEDs verteilen und 1,2V an jeder LED betragen. 1,2V * 3 + 1,4V = 5V, die Rechnung scheint zu stimmen. Und jetzt noch ein Fall um zu prüfen ob ichs verstanden habe: Angenommen ich habe nur 2 LEDs (Werte sind rein fiktiv): U1_zul = 1,5V I1_zul 50 mA U2_zul = 3V I2_zul = 300mA Spannungsquelle liefert 5V und 1A. Ich müsste also einen Spannungsabfall von 0,5V realisieren. Wäre aber proplematisch, weil ich wissen muss an welche LED ich den Widerstand anpassen will. Passe ich ihn an die schwache LED an (Rv = 10 OHM), wird die starke LED nicht leuchten. Passe ich ihn an die starke LED an (Rv = 1,66 OHM), müsste ich vor die schwache nochmals einen Vorwiderstand einbauen damit diese nicht durchbrennt. In diesem Fall könnte man doch ebenfalls eine Parallelschaltung nehmen.
@Hmm (Gast): >> Andersrum stimmt's genauso; die LED kann gar nicht wissen, >> was 'zuerst da' ist ... ;-) > Das ist zwar richtig, aber es entspricht nicht der gängigen > Betrachtungsweise. Deswegen das " ;-) ". > Vor allem hilft es einem bei einer Serienschaltung > nicht weiter. Dann hat man halt die doppelte Spannung ... ;-) In Solarleuchten findet man gelegentlich 2 LED hart parallelgeschaltet !
Bei unterschiedlichen LEDs (wie in deinem Beispiel 50mA und 300mA) kannst du das gar nicht mit einer Reihenschaltung machen. Dann mußt du eine Parallelschaltung nehmen. Und dann kriegt jede LED einen Vorwiderstand, der sich dann aus der dem Strom der LED (z.B. 300mA) und dem Spannungsabfall dieser LED bei 300mA (z.B. 2V) berechnet. Die 2V sind jetzt nur von mir angenommen, die mußt du dann aus dem Datenblatt nehmen. Bei welchem Strom (hier 300mA) fällt welche Spannung an der LED ab. In diesem Fall 5V-2V=3V (Spannung, die am Vorwiderstand abfallen muß). 3V / 300mA = 10 Ohm. Und hier ist noch zu beachten, daß an diesem Widerstand dann ein knappes Watt an Wärme umgesetzt wird. (3V * 300mA = 900mW). Das muß der Widerstand dann natürlich auch aushalten. Die zweite LED berechnest du dann mit den entsprechenden Werten (z.B. 50mA).
MrMiagi schrieb: > Spannungsquelle liefert 5V und 1A. Richtig muss es heißen: Spannungsquelle stellt 5V zur Verfügung und liefert bis zu 1A.
ich schrieb: > Bei unterschiedlichen LEDs (wie in deinem Beispiel 50mA und 300mA) > kannst du das gar nicht mit einer Reihenschaltung machen. Es geht schon, wenn man parallel zur 50mA-LED einen Widerstand schaltet, der 250mA "vorbeileitet". Ob das so toll ist, ist eine andere Frage, aber sparsamer wie eine Parallelschaltung ist es schon. Gruß Dietrich
@ich Stimmt natürlich, habe vergessen bei Reihenschaltung ist der Strom immer derselbe, ich kann also nicht 50mA und 300mA realisieren, entweder - oder :-) Ok ich habe die Grundlagen denke ich soweit verstanden.
Dietrich L. schrieb: > Es geht schon, wenn man parallel zur 50mA-LED einen Widerstand schaltet, > der 250mA "vorbeileitet". > Ob das so toll ist, ist eine andere Frage, aber sparsamer wie eine > Parallelschaltung ist es schon. Die Idee ist in meinen Augen kreativ und genial :-)
MrMiagi schrieb: > Die Idee ist in meinen Augen kreativ und genial :-) Besonders wenn man beispielsweise eine kalte Lötstelle am Widerstand hat oder er wird wegen der relativ hohen Belastung einfach hochohmig. Dann wird die LED erstmal hell, eh sie dann dunkel wird. Und zwar für immer. Bei einem Reihenwiderstand leuchtet sie einfach nicht mehr, wenn er kaputt geht. Meine Meinung: Kann man machen, aber wenn's andere Möglichkeiten gibt, würde ich die dann vorziehen.
ich schrieb: > Bei einem Reihenwiderstand leuchtet sie einfach nicht mehr, wenn er > kaputt geht. Nach der Ausfallfehlerwahrscheinlichkeit geht die LED aber eher kaputt als ein richtig dimensionierter Widerstand...
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