Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Power LEDs an Netzteil - mit oder ohne Vorwiderstand


von elko (Gast)


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Hallo,

stehe grad etwas auf dem Schlauch...

Wie man den Vorwiderstand berechnet ist im Grunde klar:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1006011.htm

Jetzt habe ich 10 LEDs mit jeweils 2,4V und 1200mA und ein 24V 10A 
Netzteil.

Reicht es aus die 10 Stück in Reihe ohne einen Vorwiderstand zu 
betreiben, laut Formel müsste das ja so gehen. Oder hab ich da grad nen 
Denkfehler..

: Verschoben durch User
von Stefan F. (Gast)


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Schau Dir mal die Spannungs/Strom Kennlinie einer LED an und bedenke, 
dass die Kurven je nach Materialstreuung um mehrere hundert Millivolt 
nach links oder rechts verschoben sein können. Ausserdem verschiebt sie 
sich mit steigender Temperatur nach links, was dazu führt, dass sie sich 
selbst zerstört - wenn du sie ohne Vorwiderstand betreibst.

Langer Rede kurzer Sinn: Du musst einen Widerstand verwenden, der 
mindestens 20% der Gesamtspannung aufnimmt (also in deinem Fall 4,8V). 
Für die LEDs bleiben dann noch 23,2V übrig.

Wenn am Widerstand weniger als 20% der Spannung abfällt, kann er den 
Strom nicht mehr ausreichend begrenzen. Dann führt der Temperaturanstieg 
dazu, dass der Strom stark ansteigt. Dadurch werden sie noch heißer und 
der Strom steigt noch weiter an -> ein Teufelskreis, der die LEDs 
zerstört.

Das gleiche gilt erst Recht für den Extremfall 0Ω, wo gar keine Spannung 
am Widerstand abfällt und die LEDs ihn ganz alleine regeln müssten. Im 
Gegensatz zu Glühlampen haben LEDs dazu aber leider eine falsch herum 
gerichteten Temperaturkoeffizienten.

von elko (Gast)


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Ok, danke für die Antwort.

Also quasi 4 Ohm mit ca. 6Watt? Oder hab ich mich da verrechnet?

von Stefan F. (Gast)


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elko schrieb:
> Ok, danke für die Antwort.
>
> Also quasi 4 Ohm mit ca. 6Watt? Oder hab ich mich da verrechnet?

Ja kommt hin. Die übrige Spannung reicht aber nicht für 10 LEDs sondern 
für 8.

Es gibt LED Treiber mit Schaltwandler, die haben weniger Wärmeverluste.

von ArnoR (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Wenn am Widerstand weniger als 20% der Spannung abfällt, kann er den
> Strom nicht mehr ausreichend begrenzen. Dann führt der Temperaturanstieg
> dazu, dass der Strom stark ansteigt. Dadurch werden sie noch heißer und
> der Strom steigt noch weiter an -> ein Teufelskreis, der die LEDs
> zerstört.

Nee, so einfach ist die Sache nicht:

Beitrag "Re: LEDs in parallel"
ff.

von elko (Gast)


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Würde jetzt 6,8 Ohm Widerstände mit 20Watt nehmen:

https://www.mouser.de/ProductDetail/TE-Connectivity-CGS/SQBW206R8J?qs=sGAEpiMZZMtlubZbdhIBILVsTQZKMMeAgo6RnhcGXZ0%3d

Mit 7 Leds und dem Widerstand in Reihe und davon drei "Streifen" 
parallel, so dass 21 Leds mit drei Widerständen an dem Netzteil sind.

Kann man das so machen oder ist das evtl. zu unsicher wenn das auch mal 
länger an ist, wenn keiner da ist mit 10Watt wird der Widerstand ja 
bestimmt doch recht heiß(Sorry wegen meinen Bedenken, habe bisher immer 
nur mit µCs und 5V hantiert ;).)

Habt ihr evtl noch andere Vorschläge wie man 21 Stück davon betreiben 
kann? Evtl auch ein konkretes Modul? Sollte nur nicht allzu teuer sein 
(ca. 10€). Bei den Chinateilen hab ich auch schon wieder ein schlechtes 
Gewissen wenn das betrieben wird wenn keiner das ist..

von MaWin (Gast)


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elko schrieb:
> Jetzt habe ich 10 LEDs mit jeweils 2,4V

Es muss schon wieder Freitag sein...

NEIN, deine LED hat KEINE 2.4V sondern irgendwas zwischen 2.1V und 2.6V.

Rechne also nochmal den Vorwiderstand aus bzw. bei ausgerechnetem 
Vorwiderstand den Strom in beiden Fällen.

Wenn du dann nichts merkst...

von elko (Gast)


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MaWin schrieb:
> Es muss schon wieder Freitag sein...

Tatsächlich :)

MaWin schrieb:
> NEIN, deine LED hat KEINE 2.4V sondern irgendwas zwischen 2.1V und 2.6V.

Laut Datenblatt 2,2 bis 2,4V

Habe mal mit dem 2,3V gerechnet:

--> 7x2,3V=16,1V Durchflussspannung

R = (UGesamt - UDiode) / IDiode = (24V - 16,1V) / 1,2A = 6,58 Ohm

Aaaaha: P = U * I = 24V * 1,2 A = 28,8 Watt.

MaWin schrieb:
> Wenn du dann nichts merkst...

Meintest du das ;) ?

von Falk B. (falk)


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elko schrieb:
> Würde jetzt 6,8 Ohm Widerstände mit 20Watt nehmen:

Ist zwar besser aber nicht wirklich gut. LEDs im Allgemeinen und 
Power-LEDs im Speziellen betreibt man IMMER mit Stromreglung. Besorg dir 
ein echtes LED-Netzteil mit ausreichend Spannung und Strom, das regelt 
dann auch den Strom.

> Habt ihr evtl noch andere Vorschläge wie man 21 Stück davon betreiben
> kann?

Man kann den Vorwiderstand durch eine lineare Konstantstromquelle 
ersetzen. Im einfachsten Fall ein LM317 + 1 Ohm Widerstand. Ist zwar 
auch ordentlich Energieverschwendung, dafür wird der Strom aber gescheit 
geregelt. Wenn wir mal großzügig 5V für den LM317 incl. dessen Shunt 
reservieren, bleiben noch 19V für die LEDs, macht bei 2,4V knapp 8 Stück 
in Reihe. Da du eh 21 Stück hast, nimm 3x7, da bleibt mehr Spannung für 
den LM317 und er kann mehr Toleranzen ausregeln. Diese Lösung ist 
einfach und robust. Dem LM317 muss man aber einen kleinen Kühlkörper 
spendieren, denn der verheizt um die 5W. Dieser sollte einen 
Wärmewiderstand mit weniger als 18K/W haben. Der 1 Ohm Widerstand sollte 
ein 2W Typ sein.

von Falk B. (falk)


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elko schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Es muss schon wieder Freitag sein...
>
> Tatsächlich :)
>
> MaWin schrieb:
>> NEIN, deine LED hat KEINE 2.4V sondern irgendwas zwischen 2.1V und 2.6V.
>
> Laut Datenblatt 2,2 bis 2,4V
>
> Habe mal mit dem 2,3V gerechnet:
>
> --> 7x2,3V=16,1V Durchflussspannung
>
> R = (UGesamt - UDiode) / IDiode = (24V - 16,1V) / 1,2A = 6,58 Ohm

So weit, so richtig.

> Aaaaha: P = U * I = 24V * 1,2 A = 28,8 Watt.

Falsch. Das ist die Gesamtleistung eines Strangs incl.  Vorwiderstand 
und LEDs. Der Widerstand verheizt nur
1
P = I^2 * R = 1,2A^2 * 6,8R = 9,7W

Ein 10W Typ würde gerade so reichen, ein 15W Typ wäre besser, der bleibt 
kühler. Leistungswiderstände in der Kategorie werden bei Nennlast um die 
200-400°C heiß!

Ich würde trotzdem echte Konstantstromquellen nehmen, dort ist die 
Stromregelung DEUTLICH besser bei gleicher Verlustleistung.
Siehe LED.

von Falk B. (falk)


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von Stefan F. (Gast)


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Egal, wie du es drehst oder wendest: Die Abwärme muss natürlich 
abgeführt werden. Die LEDs wandeln ca. 50% der Leistung in Wärme um, und 
die Stromregelung tut ihres dazu.

Wie bei jeder LED Lampe ist ausreichende Kühlung ein wichtiges Thema. 
Denn im Gegensatz zu Glühlampen vertragen LEDs keine hohen Temperaturen.

von elko (Gast)


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Super, danke euch :) ! Dann werd ich die LM317 Lösung aufbauen, da hab 
ich sogar schon welche hier.

von MaWin (Gast)


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elko schrieb:
> Meintest du das

Nein, du sollst

elko schrieb:
> Habe mal mit dem 2,3V gerechnet

dir nicht eine Spannung aussuchen, sondern sowohl mit 2.2 als auch 2.4 
rechnen und dann überlegen wie die Ergebnisse vereinbar sind.

Denn nicht DU suchst die den Spannungsbedarf der LED aus, sondern die 
LED sucht sich die Spannung aus.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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