Bauteile für Stromkreis mit 6 LED Dioden (6 Farben)?
Hallo, ich plane einen Stromkreis zu bauen und bräuchte etwas Hilfe mit den Spannungen, Stärke und Widerstand.
Folgendes habe ich geplant:
2 AAA Batteriegehäuse, Schalter und 6 LED Dioden in Gelb, Orange, Rot, Grün, Blau und Lila (Schwarzlicht).
Ich weiß, dass womöglich ein Widerstand eingebaut werden muss, aber im Netz finde ich Dioden mit unterschiedlichen Messungen. Mein Kopf explodiert langsam, da ich irgendwie festsitze. Kann mir womöglich einer helfen?
2 Antworten
LEDs werden nach Betriebstrom betrieben. Du musst also zusehen, dass du die überschüssige Spannung verbrennst. dazu die Vorwiderstände.
die blauen und violetten LEDs werden übrigens wahrscheinlich mit 4 volt und mehr eine zu hohe Spannung für den Betrieb mit nur zwei Batterien haben.
Ein Wenig mehr Vorwiderstand vor den LEDs als ausgerechnet, geht eigendlich immer. würde ich auch generell empfehlen, denn wenn die Spannung doch etwas höher ist als angenommen, die LEDs und auch die Widerstände haben auch fertigungsbedingte Toleranzen etc... und es fällt nicht wirklich auf, ob eine LED mit 18 oder 20 mA betrieben wird.
wir gehen einfach mal von 3 Batterien aus (4,5 Volt) dann müsstest du für den Betrieb einer blauen LED sagen wir 3,9 Volt, 0,6 Volt im Widerstand verheizen.
Wenn die LED nun 20 mA also 0,02 Ampere hat, dann musst du die Spannung von 0,6 Volt die zu verbrennen ist, durch 0,02 Volt teilen und kommst so auf 30 Ohm. Nimm 33 dann passt das!
Wenn du mehrere LEDs hast, hänge auf keinen Fall mehrere parallel an einen Widerstand. denn wenn eine etwas mehr strom zieht als die andere, oder gar ausfällt, kriegt die andere zu viel Strom ab.
wenn du jetzt sagen wir 2 blaue LEDs hast, dann müsstest du theoretisch, willst du sie parallel an einem Widerstand betreiben, einen von 15 bzw. 16 Ohm verwenden. weil du hast ja mit 0,04 Ampere den doppelten Strom. Würde eine von den LEDs ausfallen kriegt die andere zu viel Strom ab!
Wenn die Spannung so niedrig ist, dass mehrere z.B. zwei orangene (2,1 V) zusammen genommen nicht über die Versorngungsspannung kommen, kannst du sie in Reihe schalten! das spart nicht nur Vorwidestände sondern auch Energie!
Zwei Stränge von 20 mA bedeuten eben 40 mA bedeuten 180 mW einer eben nur 90 mW d.h. deine Batterien halten doppelt so lange!
Du rechnest einfach 2 mal 2,1 also 4,2 durch 0,02 und bekommst den benötigten Vorwiderstand!
Übrigens, da es hier um die Spannung geht, und nicht um den Strom, kannst du sofern der Strom der gleiche ist also 20 mA auch LEDs verschiedener Spannungen in Reihe schalten, ohne dass es Probleme gibt z.B. eine grüne mit 2 Volt und eine rote mit 1,6 Volt.
Wenn du mehrere LEDs hast, hänge auf keinen Fall mehrere parallel an einen Widerstand. denn wenn eine etwas mehr strom zieht als die andere, oder gar ausfällt, kriegt die andere zu viel Strom ab.
hattest du diesen Absatz vielleicht überlesen? ich wollte eigendlich nur erklären wo die theorie im zusammenschalten von LEDs auf parallelelem Wege liegt.-
Jede LED benötigt einen eigenen Vorwiderstand. Ich nehme an, du möchtest sowieso jede Farbe einzeln mit den Schaltern schalten können, also schaltest du immer einen Schalter, einen Vorwiderstand und eine LED in Reihe.
Den Widerstand musst du berechnen. Dazu suchst du dir das Datenblatt der jeweiligen LED, suchst nach der "forward voltage" (Vf) und dem max. Strom ("max. current").
Du hast etwa 3V durch die 2 AAA Batterien in Reihe.
Davon ziehst du die Forward Voltage ab, um die Spannung am Vorwiderstand zu erhalten, teilst diese Spannung durch den gewünschten Strom und erhältst den benötigten Widerstand.
Beispiel:
Vf = 2.3V
max. Strom = 20mA (= 0,020A)
Du kannst natürlich auch einen kleineren Strom als den maximal zulässigen nehmen. Aber nehmen wir an, du möchtest den maximalen Strom erreichen, dann gilt
Spannung am Vorwiderstand: 3,0V - 2,3V = 0,7V
Benötigter Vorwiderstand: R = U/I = 0.7V / 0,020A = 35 Ohm
Aufgerundet auf nächsten Standard-Widerstand: 36 oder 39 Ohm
Das Problem wird sein, dass manche LEDs mehr Spannung brauchen (blau und UV wird man nicht mit 3V betreiben können).
Daher wäre es besser 3 AAA Batterien in Reihe zu schalten, dann hast du 4.5V zur Verfügung.
Die Rechnung ist dann dementsprechend (um beim Beispiel zu bleiben):
Spannung am Vorwiderstand 4,5V - 2,3V = 2,2V
Benötigter Vorwiderstand: R = U/I = 2,2V / 0,020A = 110 Ohm
Dafür gibt es auch LED Rechner. Das macht das Ganze viel einfacher!
Bei Reichelt kannst Du auch die Teile bestellen und die Datenblätter einsehen. Bei den meisten LEDs stehen die für den LED Rechner nötigen Angaben auch direkt in der Beschreibung. Bezahlen kann man da auch per Paypal ohne Kunde mit Kundennummer zu werden.
Zusätzlich zum ausgerechneten Widerstand kannst Du auch ein Poti in Reihe schalten das mindestens den 10-fachen Widerstand des ausgerechneten Widerstandes hat. Dann kannst Du die Helligkeit der LED einstellen. Das Auge reagiert unterschiedlich stark auf die Farben, also musst Du da experimentieren was "gut aussieht". Aber den ausgerechneten Widerstand nicht vergessen, denn wenn DU das Poti auf "0" drehst ist da ja kein Widerstand mehr wenn Du nur das Poti vorschaltest!
Hm, dieses Tool begeistert aber nicht besonders. Es rechnet offenbar falsch. Wenn ich 4,5V Batteriespannung, 2,3V Vf und 20mA eingebe kommen 100 Ohm raus. 110 wären richtig(er) - zumindest für E24 und aufwärts.
Das Tool rundet auf einen "kaufbaren" Widerstand. Für die Praxis aber gut genug.
Wenn man das ganz genau nehmen will, muss man auch die Leerlaufspannung der Batterie wissen wenn die frisch ist. Die ist hier deutlich höher als 4,5V.
Aber in der Praxis ist die kleine "Überlast" in Ordnung. Vor allem wenn man den Widerstand zusammen mit einem Poti in Reihe benutzt um zu verhindern dass die LED kaputt geht wenn man das Poti voll aufdreht.
Hat man ein Poti zum ausprobieren, kann man Poti + Widerstand auch mit einem Multimeter ausmessen und einen einzigen Widerstand mit dem Wert einsetzen wenn man später nicht verstellen will.
Das wird wahrscheinlich nicht lange funktionieren. Bauteile haben immer Toleranzen, und so sind auch die Schwellenspannungen von zwei gleichen Dioden nie ganz gleich. Der Strom teilt sich also nie gleich auf, und wenn du da die Summe der Maximalströme der einzelnen LEDs reinschickst, kriegt mindestens eine einen zu hohen Strom ab.
Dazu kommt noch, dass LEDs einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, die Schwellenspannung wird mit steigender Temperatur niedriger. Wenn also eine LED ein bisschen mehr Strom kriegt weil ihr Spannungsabfall niedriger ist, wird sie wärmer, dadurch sinkt ihre Schwellenspannung weiter und sie kriegt noch mehr Strom, bis sie kaputt ist.