Betrieb von LEDs mit Knopfzellen [Archiv]

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Betrieb von LEDs mit Knopfzellen

Binaermensch

2012-06-28, 00:19:14

Hallo!

Ich helfe einer Freundin (Kunststudentin) gerade bei einem Kunstprojekt in dem einige LEDs vorkommen. Und zwar lege ich ihr die Schaltung aus. Dabei gibt's auch keine allzugroße Probleme, vor Rätsel stellt mich allerdings folgendes:

Sie hat mir gesagt, dass sie, um die LEDs zu testen, die Beinchen einfach an eine Knopfbatterie gehalten hat.

LEDs: reinweiß; 3,3V, 20mA
Knopfzelle: 3,0V

Wie soll das gegangen sein? Das kann ich mir irgendwie nicht ganz erklären.

Okay, Schule ist doch schon ein paar Jährchen her, aber müssen LEDs nicht zwingend *immer* mit einem Vorwiderstand betrieben werden? Ich bin ganz sicher mich daran erinnern zu können, und habe das ehrlichgesagt auch nie wirklich hinterfragt.
Wie kann es sein, dass ihre LED überhaupt leuchtet? Eine Leuchtdiode ist doch auch nur eine Diode, mit einer gewissen Durchbruchspannung (hier: 3,3V). Wenn die nicht überschritten wird, dürfte doch eigtl garkein Strom fließen. Warum leuchtet sie (angeblich) trotzdem?

Wäre toll, wenn ihr mir da kurz mal auf die Sprünge helfen könntet. Ich bin leider 2000km entfernt von ihr, und kann mir das nicht aus der Nähe ansehen..

Danke! :)

Nightspider

2012-06-28, 00:45:57

Ich empfehl dir wärmstens diesen Link hier:

http://www.led-treiber.de/html/vorwiderstand.html

Binaermensch

2012-06-28, 00:49:21

Und warum? Wenn ich die Seite kurz überfliege, sehe ich da jetzt nichts, was meinen Aussagen oben widersprechen würde.

Nightspider

2012-06-28, 01:13:15

127.0.0.1

2012-06-28, 01:20:47

Okay, Schule ist doch schon ein paar Jährchen her, aber müssen LEDs nicht zwingend *immer* mit einem Vorwiderstand betrieben werden?

Im Prinzip richtig da die Kennlinie im Durchlassbereich sehr steil ist und so selbst kleine Spannungsänderungen grosse Stromänderungen durch die Diode hervorrufen, mit der hohen Gefahr der Zerstörung dieser.

Andererseits haben wir hier eine Knopfzelle mit einem vergleichsweise hohen Innenwiederstand, der in beschriebenen Fall sozusagen den Vorwiederstand der LED ersetzt. Das heisst die Klemmspannung der Batterie fällt bei Belastung durch die LED soweit ab dass die dann an der Diode anliegende Spannung nicht mehr hoch genug ist einen zerstörerisch grossen Strom durch diesselbe zu treiben.

Wie kann es sein, dass ihre LED überhaupt leuchtet? Eine Leuchtdiode ist doch auch nur eine Diode, mit einer gewissen Durchbruchspannung (hier: 3,3V). Wenn die nicht überschritten wird, dürfte doch eigtl garkein Strom fließen. Warum leuchtet sie (angeblich) trotzdem?

Die Flusspannung ist gewisser Streuung unterlegen, im Datenblatt der Diode sollten entsprechende Kennlinien zu finden sein. Die Flusspannung ist auch abhängig vom Betriebsstrom der Diode. Weiter hat eine volle Knopfzelle vermutlich auch etwas mehr als die Nennspannung von 3V. All das zusammen lässt die Diode eben leuchten oder auch nicht.

NiCoSt

2012-06-28, 08:37:53

Okay du hättest oben nochmal auf "Grundlagen" klicken müssen.

http://www.led-treiber.de/html/leds_grundlagen.html

Aber dort konntest du ja auch schon an den Diagrammen sehen, das die angegebene Betriebsspannung der LED nicht die Schwellspannung ist.
Denn die Betriebsspannung gibt ja nicht an wo die LED beginnt zu leuchten sondern wo ihr optimaler Betriebspunkt liegt.

Manche LEDs kann man deutlich unter der angegebenen Betriebsspannung schon zum leuchten bringen.

Der von mir jetzt nochmal kopierte Link erklärt nochmal genau warum manchmal keine Vorwiderstände verbaut werden und was das in diesem Fall genau bedeutet.

naja, das geht aber auch davon aus das alles mist ist. Fertigungsschwankungen der LEDs, Schwankungen der Spannung, überhaupt schwankt alles. Imo sind Batterien da deutlich unbedenklicher als jedliche Netzteile.

Im Prinzip kann man durchaus LEDs direkt an eine Spannungsquelle anschließen, vorrausgesetzt die Spannungsquelle ist stabil genug. Was ich immer mache, wenn ich LEDs direkt anschileßen will, ist sie bei ca 80% der Nennspannung zu betreiben, sodass nach oben noch Puffer ist.

Was man taatsächlich nie machen sollte ist LEDs in Reihe auf Nennspannung betreiben. Gibt es dann mal einen Spannungspeak und eine LED wird zerstört kann die leitend werden, also keinen nennenswerten Widerstand mehr haben. Dann teilen sich die restlichen LEDs die Spannung, die nun nichtmehr U/n sondern U/(n-1) groß ist und die nächste haut es durch, dann die nächste und innerhalb von ein paar sekunden sind alle schrott.

Wie kann es sein, dass ihre LED überhaupt leuchtet? Eine Leuchtdiode ist doch auch nur eine Diode, mit einer gewissen Durchbruchspannung (hier: 3,3V). Wenn die nicht überschritten wird, dürfte doch eigtl garkein Strom fließen. Warum leuchtet sie (angeblich) trotzdem?

LEDs werden aber in Durchflussrichtung betrieben. Schaltest du sie Anders herum hast du eine Diode in Sperrrichtung.

derpinguin

2012-06-28, 08:42:31

Kurzfassung:
Vorwiderstand brauchst du nur, wenn die Spannungsquelle mehr liefert als die LED verträgt.
Die LEDs leuchten auch unterhalb der angegebenen Spannung, nur eben nicht ganz so hell.

Spasstiger

2012-06-28, 09:09:26

Kurzfassung:
Vorwiderstand brauchst du nur, wenn die Spannungsquelle mehr liefert als die LED verträgt.
Das ist für meinen Geschmack zu salopp und mehrdeutig geschrieben.
Einen Vorwiderstand benötigt man, wenn

die Spannung der Quelle über der Schwellspannung der LED liegt und
die Spannungsquelle einen höheren Strom liefern kann als den Nennstrom der LED.

Binaermensch

2012-06-29, 15:33:49

Hej, danke für die Erklärungen! Jetzt wird mir schon einiges klarer. :)

Eine Bitte hätte ich noch: Könntet ihr über folgende Schaltung mal drüberschauen, und prüfen ob alles passt? Die Schaltung ist super-einfach.. Da kann man schon fast nichts mehr falsch machen. Trotzdem wär's toll... Nicht dass ihre LEDs dann wegen mir abrauchen. :-)

Danke!

barracuda

2012-06-29, 22:21:03

Passt so, da wird nichts abrauchen.

DraconiX

2012-06-30, 07:50:39

Wobei du im Endeffekt die drei Plättchen nicht in Reihe sondern parallel legen solltest. Sowie würde ich jede LED mit einem passenden Vorwiederstand ausstatten, es sei denn euer Kunstprojekt ist nur für eine gewisse Zeit gedacht. Sicherlich geht dies auch so, aber ist halt nicht die sauberste Art und Weise - gerade bei weißen LEDs und einer Flußspannung von 3,3V kann es sehr schnell passieren das sich dann eine der beiden LEDs mehr Strom zieht als die andere - das war es dann im Endeffekt für beide ;)

anddill

2012-06-30, 10:10:17

zumindest sollte jede LED ihren eigenen Vorwiderstand bekommen, um die Differenzen auszubügeln. Sonst müsstest Du die in Pärchen ausmessen.

Binaermensch

2012-07-10, 20:04:57

Wie ich gerade gelesen habe, hat sie die benötigten 18 Ohm-Widerstände bereits gekauft.

Wie kritisch ist es? Soll sie sie in die Tonne kloppen und jeder LED einen 36 Ohm-Widerstand spendieren (was bewirken würde, aufgrund meines schlechten ersten Vorschlags verdammt blöd da zu stehen), oder wird es zumindest für begrenzte Zeit trotzdem funktionieren? Wirklich wichtig wäre die Funktionsweise eigentlich nur für eine Präsentation am Freitag... Wenn es wirklich kritisch ist, sag ich ihr noch schnell bescheid. Wenn nicht, und es so irgendwie eh klappen wird, würde ich es ehrlichgesagt lieber vermeiden..

Das LEDs so eine breite Streuung haben wusste ich nicht. Ich bin da mehr so der Theoretiker...

Achja: Und welche Widerstände welcher E-Reihe (http://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe) bekommt man eigentlich in einem normalen Elektronikmarkt? E24?

Danke an alle für die Hilfe! :)

Binaermensch

2012-07-10, 20:56:31

Hui, es scheint als könnte sie aufgrund von Zeitmangel meine Schaltung nicht aufbauen, und würde bei der Knopfzellen-Pfusch-Lösung bleiben.

Ich bin also fein raus. Das die Schaltung minderwertig war, wird wohl nie rauskommen.

Könntet ihr mir vlt obenstehende Fragen trotzdem beantworten? Einfach nur aus Interesse an dem Thema...

barracuda

2012-07-12, 22:11:23

Wie kritisch ist es?
Nicht kritisch. 2 LEDs identischen Typs aus einer Produktionscharge kann man eigentlich immer problemlos parallel betreibem, auch wenn das nicht die korrekte Methode ist -> einfach ausprobieren, mehr als dass die LEDs unterschiedlich hell leuchten kann nicht passieren.

Achja: Und welche Widerstände welcher E-Reihe (http://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe) bekommt man eigentlich in einem normalen Elektronikmarkt? E24?

Danke an alle für die Hilfe! :)
E24 ist heutzutage selbstverständlich.