THEMA: StepDown Modul statt Vorwiderstand an LED?

Hallo.

Naja. Bei LEDs muss der Strom eingestellen bzw. begrenzen werden. Dafür ist der Widerstand da. Alleine die Spannung zu reduzieren ist keine gute Idee.

Bei Glühbirnen wird die Helligkeit reduziert, in dem du die Spannung reduzierst. Bei LEDs muss du aber den Strom reduzieren um die Helligkeit zu verringern.

VG. Frank L.

Edit: Ohne Strombegrenzung zerstörst Du die LEDs.

Edit2: Also Du hast zwar nur 3V, aber auch Deine vollen 2 bis 3A.

*seufz* Sei mir nicht böse, aber das Thema haben wir doch schon 1000x durchgekaut. Der Widerstand begrenzt den STROM, nicht die SPANNUNG. Da zu ist das Ding da, wenn überhaupt musst du also eine Konstantstromquelle benutzen. Dahinter müsstest du aber die LEDs in Reihe schalten, bei 15 V dürfen das aber dann nicht mehr als 4 Stück sein. Du sparst dir also so oder so nicht viel. Besser: Jede LED bekommt ihren eigenen Vorwiderstand und du schaltest alle parallel.

Viele Grüße
Carsten

Hallo,

die Punkte 2 und 3 gehen, Punkt 1 aber nicht.

Wenn Du mehrere gleiche (!) LED hast, die gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, dann kannst Du sie in Reihe schalten und mit nur einem Vorwiderstand betreiben. Die notwendige Spannung erhöht sich dann entsprechend.

Jede LED bzw. LED-Reihe benötig aber einen Vorwiderstand. Denn die LED ist eine Diode, d.h. kleinste Spannungsänderungen im mV-Bereich führen zu einer deutlichen Stromänderung. Zudem ist die Durchlassspannung temperaturabhängig. Die Helligkeit ist vom Strom abhängig, die Spannung bleibt dabei nahezu konstant. Eine LED ohne Vorwiderstand zu betreiben führt häufig zur Zerstörung, weil der Strom gerne zu groß wird. Gleiche LEDs aus der gleichen Charce können u.U. parallelgeschaltet werden mit einem gemeinsamen Vorwiderstand. Aber empfehlen würde ich es Dir nicht. Die Gefahr von Helligkeitsunterschieden ist zu groß.

Was Du machen kannst, ist eine Spannung von z.B. 5 V wählen und die Vorwiderstände entsprechend dimensionieren. Dann kannst Du durch verändern der Spannung auf z.B. 4 V oder 6V die Helligkeit verändern.

Viele Grüße, Joni

Hallo,

nicht zu vergessen: Widerstände sind unschlagbar preiswert und auch klein, alles andere viel zu teuer und zu groß (im Verhältnis).

Grüße Michael Peters

Hm ... das zeigt zumindest, dass es für einen Laien nicht leicht zu verstehen ist.

Danke jedenfalls. Auch wenn ich mir schwer tue, zu verstehen, dass ich für den Betrieb einer LED keinesfalls eine Stromquelle nehmen darf, die der Durchlassspannung der LED entspricht, sondern eine höhere. Mir kommt das so vor, als müsste ich beim Fernseher, der für eine Spannung von 230V gebaut wurde, noch einen dicken Widerstand vorschalten muss, nur damit er mit den 16A, mit der die Steckdose abgesichert ist, zurecht kommt. Aber ich nehme das gerne zur Kenntnis.

Was ist jetzt besser? Eine höhere Spannung der Stromquelle und dafür einen größeren Widerstand - oder eine niedrigere Spannung samt kleineren Widerständen? Oder ist das egal?

Hallo S.Bahn,

im Prinzip sind kleinere Spannungen schon sinnvoll. Wenn du diese allerdings erst beschaffen musst, kannst du auch die vorhandene nehmen. Das ist preislich günstiger.

Darüber hinaus sind heutige LED bei ihren Sollparametern meist viel zu hell, so dass der Widerstand meist viel größer dimensioniert wird.

Jens

Hallo S.Bahn,

schau mal hier... unter dem Punkt "Warum wird ein Vorwiderstand benötigt?" wird das recht ordentlich erklärt: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm

VG. Frank L.

Hallo S.Bahn,
es gibt Buck-Regler (und natürlich auch Boost-Regler), die genau für eine solche Betriebsart entwickelt wurden. Da die Spannung bei offenem Ausgang aber nicht beliebig ansteigen darf, kombiniert man hier CC und CV Betrieb, d. h. diese Teile haben dann zwei Messverstärker.

Es wird dann jeweils ein solcher Buck Regler für einen LED-Strang benötigt. Im Beleuchtungsbereich sind solche Netzteile nicht unüblich. Da liegen die Ströme aber eher bei 350mA oder 700mA.

Linear hat da Einiges im Programm, aber wie schon angedeutet eher für den Beleuchtungsbereich und damit für Deine Zwecke "etwas" zu kräftig ausgelegt.

Ich denke, für unsere Beleuchtungszwecke im Modell ist das mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

Gruß,
Torsten

Hallo S.Bahn,

wenn es Dich interessiert, dann kannst Du mal folgendes Experiment machen:

Nimm eine LED mit einem Vorwiderstand von 470 Ohm bis 1 kOhm und schließe diese beiden Bauteile (in Reihe) an eine einstellbare Spannunsgsquelle an (z.B. Labornetzteil oder Analogfahrtrafo - hauptsache Gleichspannung). Wenn Du jetzt die Spannung langsam erhöhst, dann beginnt die LED bei ca. 2 bis 3 V zu leuchten und wird dann immer heller.

Zweites Experiment: Das Gleiche, aber ohne Vorwiderstand. Falls Deine Spannungsquelle nicht bis 0 V herunter geht, musst Du eventuell zwei oder drei LED in Reihe schalten. Drehe jetzt den Regelknopf wieder langsam hoch. Der Übergang von dunkel zu sehr hell wird vermutlich nur kurz sein. Vielleicht siehst Du auch nur ein kurzes Aufleuchten und dann gibt die LED vielleicht den Geist auf.

Viele Grüße, Joni

@ Frank L #7

Danke für den Link - aber wie der Widerstand den Strom begrenzt, wird mir damit auch nicht klarer. Aber ich werde mir mal auf Youtube das eine oder andere Tutorial reinziehen, vielleicht verstehe ich es ja danach ...

@ Joni #9

Danke für den Tipp. Ähnliches habe ich schon probiert und komplett andere Erfahrungen gesammelt als Du es hier schilderst. So habe ich beispielsweise eine ältere grüne LED verpolt an einen Modellbahntrafo angeschlossen über mehrere Sekunden und die LED funktioniert immer noch. Nach dem Umpolen konnte ich den Regler vom Trafo auf über die Hälfte aufdrehen, ohne dass sie schlapp gemacht hätte. Und all das ohne Vorwiderstand.

Nicht, dass ich das unbedingt so machen möchte - das geschah aus Unwissenheit und weil ich wissen wollte, was passiert, wenn ich so tue (die LED war mir egal, die hatte ich vor Jahren mal aus einem PC-Gehäuse rausgenommen). Und schau an, die LED hat das tapfer über sich ergehen lassen.

Klar werde ich mit meinem Lampen auf der Anlage nicht so vorgehen ...

Hallo S.Bahn.

das solte man verstehen, wenn man versucht den Vorwiderstand zu berechnen.
U(gesammt) = 5V (z.B)
U(LED) = 2V (bei Rot in etwa... s. Datenblatt)
R = unbekannt

Mit Vorwiderstand fällt über der LED immer die Spannung U(LED) ab, also 2 V. Der Rest U(R) fällt über den Vorwiderstand ab, das sind 3V -> U(R)=U(gesammt)-U(LED) =  5-2 = 3 V.

Jetzt kannst Du den Strom einstellen. Die meisten LEDs können I(max)=20mA, aber viele leuchten schon bei z.B. I(mittel) 2mA.

1. R(min)= U(R) / I(max) = 3 / 0,02 (V/A) = 150 Ohm (maximale Helligkeit)
2. R(mittel)= U(R) / I(mittel) 3 / 0,002 (V/A) = 1500 Ohm (gedimmt)

Den optimalen Wert für R muss man häufig ausporbieren, damit die LED die richtige Helligkeit bekommt.

VG. Frank L.

Hallo S.Bahn

ich persönlich benutze die StepDown Regler schon sehr lange. Ob in Spur G oder Spur N, es wird die gesamte Beleuchtung über diese Teile geregelt. Im Forum hatte ich über einen anderen Verwendungszweck berichtet. Vor langer Zeit hatte ich mal ein kleines Programm für Windows geschrieben, dass mir dann den entsprechenden Wert für den Wiederstand ausgab.

Heute gibt es viele gute Programme für Android die dass erledigen. (Z.B. LED Rechner Pro)

Weiter habe ich mir einen größeren Vorrat an gängigen Wiederständen von 0 - 4,7 KOhm zugelegt. Der hält ein Leben lang. Nun könntest Du mehrere StepDown Regler über ein starkes Netzteil versorgen.
Dann die unterschiedlichen Spannungen einstellen und fertig.
Bei mir sind immer 2, 4, 6, 8 usw. parallel oder in reihe, mit entsprechenden Vorwiedestand, geschaltet.
Es gab bisher noch nie Probleme. Die LEDs für Spur G sind 24h im Freien an. Ich hoffe ich konnte helfen.

Viele Grüße
René

Hallo,

eigentlich ist es relativ einfach, wenn man folgender Überlegung folgt:

Eine LED ist, wie der Name schon sagt, eine Diode: Diese hat die Eigenschaft in einer Richtung bzw. Polarität den Strom zu sperren (oder anders ausgedrückt: sehr hoher Widerstand), in der anderen jedoch durchlässig zu sein (sehr kleiner Widerstand).

Und nun kommt das Ohmsche Gesetz ins Spiel:
Dieses besagt, dass in einem Stromkreis die fließende Stromstärke gleich der angelegten Spannung geteilt durch den (gesamten) Widerstand ist. Bei einer LED ohne Vorwiderstand wäre es nun (fast) egal ob man 16 V, 10 V oder 3 V durch [sehr kleine Zahl] dividiert - es wird immer eine für die LED zu große Stromstärke als Ergebnis dieser Division herauskommen. Erst ein in Serie geschalteter Widerstand begrenzt die Stromstärke auf eine der LED-Spezifikation zuträgliche Größe.

Hoffe ich konnte es verständlich beschreiben.

Didi

Ich weiss, das ich auch länger gebraucht habe um zu kapieren, das Spannungsregelung nicht das richtige ist. Bis mir mal jemand klar gemacht hat, das eine Diode keinen linearen Widerstand hat.

Es wird immer nur gesagt der Strom sei das Problem, was ja grundsätzlich klar ist. Der Hobbylöter meint dann er könnte den Strom durch Spannungsänderung regeln.

Doppelte Spannung heißt eben NICHT doppelter Strom.
Kleine Spannungsänderung = Große Stromänderung = Diode tot.

Manchem kann eine solche Grafik helfen:
Da sieht man, das zwischen 0 und 2,3V nahezu nichts passiert und plötzlich der Strom abhängig von der Spannung steigt - und ganz ganz  schnell ins ungesunde.

https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#Betrieb_und_Anschluss

Quellenangabe zum Bild: Von Anton - Eigenes Werk, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=498112

Deshalb lieber den Strom limitieren. Ist sicherer.

In der Praxis hat sich bei mir allerdings auch schon geregelte Spannung bewährt. Man muss ausreichend Luft nach oben lassen.

Hobbylötergrüße
Woddel


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Danke für Eure Versuche, mit die Zusammenhänge näher zu bringen, aber ich fürchte, dass das hier nicht so leicht abzuarbeiten ist. Um es zu verstehen, scheinen mir noch zu viele Basics zu fehlen. Ich gehe mal vorerst davon aus, dass die Online-Rechner einen ordentlichen Job machen.

Hallo S.Bahn,

wie wäre es hiermit:

Eine Glühlampe hat einen Glüdraht - meist aus Wolfram. Im kalten Zustand hat er einen sehr kleinen Widerstand. Jetzt schaltet man das Licht an und der Strom fließt. Was passiert? Da der Glühdraht fast keinen Widerstand hat, fließt viel Strom. Dardurch wird der Glühdraht heiß und beginnt zu glühen. Je heißer er wird, desto höher wird sein Widerstand. Damit begrenzt der Glühdraht von alleine den maximalen Strom, der durch ihn fließen kann.

Eine LED macht genau das NICHT. Der Strom steigt so lange an, bis das schwächste Teil - meist die LED - kaputt geht. Deshalb muß der maximale Strom von außen begrenzt werden.

Jens