THEMA: Richtige Schaltung für LED mit Diode?

Nummer 1 !

Hallo Johannes,

um Deine Frage einfach zu beantworten, solltest Du dir einmal die folgende Seite anschauen. Dort ist recht gut und für Elektronik-Laien einfach beschrieben, wie man die LED an Wechselstrom sicher betreiben kann.
https://modellbahn.mahrer.net/elektronik/led_an_wechselstrom/

Aber, muss es unbedingt Wechselstrom sein? Einen deutlich besseren Betrieb und eine verbesserte Lebensdauer erreichst Du definitiv mit einer Gleichspannung.
Es gibt günstige Power Supply Geräte zu kaufen, die bereits am Ausgang 16V Gleichstrom liefern und leistungsstark sind.
Ich schalte mit einem solchen Power Suppy ( https://www.netzgeraet.de/steckernetzteile/ste...21v-22v-23v-24v.html ) alle meine Weichenantriebe (MTB MP5) inkl. Rückmeldungen.
Vorteil ist klar, dass Du kein 50Hz-flackern der LED´s hast und die LED´s langlebiger werden.

Viele Grüße aus Südmähren
Heidi

Hallo Johannes,

ich weiß nicht, woher Du diese Schaltungen hast. Aber mir ist ein Rätsel,  wie die Schaltung 2 funktionieren soll.  In der einen Richtung (=Polung) sperrt die Diode. In der anderen Richtung sperrt die Leuchtdiode, die eben auch eine Diode ist.

Die Schaltung 1 ist dagegen gängig. Die Diode schützt die LED vor einer hohen Spannung in Sperrrichtung.

Auf die Schnelle habe ich hier eine Erklärung, die Dir vielleicht helfen kann, gefunden: http://gartenbahn.holger-gatz.de/html/leds-_grundschaltungen.html

Für die Reihen- oder Parallelschaltung gilt folgendes:
Reihenschaltung: Ein Strom fließt durch alle LEDs. Die Spannung verteilt sich auf die LEDs. Diese Schaltung braucht also eine höhere Spannung, die sich aus der Anzahl der LEDs ergibt. Nachteil dieser Schaltung ist, dass der Ausfall einer LED den Stromfluß unterbricht. Die ganze "Kette" leuchtet also nicht mehr.
Parallelschaltung: Eine Spannung liegt an allen LEDs. Der Strom verteilt sich auf die LEDs. Die benötigte Spannung ist also geringer. Diese Schaltung benötigt aber einen höheren Strom. Fällt eine LED aus, leuchten die anderen LEDs weiter.

Viele Grüße
Fred

Hallo Johannes,

Nummer 2 funktioniert so gar nicht.



mit einer Stromquelle, genauer Konstantstromquelle kannst du dir das ganze Gelumpe mit Schutzdiode und Vorwiderstand doch direkt sparen. Und da kannst du auch in Reihe oder auch Parallel oder auch in Kombination verdrahten. KSQ gibt es im Modellbahnbereich von 2mA bis 20mA günstig zu kaufen.

Bei der klassischen Spannungsquelle mußt du natürlich auf Schutz (Diode) und Strombegrenzung (Widerstand) achten.
Es gibt auch fix und fertig LEDs 4V bis 19V die auch Wechselspannung geeignet sind
https://www.ebay.de/itm/323111875784?itmmeta=0...7Ctkp%3ABFBMoPrMjc5j

Gruß Detlef

Moin, in Schaltung 2 muss eine der beiden Dioden gedreht werden, sonst passiert gar nichts. Abe wie schon erwähnt, ist die Gleichspannungsversion ist die bessere Wahl. Das funktioniert z.B mit jedem USB Standardnetzteil.
Viele Grüße Holger

Hallo N-Bahner,
für das 1zu160 Forum hat sich jemand die Mühe gemacht diese Schaltung zu erklären.

https://www.1zu160.net/elektrik/grundschaltung.php

Bitte runter rollen. LeD Schaltung.

Mit freundlichem Gruß  Stefan

Hallo Stefan,


Nicht jeder, der sich, ohne hier jetzt jemanden zu nahe zu treten, sicherlich Mühe mach etwas zu erklären, ist auch zwangsläufig ein Elektronik-Experte.

Zu der Schaltung mit der zusätzlich in Reihe geschalteten Diode (Variante links im Bild deines Linkes)  sagen Elektronik-Fachleute ganz klar (Zitat) "Diese Schaltung ist in Modellbahnkreisen oft anzutreffen. Obwohl sie in den meissten Fällen funktioniert, ist sie NICHT zu empfehlen! Eine LED hat eine relativ kleine zulässige Sperrspannung von teilweise nur 3V. Je nach Sperrwiderstand-Verhältniss zwischen Diode und LED kann die zulässige Sperrspannung der LED überschritten werden, was zur Zerstörung oder einer übermässig schnellen Alterung der LED führen kann."

Siehe dazu meinen Link, den ich in #2 gepostet hatte. Meine eigenen Lehrbücher lasse ich jetzt mal lieber aussenvor.

Viele Grüße aus Südmähren
Heidi

Hallo Johannes, Hallo Heidi,
Danke, daß Du den Sachverhalt noch einmal klar stellst.

Der direkte Bezug auf die Frage, ist in der Forumserklärung leider nicht getroffen.

Das hätte ich beachten sollen.

Mit freundlichem Gruß   Stefan

Hallo,
vielen Dank für Eure HInweise!

Grüße, Johannes

Hallo,


Da muss aber schon lange her sein, seit meiner Elektronik Ausbildung (Abschluss 1988) ist mir noch kein LED Datenblatt mit einer V(r) < 5 V untergekommen.

Es ändert nichts daran, dass bei Serienschaltung zweier Dioden bei Umpolung ein Leckstrom fließt. Der wird jedenfalls durch die vorgeschaltete Silizium Diode sehr stark begrenzt, auch wenn die Sperrschicht der LED rückwärts durchlässig wird.

Eine interessantere Betrachtung ist das HF-Verhalten bei steilen Spikes, der PN Übergang hat ja auch eine Kapazität. Das wird vor allem im Analogbetrieb schlagend, wenn der Motor elektrisch gesehen parallel zu der Diode-LED Konstruktion liegt. Deshalb bauen die Großserienhersteller gerne keramische Kondensatoren parallel zu den LEDs ein.
Manche Konstrukteure greifen da schon mal in den Microfarad Bereich, zum Leidwesen der Digitalbahner, weil dann das Dimmen oft nicht funktioniert, da die PWM am Kondensator aufintegriert wird.

Grüße, Peter W

Moin Peter W.

wenn ich das richtig verstehe liegen aber bei einer Diode in Sperrrichtung die volle Betriebsspannung an; also 14-16V? da kein nenneswerter Strom fließt. Oder irre ich da?
VG
Günter

Hallo Peter,

Dinge gibt´s, die gibt es nicht.
Schau Dir mal das verlinkte Datenblatt an. Die LED hat eine Durchlassspannung von 2,25V .

https://www.conrad.de/de/p/vossloh-schwabe-wu-8...a-2-25-v-184543.html

Und hier https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm siehst Du z.B. die Durchlassspannung verschiedener LED-Typen in Abhängigkeit der Farben.

Offensichtlich haben wir unterschieliche Elektrotechnik Ausbildungen genossen. Meine war ja nur eine Fachhochschule

Viele Grüße aus Südmähren
Heidi

Hallo @Heidi,
ich dachte wir schreiben über die Sperrspannung?!
VG
Günter

Hallo Günter,

ja klar, wir sprechen über Sperrspannung.
Die Verwechslung ist wohl dem steigenden Alter geschuldet Nein Spass bei Seite, da habe ich in der Tat Sperr- mit Durchlassspannung verwechselt.
Die Sperrspannung bei der von mir gezeigten LED liegt bei max 5V. Dennoch passt die Aussage von Peter in 10 nicht wirklich. Die Hersteller geben i.d.R. eine Sperrspannung zwischen 3 und 5V an. Bei LED´s neuester Generation soll es auch LED´s mit Sperrspannungen bis 7V geben. Fakt ist, dass LED´s in Sperrrichtung keine hohen Spannungen mögen.

Gruß aus Südmähren
Heidi

Moin,
@Heidi

das bedeutet aber doch, dass

gilt
VG
Günter

Hallo,

alles korrekt. Die wissenschaftliich kaum zu klärende Frage ist, ob das bloße Anliegen der zu hohen Spannung alleine schon die Sperrschicht schädigen kann (und wie oft?) oder nur bei ausreichend möglichem Stromfluss eine Überschwemmung mit Ladungsträgern den pn Übergang neutralisiert.

Nachdem man Dioden bzw. BE-Übergange von Bipolar Transistoren als Rauschgeber nicht-destruktiv in Sperrichtung dauerhaft betreiben kann, wenn man den Durchbruchs-Strom kontrolliert begrenzt, müsste das auch auf LED anwendbar sein.

Also je höher der Vorwiderstand, desto geringer die Ausfallsquote.

Grüße, Peter W

Hallo,

ja, aber leuchten sollte die LED in der gewünschten Polarität ja schon!
der Rest ist, Entschuldigung: für dieses Forum hier theoretisches ....
meint
Günter

Hallo

Hier wurde jetzt sehr viel geschrieben. Viel richtiges und auch einiger Quatsch. Nicht alles, was man im Web als Link refenzieren kann, ist auch richtig.

Fakten:
- Es ist sinnvoll, eine Gleichspannungsquelle zu nutzen.
- Bei stabiler Spannung funktioniert ein simpler Widerstand genauso gut wie eine viel teurere Konstant-Stromquelle.

Wenn es dann doch eine Wechselspannung sein muss:
- Schaltung 1 funktioniert, braucht allerdings DOPPELT soviel Strom wie Schaltung 2. Hier wäre es sinnvoll statt der antiparallelen Schutzdiode ebenfalls eine LED zu nutzen, wenn diese sinnvoll genutzt werden kann.
- Schaltung 2 (mit umgedrehter Schutzdiode!) funktioniert ebenfalls problemlos und wäre daher vorzuziehen.

Solche zitierte Aussagen basieren schlicht auf Unwissenheit. Gängige Sperrdioden (1N4148) haben einen um Größenordnungen höheren Sperrwiderstand als LEDs. Damit bleibt an der LED nur eine sehr kleine Sperrspannung übrig.

Generell ist es besser, LEDs in Reihe zu schalten, weil dann der Strom mehrfach genutzt wird und weniger Spannung nutzlos an Widerstäden verbraten wird.

Dietrich,
der Elektrotechnik studiert hat und auch Datenblätter lesen und verstehen kann.

Hallo,

schön, dass es Dietrich mal sachlich und korrekt dargestellt hat.

Vielleicht noch zur Ergänzung: Alle LEDs stur mit 20mA zu betreiben ist modellbauerische Barbarei. Jeder Lampentyp sollte individuell auf vorbildnahe Helligkeit eingestellt werden. Wem das ohmsche Gesetz zu kompliziert ist: Mit 1kOhm beginnen und dann immer größere Werte (eventuell bis 100kOhm) wählen, bis die Helligkeit stimmt, so kann nichts schief gehen.

Viele Grüße
Nimmersatt
der 30 Jahre lang Analogrechner gebaut hat.

Hallo,


Dummerweise geben die Datenblätter von Dioden und LEDs immer nur eine Obergrenze für den Sperrstrom an, eine untere Grenze habe ich bislang noch nie gesehen. Die bräuchte man aber, um sicher zu sein, dass die in Reihe geschaltete Diode auch immer funktioniert. In der Praxis mag es schon stimmen, dass Silizium Dioden immer einen viel kleineren Sperrstrom haben als LEDs. Die Datenblätter geben das aber nicht her. Deshalb, wenn es schon unbedingt Wechselstrom sein muss, besser Schaltung 1. Die ist ohne wenn und aber völlig idiotensicher.

Gruß Engelbert

Hallo,

die untere Grenze ist irrelevant. Das Datenblatt besagt, bei welcher Spannung wie viel Strom maximal fließt. Anders ausgedrückt, wie hoch ist der garantierte (kleinste) Rückwärtswiderstand.

Beispiel:
Diode 1N4148 Vishay ............ 25 nA @ 20 V -> 800 MOhm
LED weiß 3mm Quadrios ...   1 µA @   5 V ->      5 MOhm (billigste weiße LED bei Conrad)

An der LED fällt höchstens eine Rückwärts-Spannung von 5/805 ~ 6 Tausenstel der Gesamtspannung ab.

Grüße, Peter W.

Moin,

um die Kaffeesatzleserei zu beenden: Die Leckströme typischer im MoBa-Bereich üblichen Schaltdioden wie der 1N4148 liegen im höheren pA-bis im einstelligen nA-Bereich - ich messe diese hier im Rahmen der Erstellung der Datenblätter regelmäßig. Insofern sind diese im MoBa-Alltag im Zusammenhang mit der ganz oben erwähnten Reihenschaltung LED-Schaltdiode unkritisch, auch wenn Schaltung 2 (also die Antiparallelschaltung) theoretisch die bessere Lösung darstellt.

Anders bei Schottkydioden: Diese haben z.T. deutlich höhere Leckströme im µA- bis hinein in den mA-Bereich.

Grüße, Jürgen

Hallo nochmal,


Genau das ist der Denkfehler.  Die obere Grenze des Sperrstroms der LED ist nämlich vollkommen irrelevant. Ohne Untergrenze könnte der Sperrstrom auch sehr viel kleiner sein, z.B. 25 nA. Das Datenblatt schließt das NICHT aus. Die Reihenschaltung funktioniert nur, wenn der MAXimale Sperrstrom der Diode mindestens ungefähr 10x kleiner ist als der MINimale Sperrstrom der LED. Das genau lässt sich aber aus den Datenblättern nicht ableiten. Da steht bei der LED nur Sperrsstrom irgendwas zwischen 0 und 1 µA und bei der 1N4148 irgendwas zwischen 0 und 25 nA.
In der Praxis mag das anders aussehen - was die Diskussion letztlich akademisch macht.

Gruß Engelbert

Hallo

NEIN, Schaltung 2 ist praktisch genauso sicher, braucht aber nur den HALBEN Strom.

Du würdest dir auch keinen Kühlschrank mit dem DOPPELTEN Verbrauch bei gleichem Nutzen kaufen.

Dietrich

Hallo,
jetzt benötige ich mal Nachhilfe:

wenn man die Schaltung 2 mit umgedrehter Diode heranzieht, dann liegt doch im "Sperrfall" also + am unteren Anschluß und entsprechend - am oberen Anschluß, an der LED die volle Spannung an, oder?
Es gibt, weil kein Strom, kein Spannungsfall am R und an D?
VG
Günter

Hallo Günter,
dann probiere es doch mal aus, ob Spannung über der Diode im Sperrfall liegt, also unterer Anschluss + und oberer Anschluss Minus.
Da die Diode aber sperrt (weil sie eben Diode ist), und die LED ebenfalls sperrt, kannst du dort keine Spannung messen-->also auch keine Sperrspannung.
Gruß Holger

Hallo Günter

So, wie die Schaltung 2 oben gezeichnet ist, ist sie sinnlos, weil die LED NICHT leuchtet. Nur wenn LED und Schutzdiode in gleicher Richtung betrieben werden funktioniert die Schaltung.

Dietrich

Hallo zusammen,

was macht ihr euch eigentlich für große Gedanken?
Wenn der Einbau der Led nicht gerade extrem kompliziert ist, laßt doch die eine oder andere LED defekt werden, ist doch nur ein Cent Artikel.

Grüße Michael Peters

Moin, hier nochmal ein Bild das alle Unklarheiten beseitigen sollte für die Schaltung 2.
Viele Grüße Holger

Die von H160N zu diesem Beitrag angefügten Bilder können nur von registrierten Usern gesehen werden - Login

das war mir klar.
es ging mir um eine Schaltung wie sie H160N dankenswerterweise dargestellt hat.
VG
Günter