THEMA: Stromversorgung für LEDs geeignet?

Moin Ulf,

wenn du selber ein wenig rechnest, kommst du zu dem Ergebnis, daß du das Netzteil schon mit 250 LEDs überlastest...

Gruß
Kai

könnte eng werden!
Weiße LED´s können bis zu 3,6V Flußspannung haben, die können bei 3,3V dunkel bleiben.
Und Ja, für jede LED ist ein Vorwiderstand nötig!
LED´s verhalten sich komplett anderst wie Glühlampen! Eine Glühlampe hat ein Kaltleiterverhalten. dh. im Kalten zustand hat sie einen sehr geringen innenwiederstand. Durch das erhitzen beim Betrieb erhöht sich der Innenwiderstand und der Stromfluß nimmt ab.
Dadurch kann eine Glühlampe Spannungsschwankungen in gewissen grenzen kompensieren und verkraften.
Leuchtdioden dagegen haben ein ganz anderes Verhalten. bis kurz vor der angegebenen Flußspannung (hier voraussichtlich zwischen 2,6 und 3,6 V) fließt fast kein Strom. Danach steigt er extrem. So könnten bei 10% über der Flußspannung schon 200% des Sollflußstromes fließen. Es muß also ein Vorwiderstand her, der den Stromfluß begrenst! Ansonsten überlebt die LED keine Spannungsschwankungen.
Dazu kommt, das Halbleiter mit Steigender Temperatur im Widerstand fallen.
Nimm ein 5V-Netzteil und Vorwiderstände oder Konstandstromquellen.

Bei 500 parallel geschalteten LEDs fliessen schlappe 10A. Das ist eine unhandliche Stromstaerke. Bei versehentlichem Kurzschluss ... BUMM!

Vorschlag: Warum nicht beispielsweise immer 6 LEDs in Serie schalten. Dann wuerden ca. 20V ueber diesen 6 LEDs abfallen (6x 3.3V = 19.8V). Die Bloecke ueber einen Vorwiderstand an ein 24V Netzteil anschliessen. Die Differenz von den 19.8V zu den 24V muss dann ueber den Vorwiderstand abfallen. Also: (24V-19.8V) / 0.02A = 4.2V / 0.02A = 210 Ohm bzw. 220 Ohm mit mindestens 1/8W.

Hierbei ergeben sich folgende Vorteile:

- erheblich geringerer Strom; Es fliessen nur 1.6A bei 24V
- es werden nur 1/6 der Vorwiederstaende benoetigt
- Schwankungen der Flußspannung wie von @2 beschrieben sind unproblematisch
- Schwankungen der Versorgungsspannung ist ebenfalls unproblematisch

Jetzt musst Du nur noch ein preiswertes Netzteil mit beispielsweise 24V / 2A finden. Aber sowas gibs wie Sand am Meer.

/frank

Vielen Dank für die schnellen Antworten, dieses Forum ist einfach Spitze!

Hallo Kai! Gerechnet habe ich. Laut Beschreibung von ledbaron haben die LEDs eine Vorwärtsspannung von 3,1 Volt bei 20mA IF (was immer IF heissen mag) Also habe ich gerechnet: Ausgangsnennleistung 20 W durch 20mW sind 1000. Da lagt ich mit meinen 500 Stück auf der sicheren Seite, aber denkste!  Das war wohl zu schlicht gerechnet. (Nach Pfingsten werde ich mein 40-jähriges Abitur mit Physik und Mathe feiern, in den Jahrzehnten habe ich vieles vergessen!)

Aber doch nicht richtig gerechnet. Zum Glück gibt es Euch, da muß ich nicht alles mit "Versuch und Irrtum" ausprobieren.

Lieber ptlbahn! Danke für die kurze Theorie-einführung, besser als ein Volkshochschulkurs!

Lieber Frank! Alles zusammen hätte ich auch nicht angeschlossen, sondern in mehreren Kreisen. Einen 24 V Trafo mit 4A habe ich, mit Brückengleichrichter ergibt das eine andere Spannung, kann ich aber unter Last (KFZ-Glühlampe) ausmessen. Werde ich nach Ostern ausprobieren (wegen Umzug ist fast alles nach Frankreich ausgelagert!). Ich werde wohl auch KFZ-Sicherungen zwischenschalten.

Vieln Dank für die guten Hinweise

Euer ulfzahn

Moin Ulf,



wo kommen die  20 mW her? Oder liegt hier der Fehler: 3.1 V * 20 mA= 62 mW => 322 LEDs?
Allerdings hätte ich anders gerechnet:
das Netzteil liefert 4400 mA / 20 mA = 220 LEDs.
Allerdings würde ich ein Netzteil nehmen, daß eine höhere Spannung liefert, dafür immer einige LEDs in Reihe schalten, so wie Frank es vorschlägt.

Gruß
Kai

I forward = Maximalstrom in der Vorwärtsrichtung. Du brauchst die LED aber nicht mit Maximalstrom und Maximaleffekt (20mA * 3.1V = 62mW) betreiben. Sieh dir die Sache mal mit 5mA oder 10mA an (Berechnung wie von Frank oben). Wahrscheinlich ist das schon hell genug.

Gruß,
Harald.

Danke Kai, jetzt habe ich den (einen) Fehler: ich habe 20 mW und 20 mA vewechselt!
Wie bereits erwähnt, es ist schon jahrzehnte her, daß ich sowas berechnet habe.

Danke auch Kai, auch Dein Hinweis ist gut für mich.

Ihr seid wirklich Gold wert, und das will was heissen bei den jetzigen Goldpreisen.

Ich werde mir wohl einige Widerstände zum Testen besorgen, melde mich nach Ostern wieder.

Vielen Dank bis bald.

Ulfzahn

Nur als Ergänzung:

LEDs werden eigentlich immer nach Strom angeschlossen, _nicht_ nach Spannung. Wie oben schon sehr dezent angedeutet wurde, kannst du davon ausgehen, dass eine Leuchtdiode sich ab der angegebenen Nenndurchlasspannung wie ein Kurzschluss verhält.

Für den Betrieb von Leuchtdioden sind daher Konstantstromquellen das Mittel der Wahl.

Altbekannte Netzteile (wie das von dir ausgewählte) liefern eine feste Ausgangsspannung, der fließende Strom wird durch den Widerstand der angeschlossenen Schaltung bestimmt. Netzteile für LEDs liefern stattdessen einen festen Ausgangsstrom, d.h. die Ausgangsspannung wird vom Netzteil immer gerade so hoch angesetzt, dass exakt der Nennstrom fliesst.

Solche Netzteile findest du zum Beispiel unter http://www.reichelt.de/?GROUP=A53A;GROUPID=4587

Hallo an alle Vorredner!

Ich hänge mich hier noch mal ran, da ich aktuell auch vor der Frage stehe, wie ich auf meinen Modulen generell die Beleuchtung (ausschließlich LEDs) lösen soll.

Ich hatte zunächst überlegt, eine feste Spannungsquelle mit 3 V zur Verfügung zu stellen, an der ich dann jeweils für die einzelnen LEDs abgreifen kann. Fand ich sehr praktisch, aber wenn ich das oben so lese,, glaube ich, dass das viel zu naiv gedacht war.

Nun überlege ich, einen 16 V-AC-Trafo als Stromquelle zu nutzen und je nach Bedarf Konstantstromquellen anzuschließen und davon dann die LEDs zu versorgen. Beim "C" gibt's z. B. welche um 4 EUR ab 5 bis 50 mA. Wenn ich Antwort 8 richtig verstehe, richtet sich der Anschluss der LEDs dann immer nach der Stromstärke und nicht nach der Spannung?

D. h., an die Konstantstromquelle mit 50 mA könnte ich dann zwei LEDs mit 20 mA anschließen?

Ihr seht, ich bin leider ein Elektroniklaie, würde aber gern eine universelle und nicht all zu teure Lösung für meine Module haben. Universell daher, dass ich einfach noch nicht weiß, wie viele LEDs ich künftig einsetzen werde.

Wenn ihr anderweitige Tipps habt, wie ihr das löst, wäre ich dafür sehr dankbar!!

Herzlichen Gruß

Stefan

Nö, ganz falsch


Eine Konstant-Stromquelle liefert, wie der Name sagt, einen konstanten Strom. Wenn also die LED's jeweils 5mA haben wollen, dann stellt sich an der Quelle genau die Spannung ein, die benötigt wird einen Stromfluß von 5mA herbeizuführen.

Wenn Du also mehrere LED mit jeweils 20mA betreiben willst, dann kommen die alle in eine REIHE und eine! Quelle davor. Wenn Du zum Beispiel 5 LEDs da in einer Reihe hast, dann stellt sich über die 5 LEDs eine Spannung von ca. 10 Volt ein und der Strom von 20mA fließt durch diese hindurch. Voraussetzung ist allerdings, daß die Quelle auch mit einer ausreichend hohen Spannung, also hier etwa > 13 Volt versorgt wird.

Lies Dir doch einfach mal die entsprechenden Seiten auf Wikipedia usw. durch. Eine Diode ist kein Untier und auch andere Bauteile nicht. Einfach mal mit rumspielen und testen, messen, testen, messen.


Nichts ist unbefriedigender als mit Dingen umgehen zu müssen, die man nicht versteht.

Gruß
Micha

Hi Micha,

danke für die erhellenden Worte. Damit ist mir jetzt auch der Unterschied zu einer normalen Versorgung klar. Irgend wie ist es bei mir so, dass die LEDs und ich keine Freunde werden. Ich hab halt immer Sorge, dass die Dinger, die teilweise in Lampenfassungen eingebaut sind, einfach durchbrennen und dann ist das Ding im Eimer.

Aber ich werde Deinen Rat beherzigen und mir das Thema Konstantstromquelle zu Gemüte führen.

Und ja: ich gebe Dir vollkommen Recht! Es ist sehr sehr unbefriedigend, von diesen Dingen keine Ahnung zu haben

Besten Gruß

Stefan

Hi Stefan,

es ist alles viel weniger kompliziert als es Dir wohl derzeit erscheinen mag.

Ich würde Dir, völlig unabhängig von der MoBa empfehlen, Dir eine kleine Kiste mit Widerständen, Dioden und Leuchdioden usw. besorgen. Entsprechende Sortimente kosten vielleicht mal ein paar Euro. Dazu ein Steckbrett und ein ordentliches! Multimeter. Und dann kannst Du mal loslegen und vom ohmschen Gesetz beginnend die Welt der Elektronik zu erkunden. Und wenn da mal 'n Widerstand zur rauchenden Heizung wird, dann ist das halt mal so.

Ganz einfache Experimente durchführen: Wie viel Strom fließt durch einen Widerstand und durch einen Widerstand mit nachgeschalteter Diode/Leuchtdiode. Und schon wirst Du sehen, welche Werte sich da einstellen und schon wirst du verstehen, welche sehr trivialen Gesetze da herrschen. Wenn man erst mal weiß, daß jede Diode eine Flußspannung hat und die nahezu unabhängig vom Strom ist, dann ist das schon mal die hier fehlende Erkenntnis.

Konkrete Vesuchsaufbauten können wir ja dann gerne hier in einem Mini-Kurs mal erarbeiten. Belastete Spannungsteiler, Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen, Kondensatoren, Dioden, vielleicht mal 'ne kleine Transistorschaltung usw.

Falls ein paar Leute Lust auf Elektronik-Grundlagen haben, dann können wir auch mal ein Wochenende mit ausreichend Grillgut und Löschmittel ausgestattet, dazu verwenden die Wissenslücken zu füllen. Aber mehr als 2 Leute an einen Termin zusammen zu bringen...  

Gruß
Micha

Hi Micha,

danke für die netten und aufmunternden Worte. Vermutlich hast Du Recht und ich muss einfach mal ein bisschen "machen", um die Scheu zu verlieren. Elektronik war leider noch nie so meins, ich war immer der Detailbastler, aber eben ohne Elektrik. Gerade aktuell wieder so eine Sache: mit viel Mühe und Detailbesessenheit den doppelständigen Lokschuppen von MBZ fast fertig gestellt und nun haperts an der Beleuchtung, die aber mindestens die Hälfte des Effekts ausmachen wird.

Ich werde Deine Ratschläge beherzigen und einfach mal ein paar Dinge durchprobieren und dann hier gerne von meinen Erkenntnissen berichten!

Und auf ein gemeinsamer Grundlagenkurs hört sich auch klasse an.

Danke und einen schönen Abend!

Stefan

Hallo ihr hilfreichen Elektroniker!
Wie versprochen, melde ich mich nach Ostern wieder. In Frankreich hat es zwar am Ostersonntag morgens um 7.Uhr geschneit, aber ich habe den Trafo, Lötkolben, Lot, die LEDs und die Lötleisten gefunden.

Heute habe ich 6 weisse LEDs in Reihe, dazu in Reihe einen 100 Ohm Widerstand angeschlossen an den Trafo, der über den Brückengleichrichter 16,2 Volt abgibt, und die LEDs leuchten ausreichend hell und dauerhaft, d.h. nach zwei Stunden sind sie noch nicht durchgebrannt.

Der Strom beträgt 11 mA.

Dank Eurer Hilfe habe ich es geschafft. Ob allerdings die Berechnungen mit den durch das Multimeter angezeigten Werten stimmen, kann ich nicht mit Sicherheit nachvollziehen. Wenn bei 100 Ohm Widerstand 0,011 A fliessen, werden durch den Widerstand 1,1 Volt "vernichtet", sodaß für die 6 LEDs noch 15,1 Volt bleiben, also 2,5 V für jede LED. Das wäre ja ein guter Wert, damit die LEDs auch lange halten. Ich hatte gedacht, die LEDs brauchen die Spannung von 3,1 Volt und nach meiner Rechnung würde ich dann einen "negativen" Widerstand brauchen. Aber das war wohl zu theoretisch gedacht. Ich könnte eventuell den Widerstand von 100 Ohm auf 20 Ohm reduzieren, dann wären noch 2,66 V für jede LED da. Aber ich bleibe lieber auf der sicheren Seite!

Ich hätte mal meine alten Physikbücher nicht wegwerfen sollen. Aber ich bin mir nicht sicher, ob in den damaligen Schulbüchern von 1970 schon LEDs beschrieben wurden.

Jedenfalls allen vielen Dank für ihre Hilfe!!

Euer Ulf

Servus,

Vorweg: Die bei Leds angegebene Spannung ist die Flussspannung bei Nennstrom.
( Auch gerne als " typisch" angegeben, Differenzen sind also normal )


Eine Led ist eine ( Licht Emittierende ) DIODE - und die wurden beschrieben .

Eine Led "braucht" keine Spannung, sondern Strom- übersteigt die angelegte Spannung die FLUSSSPANNUNG einer Diode beginnt Strom zu fließen, bei weiterer Erhöhung der Spannung um wenige mV soviel wie die Quelle hergibt- wenn man keine Strombegrenzung vorsieht.
Im einfachsten Fall ist das ein Widerstand; das ist ungeregelt, d.h. änderungen der Spannung ändern auch den Strom.
Eine Konstantstromquelle ist im Prinzip ein veränderlicher Widerstand, die/der Spannungsschwankungen auszugleichen versucht, um den Strom konstantzuhalten. ( Blöder Satz, ich weiss... )

Was anderes: Hier ist mal eine kleine Rechenhilfe ( siehe Anhang ):
Spannung in Volt, Widerstand in Ohm, Strom in Ampere;
wenn man 2 Grössen kennt, kann man damit die dritte ausrechnen- in deinem Post #14 z.b.
würden bei 20 Ohm 55 mA durch die Leds fließen -rechnerisch- , über den Daumen würde ich von 40mA ausgehen. Das kommt von der sich ( in engen Grenzen ) ändernden Flussspannung bei sich änderndem Strom.

Ich hoffe, mein Geschreibsel hat Dich nicht allzusehr verschreckt, Gruss Lutz


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Hallo Zusammen,

wollte hier noch mal eine kleine Erfolgsmeldung einbringen, nachdem ich mich dank Michas aufmunternden Worten noch mal meiner LED-Problematik angenommen habe. Ich habe nun meinen Lokschuppen fertig illuminiert (Bilder folgen wahrscheinlich im nächsten Wochenbericht) und bin erst mal ganz klein gestartet. Habe mir ein regelbares Netzteil besorgt, welches sich auf 3 V einstellen lässt und habe damit meine 0603-LEDs getestet und danach parallel verbaut (insgesamt 7 Stück). Leuchtet zwar recht hell, aber das lässt sich ja noch ändern. Habe mir nun ein paar Konstantstromquellen für verschiedene Stromstärken (5, 10 und 20 mA) bestellt und werden dann diese mit weiteren Test-LEDs probieren und mit verschiedenen Versorgungsquellen testen.

So langsam wird's! Danke an dieses tolle Forum!

Gruß

Stefan

Haaaaaalt!

Ohne Strombegrenzung gehen die weißen Leds an 3 Volt ziemlich fix kaputt!!!!

Gruß
Micha

Hi Micha,

danke für den Einwand. Habe ich auch vermutet, da sie sehr hell sind. Sollte nur zu Testzwecken dienen, ob sie leuchten, bevor ich sie verklebe. Nutze künftig dann einen entsprechenden Vorwiderstand. Mal schauen, mit welchem ich da ein gutes Ergebnis erziele.

Danke für die Warnung!

Gruß

Stefan

Ich wiederhole mich ja ungern: Es macht aber Sinn, sich mal mit dem Thema auseinander zu setzen.

Hier letztmalig:

Flussspannung einer weißen LED ca. 3 bis 4 Volt, je nach Hersteller, Typ, Temperatur, Mondstand

Angenommen:
Betriebsspannung: 12 Volt DC
Spannung über LED 3,5 Volt

12V - 3,5V -> 8,5 V

Sollstrom: 5mA

8,5V /0,005A -> 1K7

Gibts nicht in E12 Reihe: Also wähle 1K8.

Auf Deutsch: Bei 12 Volt einen 1,8 kOhm - Widerstand nehmen und fertig! Für jede! Led einen!

Will man LEDs in Reihe, also hintereinander hängen dann:
Zum Beispiel 3*weiß hintereinander:

3*3,5 V -> 10,5 Volt

12V - 10,5 Volt = 1,5 Volt

1,5Volt/0,005A = 300 Ohm

Anzumerken wäre dabei, daß bei der Variante der Strom schon stark mit der Betriebsspannung schwankt. die 1,5 Volt als "freier Rest" ist einfach zu knapp! Also besser nur 2 Leds weiß bei 12 Volt in Reihe:

2*3,5 V -> 7 Volt

12V - 7V = 5 Volt

5Volt / 0,005 A ->  1kOhm

Also hier 2 Leds in Reihe (hintereinander) bei 12 Volt -> Verwende 1kOhm.

Is doch alles net soooo schwer, oder?

Gruß
Micha

Hallo,

darf ich die Fragestellung erweitern?
Ich kann mir jetzt ausrechnen zu welchem Trafo und LEDs welcher Vorwiederstand passt, in sich ok. Jeweils 3 LEDs und ein Vorwiederstand ergeben einen Strang, von dem ich theoretisch 150 parallel schalten kann.
Was nun, wenn ich peu a peu mit dem Aufbau der Anlage jeweils einen kompletten Strang (damit die LEDs nicht zu viel Spannung ab bekommen) in Betrieb nehme? Geht das oder muss ich den Trafo gleich von Anfang an voll auslasten? Ich meine nein, bin mir aber nicht sicher.

Trafo ist ja ein weiter Begriff...

Wenn wir von 12 Volt bei LEDs reden, dann ist glatte Gleichspannung gemeint. Also Trafo+Gleichrichter+Siebelko+Spannungsregler.

Die Ausgangsspannung eines wie oben beschriebenen Netzteils (nicht Trafos) wird keine nennenswerte Abweichung der Ausgangsspannung relativ zur Belastung aufweisen. Also kannst Du die jeweiligen Ketten nach und nach dran hängen.

Wäre ja auch blöd, wenn nicht! So ein Kraftwerk ist ja auch nur ein Netzteil, allerdings für Wechselspannung Stell Dir vor, Du bist der erste, der seinen Elektroherd anschaltet und die Spannung wäre umgekehrt proportional zur Last... Da wird Dein Futter aber ganz schnell warm

Gruß
Micha

Danke Micha. Ich muss ehrlich sagen, so weit habe ich es noch nicht zu Ende gedacht, auf den Kondensator zwecks Glättung wäre ich wohl noch gekommen und wahrscheinlich noch halbwegs berechnet bekommen, aber den Spannungsregler hätte ich sicher vergessen.  Gibt es die 3 (ohne Trafo) als Bauteil zu kaufen oder muss man sich die Einzelteile zusammen suchen?