THEMA: LED Vorwiderstand...

Hallo Jens,




Antwort :   Ja

(Umgekehrt gerechnet ergibt sich bei 14V ein Strom von ca. 14mA)


Gruß
Thomas

Hallo Thomas,

Das habe ich auch errechnet. Wirklich problematisch ist aber der LED-Stripe: bei 12V und 20mA braucht er einen Vorwiderstand von 100Ohm bei 14V und das dreieinhalbfache bei 19V. Da bleibt dann nicht viel übrig.

Das Einzige, dass mir einfällt, wäre den vorhandenen 150Ohm-Vorwiderstand des Stripes zu ersetzen gegen einen 500Ohm. (Bei 14V müssten es 250 Ohm sein, bei 19V entsprechend 500Ohm) bei 14V stünde also nur der halbe Strom zur Verfügung - ob dass dann noch hell genug ist.

Jens

Hallo,

die Frage ist, muss die LED mit einem grenzwertig hohen Strom betrieben werden?
Es ist doch Unsinn, bis zu 1/2 Watt am Vorwiderstand zu verbraten.

Gibt es nicht bessere (effizientere) LEDs für diese Anwendung? Stichworte: Super Red, high Efficiency, Niedrigstrom-LED.


Der nächste Normwert ist 680 Ohm. Ich rechne mal den Unterschied im Strom zurück (gerundet auf ganze mA).

14 V: Differenzspannung 12,1 V / 680 Ohm = 20 mA
19 V: Differenzspannung 17,1 V / 680 Ohm = 25 mA - Achtung Verlustleistung 0,4 W!
22 V: Differenzspannung 20,1 V / 680 Ohm = 30 mA - Achtung:Verlustleistung 0,6 W! LED Strom mit LED Datenblatt abklären!

Passt, würde ich sagen.

Nächster Normwert R = 820 Ohm
14 V: Differenzspannung 12,1 V / 820 Ohm = 15 mA
19 V: Differenzspannung 17,1 V / 820 Ohm = 21 mA - Achtung: Verlustleistung 0,35 W!
22 V: Differenzspannung 20,1 V / 820 Ohm = 25 mA - Achtung: Verlustleistung 0,5 W!

Grüße, Peter W.

Hallo Jens,


hat dieser LED-Stripe wirklich einzelne gelbe LEDs?


Gruß
Thomas

Hallo Thomas,

der LED-Stripe hat 3LED warmweiß in Serie, 3V pro LED, 20mA Strom und einen Vorwiderstand von 150Ohm.

Der Punkt ist: die LED für die Spitzenbeleuchtung sind winzig klein - ich bin froh, dass sie so winzig sind. Laut Datenblatt hat die rote 1,9V bei 20mA und die wieße 3V bei 20mA. Dann wären da noch die Stripes für die Innenbeleuchtung.

Ich möchte es einmal richtig machen und vermeiden, den Zug nochmals zu öffnen.

Gruß Jens

Hallo Jens,

hast Du Typenbezeichnungen oder Links zu den Datenblättern der LEDs?

Bedenke, dass eine LED auch eine Diode ist und eine nichtlineare U/I Kennlinie hat. Hier muss man umdenken!
Die LED hat nicht 20 mA bei 1,9 V sondern es ist umgekehrt: Die LED hat (typisch) 1,9 V Vorwärtsspannung bei einem Strom von 20 mA!

Nun muss man auch noch die Lichtstärke in mcd (Milli-Candela) bei einem bestimmten Strom x mA in Betracht ziehen -> Diagramm im Datenblatt. Der Strom bestimmt die Leuchtkraft, nicht die Voltzahl.

Die weiße hat 3,0 V bei 20 mA - leuchtet aber bei den 20 mA in der Regel wie ein Flutlichtstrahler, verglichen mit einer gelben LED. Bei den klassischen Farben rot, grün und gelb haben meist die gelben die schlechteste Lichtausbeute und die roten die beste.

Grüße, Peter W.

Hallo,

ich würde vorschlagen, hier im ausgebauten Zustand mal mit verschiedenen Widerstandswerten zu testen. Einige von den SMD-LEDs sind bei diesen Strömen schon extrem hell (auch wenn sie nominell richtig angeschlossen sind). Bei einigen meiner Verwendungen habe ich Widerstände verwendet, die um einen Faktor (!) 15 größer waren als berechnet um auf die gewünschte Helligkeit zu kommen (wobei man oft mit dem Decoder noch weiter dimmen kann).

Hallo Jens,

der Vorwiderstand von 150 Ω für die Stripes ist bestenfalls für den Analogbetrieb mit
max. 12V Fahrspannung geeignet.

Für den Digitalbetrieb solltest Du ihn auf mindestens 470 Ω erhöhen!

Für die weißen und roten Einzelleds mindestens 820 Ω besser höher wählen.

Gruß
Thomas

Hallo zusammen,

mal blöd gefragt: wenn die Gleisspannungen so unterschiedlich sind, weil die Wagen auf unterschiedlichen Anlagen laufen sollen, warum nimmt man dann nicht eine Konstantstromquelle statt des Widerstands? Damit hätte man die gleiche Helligkeit, egal wie hoch die Gleisspannung ist.

Grüße,
Dietmar

Folks!
Die gesamte Widerstandsrechnerei ist IMHO lediglich dazu da, damit man Einsteigern beim Elektronikthema Angst machen kann. Ich weiß nicht wozu man das macht, es sollte doch Spaß machen das Hobby! Ohm'sches Gesetzt udglm. ist schönes Partywissen ebenso uninteressant für jemanden der nur eine LED betreiben will wie Diskussionen über alte Griechen oder Lateiner.

Niemand kennt die nötigen Ströme der LEDs die Gleisspannung ist auch unterschiedlich. Wobei es superhelle LEDs gibt die bei 200-500µA sehr hell sind und alte Hunde aus den 80'ern bei 20mA kaum Licht geben, Die Widerstandswerte variieren hier schon um Faktor 50 und mehr. Wie soll man da eine Empfehlung für einen Einsteiger abgeben. Dagegen ist Kaffeesudlesen eine seriöse Profession, weil da hat wenigstens jemand Kaffee zu trinken bekommen! Besser man probiert es aus. Anfangen mit 3-5kOhm, was sich halt in der Bastelkiste findet, und dann nach persönlichen Geschmack anpassen indem man andere Widerstände nimmt. Wenn's denn schon per Widerstand gehen soll.

Die Lösung sind Stromquellen, wie in Posting 9 empfohlen. Wenn man schwache JFETs nimmt reicht ein Bauteil um 1-2mA einzuprägen. Sollten höhere Ströme benötigt werden dann halt einen JFET mit mehr Sättigungsstrom. Es gibt "große" SMD FET in SOT23 Gehäusen zB BF556A haben 3 Füße 2 davon gehören zusammengeschaltet (Gate und Source) und fertig ist die Sache. Der arme FET läuft in die Sättigung und fertig ist die Stromquelle. Der FET ist in kleinen Mengen schon um rund 10 Cent zu bekommen. Das Ding ist etwa 1,5 x 3mm Groß passt also ideal zu N und kann noch sehr bequem händisch gelötet werden.

Will man den Strom einstellen können, so fügt man einen Widerstand (zwischen D und G) ein und kann damit den Strom leicht nach belieben verringern. Üblicherweise benötigt man rund 2V an dem Widerstand um den FET völlig zu zu machen. Dann fließt aber auch kein Strom mehr und der Spannungsabfall fällt weg. Praxistaugliche Werte sind da 220Ohm-1kOhm für LED Ströme um 1-5mA. Das Strom Maximum bleibt durch den FET Typ bestimmt.

Also man hat da freie Hand den Widerstand zu verringern, der Strom wird nicht über das was der JFET erlaubt ansteigen können -> für die LEDS gefahrloses herumspielen am Widerstand herunter bis auf 0 ist möglich. Probiert es aus, wirklich schön und die Helligkeit der LED ist dann konstant. Man kann auch mehrere LEDs hintereinander schalten, solange die Spannung ausreicht bleibt die Helligkeit der einzelnen LED gleich. Man kann bei der Serienschaltung auch LED Farben gemischt verwenden.

-AH-

Hallo.
vielleicht lässt sich hiermit was machen:
http://www.ebay.de/itm/291031135196?ssPageName=...id=p3984.m1497.l2649
Ich werde damit mal experimentieren.

Michael B.

Hallo Michael,

Du hast aber schon gelesen, dass der von Dir verlinkte Treiber einen Strom von 280 - 300 mA liefert? Und Du hast auch gelesen, dass z.B. in Antwort #1 und #3 hier auch typische Ströme bei unseren Anwendungen genannt wurden?

Damit ist diese Konstantstromquelle mal locker um den Faktor 20 zu groß im Ausgangsstrom, damit siehst Du (wenn überhaupt) wohl nur noch ein kurzes Aufblitzen... Das Teil ist laut Beschreibung für 1W Power LEDs gedacht - das sind die fiesen Flutlichtstrahler in guten LED-Taschenlampen, keine MoBa-Beleuchtung!!!


Denk mal darüber nach - Tom

Hallo,

@Michael (#11): Im Link wird von 280 - 300 mA gesprochen (ohne Umbau viel zu viel). Und bei einem Angebot steht Eingangsspannung 12 V. (Edit: Tom war schneller ...)

@Jens: Bei Reichelt.de gibt es den LM 334 als einstellbare Konstantstromquelle (ca. 67 Cent), siehe Bild. Es können eine LED oder mehrere in Reihe angeschlossen werden.

http://www.reichelt.de/LM-334-M/3/index.html?&a...=konstantstromquelle

Technische Daten: Eingangsspannung bis 40 V, Strom über die Wahl von R einstellbar bis 10 mA, der LM 334 braucht mindestens 1V zwischen V+ und V- um arbeiten zu können. R darf auch 0 Ohm haben, dann fließen um die 10 mA. Nur offen bleiben darf der Anschluss nicht - soweit ich weiß.

R = U / I    mit U ca. 65 mV,      also R = 65 mV / I

R kann natürlich auch ein Poti sein, dann ist der kleinste gewünschte Strom für den Wert maßgebend.

Z.B.: Typ 23B in den Werten 100 Ohm, 200 Ohm, 500 Ohm (für Dich käme am ehesten 100 Ohm in Frage)(ca. 50 Cent)

http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=446&LA=446    dann 23b bei der Suche eingeben

Der Kondensator muss wahrscheinlich nicht sein, ich würde ihn aber einbauen. Wert um 22 µF bis 220 µF, 20 V bis 25 V. Mit Kondendator kann das Flackern in gewissen Grenzen unterdrückt werden. Ohne Kondensator wäre zu beachten, dass der Strom durch die LED nur 50% der obigen Werte beträgt, da das Gleissignal zwischen + und - wechselt.

Bei Reichelt z.B. RAD 47/25 (47µF, 25V, 5mm Durchmesser. x 11mm lang) oder RAD 100/25 (100 µF, 6,3mm Durchm. x 11 mm lang)(ca. 4 Cent)
Oder von Stärz: 150 µF / 20 V, Maße 8mm x 4,5mm x 3mm (Länge, Breite, Höhe)(ca. 1,40 Euro):
http://www.firma-staerz.de/index.php?sub=produkt&id=6

Viele Grüße, Joni

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Hallo Joni,

deinen Schaltplan für AC halte ich für etwas "gefährlich". Wenn man von idealen Bauteilen ausgeht, dann wird er funktionieren, aber reale Bauteile lassen Kriechströme zu und schon kann die maximale Sperrspannung der LEDs überschritten werden. Deswegen besser neben den Kondensator noch eine Diode einbauen.

Wie Arnold in #10 geschrieben hat, kann man da auch einen FET nehmen. Dürfte billiger sein als ein Längsregler.

Grüße,
Dietmar

Hallo,

Kriechströme (das sind die auf der Platine bzw. über die Bauteilgehäuse) sind vernachlässigbar. Was Du meinst, ist der Leckstrom. Man darf aber nicht nur die Gleichrichter-Diode als nicht ideal betrachten sondern muss auch alle anderen Bauteile sehen.

Die LED gehen nicht durch negative Spannung direkt kaputt, sondern durch den Lawineneffekt welcher den pn-Übergang schädigt wenn sich ein unkontrollierter Rückwärtsstrom ausbilden kann. Im übrigen sind ja LED auch Dioden, und haben ebenfalls einen Leckstrom in Sperrichtung. Man kann einen pn-Übergang kontrolliert hochohmig in Sperrichtung betreiben ohne diesen zu schädigen - Stichwort: Rauschgenerator.

Außerdem steht bei negativer Halbwelle am C noch eine positive Spannung an, die hoffentlich nicht innerhalb einer Halbwelle negativ wird - sonst wäre die Kapazität zu klein gewählt.

Fazit für Nichttechniker: Forget it.

Grüße, Peter W.

Arrrgh....

da brauch ich ja bald nen Elektronikstudium. Eignet sich auch ein N-Kanal-Mosfet wie der BSS123 dafür? Dieser wurde mir nämlich empfohlen als Verstärkerschaltung für unverstärkte AUX-Anschlüsse (ICE1, in jedem Wagen eine Verstärkerschaltung statt eines eigenen Dekoders - diese wären nicht nur wesentlich teurer, sondern im Falle einer Adressänderung müsste jeder Wagen einzeln programmiert werden). Der Mosfet braucht anders als Transitoren keinen Strom und so können mehrere Verstärkerschaltungen an einem AUX-Ausgang angeschlossen werden. Allerdings: wenn die LED tatsächlich nur 1-2mA benötigen, um als Modellbeleuchtung zu genügen, kann ich mir diesen Aufwand sparen.

Aber das ist Zukunftsmusik. Scheinbar muß ich mal ne Meßreihe mit Stromverbrauch an meinen LED-Stripes machen.

Für einen RAM-TEE sind die Anzahl der Wagen überschaubar, daher bekommt jeder einen eigenen Dekoder, da der Digitalstrom eh durch den Zug geschleift wird.
Bei der FCC liegen 14V Digitalstrom bei Verwendung eines 15V-Netzteiles an den Schienen an. Diese sind auch am Dekoder mit Verwendung des Dekoder-Plus voll vorhanden. Das ist die Situation.

So, und nun kann ich mit einer Konstantstromquelle über ein JFET arbeiten. Hm.......

Jens

Hallo,

ein MOSFET eignet sich zwar als Schalter (= Verstärker für nicht verstärkte Ausgänge) aber nicht als Stromquelle - nur die JFETs lassen sich so benutzen.
Grundsätzlich kann ein moderner Microcontroller einige zig mA treiben.
Man muss aber bedenken, wenn man den uC den Strom sourcen lässt, nuckelt man an seinem Pufferkondensator. D.h. der Decoder "stürzt" bei Stromunterbrechungen früher wegen Stromlosigkeit ab. Drum nimmt man die NMOS, da sie die uC-Ports praktisch nicht belasten. Auch wenn der Lastkreis nur wenige mA zieht.

Ja, die Stripes solltest Du durchmessen sonst kann man da nur raten.

Was ich mal versucht habe im Hinterkopf zu behalten ist eine Trickschaltung mit der man einen JFET gleichzeitig als Stromquelle und als Schalter, gesteuert vom unverstärkten Prozessorausgang, betreiben kann. Ich weiß aber noch nicht ob es geht. Diese verdammten Clamp-Dioden...

Vielleicht fällt einem von Euch was ein.

Grüße, Peter W.

Hallo Peter,

der letzte Teil deines Beitrages wäre meine nächste Frage gewesen....

Jens

PS: wenn ich das Datenblatt des BSS123 richtig verstanden habe, ist das ein JFET.

#17
Peter,

stell hier einfach mal eine Skizze der Schalter/Stromquellen-Schaltung ein. Dann kann man drüber diskutieren. Im schlimmsten Fall braucht man einen zweiten Transistor, der dann den Prozessor vom Schalter/Stromquellen-JFET entkoppelt.

Grüße,
Dietmar

Es gibt schöne, einfache LED-"Treiber" als Zweibeiner, z.B. von ON:
http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NSI45015W (15mA)
http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NSI45020 (20mA)

Die funktionieren einfach und problemlos (auch wenn sie natürlich nicht fehlende Spannung aus der Luft zaubern können), kommen ohne jedes weitere Bauteil aus und machen über einen sehr weiten Spannungsbereich den angegebenen Konstantstrom (Ab etwa einem halben Volt über der Nennspannung der LED, bis weiter rauf als man auf der Modellbahn haben will).

Man sollte natürlich (auch wenn die Dinger viel aushalten) aufpassen, dass man kein Kunststoff-Lokgehäuse zerheizt, die Verlustleistung muss in jedem Fall irgendwo hin - wenn man das nicht will braucht man einen Schaltregler, der braucht mehr Platz und ist aufwändiger.

Grüße,
Christoph

@18 Jens,

Du schreibst doch selbst der BSS 123 ist ein "N-Kanal-Mosfet". Also kann das kein JFET (BF xxx) sein.

@19 Dietmar,

aktuell habe ich nichts was ich skizzieren könnte. Soll ich Prozessor und JFET aufmalen, dazwischen das berühmte Kästchen "Hier passiert ein Wunder"?

Grüße, Peter W.

Hallo,

[nur für Elektronik-Interessierte:]

@#18 der BSS123 ist ein MOSFET, kein JFET. Ein JFET ist "selbstleitend", d.h. bei U_GS = 0V leitet er. Schaltbild siehe unten. Beim N-Kanal JFET ist U_DS > 0 und U_GS muss < 0 sein damit er sperrt (bei U_GS > ca. 0,7V fließt ein Gatestrom !). Beim P-Kanal JFET ist es genau umgekehrt.

Hier steht mehr zum JFET: http://de.wikipedia.org/wiki/Sperrschicht-Feldeffekttransistor

Den einzigen JFET, den ich bei Reichelt gefunden habe, ist der 2N 5461. Die zugehörige Schaltung für eine Konstantstromquelle siehe unten (PS: Drain und Source sind schon richtig herum). Er hat einen maximalen Drainstrom von wenigen mA (um die 2mA bis 7 mA, Toleranz sehr hoch). Die im Datenblatt angegebenen Toleranzen sind sehr hoch -> ich befürchte, der notwenidige Widerstand müsste für jeden (!) Transistor einzeln ausprobiert werden (bzw. ein Poti verwenden, dabei R = ca. 4V / I_min). Er kostet 25 Cent. Die Schaltung ist nicht einfacher als in #13, die elektrischen Werte des LM 334 sind aber wesentlich besser als die des 2N 5461. Das wären mir die 25 Cent Mehrkosten allemal wert.

@#14 Keine Sorge wegen den Leckströmen: 1. Durch den Kondensator bleibt die Spannung an den LED positiv während der negativen Halbwelle der Wechselspannung. 2. Auch ohne Kondensator kein Problem, da der Leckstrom der 1N4148 deutlich geringer ist als der der LED. Die LEDs werden nicht zerstört.

Viele Grüße, Joni

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Hallo Peter,
Du kannst auch mit einem einzelnen MOSFET und Vorwiderstand recht leicht eine Stromquelle realisieren - so mache ich es ja beim UADE. Ist nicht so gut und genau wie die üblichen Schaltungen mit zweimal bipolar aber wenn man keinen Platz hat...

Ich schicke Dir dazu mal was per PN.

Viele Grüße,
Torsten

Hallo Torsten,

vielen Dank - PN ist angekommen!

Grüße, Peter W.

Hallo,

nachdem Schltpläne für eine Konstantstromquelle scheinbar 'geheimstatus' per PN haben, werde ich mich mit Widerständen um Messgerät bewaffnen. Da ich wohl Widerstände mit mehreren kOhm einsetzen werde, kann den LED auch bei höherer Spannung nichts passieren.

Jens

Folks!
Bitte bedenkt, daß heutzutage LEDs bereits bei 500µA bis 1mA recht hell leuchten. Die diversen Kochrezepte und LED Treiber für 10-20mA sind da veraltet. Einzig wenn man Modelle mit besonders ausgesucht schlechten LEDs oder sehr alte Typen hat wird man noch Ströme um 10mA o.ä. benötigen.

@PeterW Stromquelle und Schalter: eine bauteilsparende Möglichkeit geht auch mittels bipolarer Transistoren. Ausgang des Prozessors zB 5V steuert die Basis eines npn Transistors - so hat man einen simplen Schalter. Der hat einen Emitterwiderstand zum Strom einstellen. Der Spannungsabfall an dem Emitterwiderstand erzeugt mit der fixen Spannung vom Prozessor an der Basis des Transistors eine schöne Stromquelle. Auf meiner alten Digital LED Platine waren 6 solche Schaltkreise drauf.

Zurück zum Ursprungsthema: wenn's über einen Widerstand gehen soll, Helligkeit durch ausprobieren einstellen, da kaum bekannt ist wie viel Strom die LED benötigt. Da empfehle ich mit einem Widerstand von 1k-5k anzufangen und dann nach Bedarf zu korrigieren.
Wer auch Helligkeitsstabilisierung will, insbesondere für Analogbetrieb von Interesse weil die Spannung stark schwankt, mit einem JFET wie BF556 oder MMBF5458 bekommt man einfach eine Stromquelle mit wenigen mA. Die JFET's kosten je nach Quelle und Menge zwischen 2 und 10 Eurocent.
-AH-

-AH-

Hallo Jens,

jetzt hast Du den richtigen Ansatz: Messen. Erst man die exakten Daten der LEDs kennt, kann man die Schaltung dimensionieren. Bei Stripes sind ja meist Widerstände mit drauf, das muss man berücksichtigen.

Torsten hat mir übrigens keine Geheimschaltpläne geschickt sondern den Hinweis, dass man mit einem NMOS per Sourcewiderstand eine schaltbare Konstantstromschaltung erreichen kann, so wie AH das oben mit einem NPN und Emitterwiderstand erklärt hat.

Grüße, Peter W.

So,

erstes Zwischenergebnis:

Bei Verwendung der FCC mit einem 15V Laptopnetzteil liegen 14V am Gleis an. Diese sind auch an den Lichtausgängen bei Verwendung des Dekoderplus (blauer Draht) vorhanden.

Für die SMD-LED 0402 Golden white mit CU-Lackdraht hat sich ein 10kOhm Vorwiderstand als gut erwiesen.

Für die SMD-LED 0401 Signalrot mit CU-Lackdraht hat sich ein 8,2kOhm Vorwiderstand als gut erwiesen.

Die LED stammen  vom eBay-Verkäufer Ledbaron (extangis GmbH).

Anmerkung: die Verarbeitung der 5LED und der 5 0603 SMD Widerstände auf einer 2qcm-Platine waren schon grenzwertig.

Jens

Hallo,

für die 12V LED-Stripes, selbstklebend (3 weiße LED in Serie mit einem 130Ohm Vorwiderstand) gilt folgendes: Hier habe ich den Vorwiderstand durch einen 2,2kOhm ersetzt. Dies bringt ausreichend Helligkeit.

Mit dem 2,2k Widerstand liegt der Stromverbrauch bei 1,52mA [ebenfalls FCC,15VNetzteil, 14V Gleisspannung] - da kann ich ganz beruhigt einen ICE1 mit 12 Zwischenwagen an eine AUxeingang eines Dekoders hängen, ohne dass dieser ins Schwitzen gerät.

Mit dieser Ausstattung können die Züge auch auf Anlagen mit höherer Gleisspannung fahren, ohne dass die LED kaputt gehen.

Jens

P.S.: konkrete Schaltpläne mit Transistor oder FET sind nach wie vor erwünscht. Bei diesen Schaltungen muss jedoch auch meist ein Widerstand verwendet werden, der abhängig von der jeweiligen LED und der gewünschten Helligkeit ist. Diesen sollte man entsprechend kennzeichnen.

Hallo,

Google doch mal nach: "Konstantstromquelle" und schalte auf die Bildersuche um: Schaltpläne ohne Ende.

Grüße, Peter W.

Danke Peter W.,

für die hilfreiche Antwort. Hier im Faden wäre der passende Platz für alle, die die Forumssuche verwenden. Eine weitere Suche bei Google oder wer weiß wem fördert so viel zu Tage, dass man erst selektieren muss. Hier könnten durchaus Päne für sinnvolle Stromquellen für unser Anwendungsgebiet stehen.
Denn genau der Hinweis, dass heutige LED nicht mit der nominalen Stromstärke betrieben werden, weil sie meißt viel zu hell sind, fehlt bei den googleplänen. Somit muß der bastelwütige Mobahner die Widerstände durch Probieren selbst bestimmen - sie liegen pro LED meist um den Faktor 20 höher!

Jens

http://atw.huebsch.at/Elektronik/StromQuelle.htm

Viele Grüße
Carsten von 1001-digital