LED Taschenlampe

[Ragnar Roeck]

Das Gute an dem Ganzen: wenigstens hat man von der grauen (Schuhl-)Theorie eine praktische Anwendung, da fällt der Groschen dann meist wirklich und dauerhaft. 6Ω hört sich gut an, ist aber so nicht erhältlich. Da wirst Du auf 6,2Ω gehen müssen, aber das passt dann schon.

[katze_sonne]

Mist. Hätte glatt gedacht: 61 Ohm = gerade Zahl = erhältlich, aber wieder einmal dazu gelernt. Aber sooo ein Unterschied ist das ja nicht
Kann mir jemand einen Tipp geben, wonach ich da bei groß R Suchen muss? Kohleschicht, Metallschicht oder was und dort nach 1/4 Watt oder 1 bzw. 2 Watt? Was bedeutet das eigentlich? Was der Widerstand maximal aushält?

Hier habe ich jetzt mal einen Schaltplan gemacht (mir war der von ELV zu unübersichtlich):

(Warum kann man eigt. keine SVGs hochladen? Naja egal. Wer die haben möchte kann mir ja eine PN schreiben.)

[Mirfaelltkeinerein]

(Und was ist jetzt bei dem Schaltplan übersichtlicher???)

Die Leistungsangabe bei Widerständen bezieht sich auf die maximale Verlustleistung, die der aushält. Allerdings hängt die zusätzlich noch von den Einbaubedingungen ab, die auch irgendwo definiert sind (waagerecht, senkrecht, soundsoviel Abstand zur Leiterplatte und umgebenden Bauteilen, frei strömende Luft,...).
Metallfilmwiderstände lassen sich meistens bei gleicher Baugröße höher belasten. Außerdem haben Kohleschichtwiderstände die (meistens) unangenehme Eigenschaft, den Widerstandswert zu verringern, wenn sie heiß werden. Metallfilmwiderstände steigern ihren Wert, wenn sie sich erhitzen. Außerdem sind sie teurer.

[Morbus]

Ein Widerstand ist ja nichts anderes als eine Spule die warm wird. Wenn diese zu dünn ist brennt sie durch (halt mal einen dünnen Draht an eine Batterie ). Ein zwei Watt Widerstand hat einfach gesagt einen dickeren Spulendraht und hält dadurch mehr aus. Allerdings wird der Widerstand (logischerweise) auch immer wärmer und so kann man sich an 3-4 Watt schon ordentlich die Finger verbrennen.

Normalerweise reichen immer die 1/4 Watt, du musst halt die Spannung die verbraten wird mit der Stromstärke multiplizieren. Also werden 2 V beispielsweise verbraten (bei 20 mA Strom), so muss der Widerstand mindestens 0,04 Watt aushalten.

Kohleschicht und Metallschicht ist halt eine unterschiedliche Bauweise. Metallschicht sind genauer, rauschärmer und halten mehr aus, dafür aber teurer. Beim einfachen Basteln ist es eigentlich egal was du nimmst.

[Mirfaelltkeinerein]

Ein Widerstand ist ja nichts anderes als eine Spule die warm wird.

Pfffff, huuuuh, na ja. Drahtwiderstände sind so ähnlich aufgebaut und gewendelte Schichtwiderstände (Schichtwiderstände mit spiralförmiger Isolationsnut) auch, aber die 'Spulen'-Funktion ist eigentlich eher unerwünscht und kann gerade bei Schaltwandlern und HF-Schaltungen äußerst störend sein, so dass man eher Schichtwiderstände ohne Wendel verwendet.

[katze_sonne]

Und was ist jetzt bei dem Schaltplan übersichtlicher???)

Geschmackssache Ich finde ihn unter anderem übersichtlicher, weil der Schaltplan mehr denen aus der Schule gleicht, man zum lesen der Bezeichnungen nicht immer den Kopf verdrehen muss, keine PDF öffnen muss, die Verfügbarkeit auf dem ELV-Server nicht garantiert ist (kaputte Links sind das schlimmste was es gibt find ich ), hier schon der richtige Widerstand drin ist (und ich ihn auch besser ändern könnte), usw. Aber wir wollen uns deswegen ja jetzt nicht streiten...

Außerdem haben Kohleschichtwiderstände die (meistens) unangenehme Eigenschaft, den Widerstandswert zu verringern, wenn sie heiß werden. Metallfilmwiderstände steigern ihren Wert, wenn sie sich erhitzen.

ist also ein Heißleiter...

Ok. Auch was der Unterschied zwischen Kohle und Metallschichtwiderstand ist habe ich jetzt verstanden (dank Morbus und Mirefaelltkeinerein).

Ein Widerstand ist ja nichts anderes als eine Spule die warm wird. Wenn diese zu dünn ist brennt sie durch (halt mal einen dünnen Draht an eine Batterie ). Ein zwei Watt Widerstand hat einfach gesagt einen dickeren Spulendraht und hält dadurch mehr aus. Allerdings wird der Widerstand (logischerweise) auch immer wärmer und so kann man sich an 3-4 Watt schon ordentlich die Finger verbrennen.

Anschaulich erklärt (so hab ichs wenigstens verstanden - auch wenns nicht immer 100%ig so sein muss, wie Mirfaellt... geschrieben hat).

Normalerweise reichen immer die 1/4 Watt, du musst halt die Spannung die verbraten wird mit der Stromstärke multiplizieren. Also werden 2 V beispielsweise verbraten (bei 20 mA Strom), so muss der Widerstand mindestens 0,04 Watt aushalten.

P=U*I , oder? Ich denke auch mal, dass das reichen müsste, aber ich habe jetzt keine Ahnung welche Spannung von der Schaltung ich jetzt nehmen muss? Als Strom müsste es doch 100mA sein, oder jetzt nicht I gesamt, sondern den an einer bestimmten Stelle herrschenden Strom?
Aber man könnte theoretisch auch nen 2 Watt Widerstand für 0,04 Watt nehmen, vorausgesetzt, der Widerstand stimmt.

(halt mal einen dünnen Draht an eine Batterie )

Hihi - hab ich mir schonmal lustig die Finger dran verbrannt (da stand im Physikbuch mal solle das mal kurz an ne Batterie halten...) und ich musste auch gleich ne 4,5 V Flachbatterie nehmen...
Auch lustig ist: dünne Bleistiftmine von Druckbleistift mit zwei Krokodilklemmen verbinden, ans Netzgerät anschließen und voll aufdrehen - haben wir in Physik letztes Jahr mal im Rahmen von Heißleitern gemacht. Das ist echt lustig Aber Achtung!: Über ner Feuerfesten Unterlage nachmachen...


Und zu guter letzte:
Mir ist schon klar, dass ein Widerstand nicht immer gleich eine Spule sein muss - aber kann.

[Borax]

@katze_sonne

Ich würde Dir immer noch die 'Zwei-Transistor-Schaltung' empfehlen... Der Kostenunterschied zwischen zwei 1N4148 und einem BC546B ist nahe null (wenn überhaupt). Aber die 'Zwei-Transistor-Schaltung' regelt besser. Um Dir das mal zu zeigen habe ich die beiden Varianten mit LTSpice simuliert:

Bei der 'Zwei-Transistor-Schaltung' ist der Verlauf zwischen 3.6V und 6V wesentlich flacher als bei der ELV-Variante. D.h. Du erreichst die erwünschte Stromstärke schon bei einer geringeren Spannung, und auch bei höheren Spannungen gibt es keine Gefahr für die LEDs. BTW: Bei beiden Schaltungen gilt: Um insgesamt auf einen Strom von 0.1A zu kommen, ist der Basis-Vorwiderstand vom 10k zu groß. Damit kommst Du vmtl. maximal auf 50-60mA. Außerdem gilt die zuvor besprochene Formel auch nicht so exakt (sprich auch der andere Widerstand muss ein wenig kleiner sein), so dass Du mit Deiner Schaltung wahrscheinlich nur auch einen Gesamtstrom von 30-40mA gekommen wärst. ABER: Auch die Simulation ist nicht 100% exakt! Um ein wenig ausprobieren und ggf. Nachmessen wirst Du nicht rumkommen, wenn Du ein wirklich gutes Ergebnis (18-20mA pro LED) haben willst.

[katze_sonne]

Oh mann ist das alles kompliziert...
Nach der Simulation könnte man die Schaltung von ELV ja glatt vergessen!

Ok. Dann vlt. doch die 2 Transistor...

Um insgesamt auf einen Strom von 0.1A zu kommen, ist der Basis-Vorwiderstand vom 10k zu groß.

Also heißt das jetzt, dass es ein 2,2kOhm Widerstand ungefähr das richtige wäre?

Um ein wenig ausprobieren und ggf. Nachmessen wirst Du nicht rumkommen, wenn Du ein wirklich gutes Ergebnis (18-20mA pro LED) haben willst.

Nachmessen wäre ja kein Problem. Aber was meinst du mit ausprobieren? Dass ich auch noch einen 2,0 kOhm und einen 2,4 kOhm Widerstand mitbestellen soll? Und dann ausprobieren, welcher die beste Stromstärke liefert?

Und: kaum ein Preisunterschied? Du bist gut - der Transistor kostet 10 Cent mehr! Ok, aber ich sehe gerade, dass man ja sonst zwei Dioden bräuchte... Sprich: Der Transistor ist sogar 10 Cent günstiger. Abgesehen davon: Was sind schon 10 Cent...

Wenn ich das jetzt richtig sehe ist das die Schaltung von Pollin, stimmts?

[Borax]

Also heißt das jetzt, dass es ein 2,2kOhm Widerstand ungefähr das richtige wäre?

Ja. Der Wert ist auch nicht so 'kritisch'. Der andere (in meiner Zeichnung R4) hingegen schon. Transistoren habe relativ hohe Fertigungs-Toleranzen, insbesondere was die Stromverstärkung angeht (auch mal 50% und mehr!). Je nach Transistor kann also irgendein Wert zwischen 5 Ohm und 10 Ohm optimal sein. Langjährige Bastler haben so was in der Bastelkiste (oder mindestens was halbwegs passendes, so dass mann eben aus zwei seriell oder parallel geschalteten Widerständen den entsprechenden Wert hinkriegt). Ggf. würde ich mal damit rechnen, dass Du relativ 'typische' Transistoren bekommst und 6.2 Ohm, 6.8 Ohm und 7.5 Ohm dazu bestellen. Schaltung aufbauen und dann nachmessen (mit 7.5 Ohm anfangen!), was rauskommt. Andere Möglichkeit wäre ein 5.6Ohm Widerstand und ein kurzes Stück Widerstandsdraht (falls Du an so was rankommst - ist nicht ganz billig - 2-3€ für 5m beim C). Zum Messen: Einfach den Spannungsabfall an diesem Widerstand (R4) messen und per Ohm'schem Gesetz die Stromstärke ausrechnen.

...Schaltung von Pollin...

Ja. Stimmt.

[katze_sonne]

falls Du an so was rankommst - ist nicht ganz billig - 2-3€ für 5m beim C

2-3€ ist ja eigt. nicht besonders viel (wer braucht schon 5m davon, oder gibt's den nur so... weiß ich jetzt nicht), aber lieber die Widerstände (die kann man später vielleicht nochmal gebrauchen).

Transistoren habe relativ hohe Fertigungs-Toleranzen, insbesondere was die Stromverstärkung angeht (auch mal 50% und mehr!). Je nach Transistor kann also irgendein Wert zwischen 5 Ohm und 10 Ohm optimal sein.

Dann bestell ich halt entweder mehrere Transistoren oder mehrere Widerstände... obwohl die Widerstände ja billiger sind...
Nachtrag: Wie ich gerade festgestellt habe, sind die Transistoren wesentlich billiger! Dort stand nämlich 0,030€ - das habe ich als 30 Cent gelesen. Wie ich nun bemerkt habe sind das hier nur 3 Cent! - Ich werde aber wohl trotzdem eher mehr Widerstände kaufen, als Transistoren...

Und zu dem Rest: Ok. Mach ich.

EDIT: Hab mir die Zeichnung nochmal genauer angeschaut, hab nur keinen Plan, wo ich jetzt die "Messfühler" vom Messgerät hinhalten müsste...
Und: Ein 1/4-Watt-Widerstand (in Kohleschicht) würde doch reichen, oder?
Oder DARF ich auch Metallschicht nehmen (oder gibt's da Nachteile?), weil die bei Reichelt billiger sind (Metallschicht kostet 0,082 Cent und Kohleschicht ganze 10 Cent).

[katze_sonne]

Hab gerade bei den Metallschicht gesehen: Die scheinen andere Widerstandswerte zu haben (zumindest steig ich da nicht durch ).
Hier mal den Reichelt Warenkorb, so wie ich glaube, dass der richtig ist (nur zur besseren Übersicht):

(für bessere Darstellung Bild anklicken) Warenkorb - Preise vom 24. September 2008

Wer alle Warenwerte zusammenrechnet wird feststellen, dass in Wirklichkeit nur 1,36€ herauskommen - sprich die angezeigte Summe ist entweder falsch, oder die Widerstände kosten mehr als 10 Cent (z.B.: 10,2 Cent oder so... ): ist aber ein Screenshot - also von Reichelt übernommen... (also nicht, dass mir nachher vorgeworfen wird, dass ich nicht rechnen könnte ).

[Mirfaelltkeinerein]

Wenn ich einzelne Widerstände bestellen würde (würde ich aber nicht), würde ich Metallfilmwiderstände nehmen, die sind nämlich einzeln billiger. Aber sonst würde ich mindestens zehn Stück von jeder Sorte nehmen und da sind dann die Kohleschichtwiderstände billiger (10 Stk. 33 Cent).

Wieso blickst du da nicht durch? Bauelemente, passiv » Widerstände » Metallschicht, Metalloxyd » 1/4W 1% » 1/4W 1% 1,00 Ohm - 9,10 Ohm, den gewünschten Wert anklicken und bestellen (zwischendurch vieleicht noch wundern, warum die bis 0,6W belastbar sind, aber bei 1/4W stehen).

[katze_sonne]

Wieso blickst du da nicht durch? Bauelemente, passiv » Widerstände » Metallschicht, Metalloxyd » 1/4W 1% » 1/4W 1% 1,00 Ohm - 9,10 Ohm, den gewünschten Wert anklicken und bestellen (zwischendurch vieleicht noch wundern, warum die bis 0,6W belastbar sind, aber bei 1/4W stehen).

Wo die sind habe ich auch schon gefunden. Aber jetzt blick ich auch nicht mehr durch, warum ich dort nicht durchgeblickt habe sry.
Ok. Aber warum sollte ich gleich mehrere Widerstände pro Wert bestellen. Für einen "Wenigbastler" wie mich lohnt sich das dann doch nicht...
Also jetzt das ganze in Metallschicht.

Eine letzte Frage hätte ich noch: Wie kann ich die beiden Widerstände jetzt (ungefähr) ausrechnen, falls ich die Schaltung mal für ne andere Stromstärke benötigen sollte?

[Elektronikmann]

Hier mal die POLIN_KSQ mit versch. Widerständen.
mfg

[katze_sonne]

Danke. Also kann mans nicht irgendwie ausrechnen? Wohl nur mit LTSpice ausprobieren, oder?

[Mirfaelltkeinerein]

Der untere Widerstand ist so groß zu wählen, dass an ihm bei der gewünschten Stromstärke 0,7V abfallen.

@Elektronikmann: Ist der linke Transistor nicht falsch herum? Also Kollektor und Emitter vertauscht?

[katze_sonne]

Achso. Und das ganze rechne ich also schön wieder mit R=U/I aus... Naja. Trotzdem danke (irgendwie mag ich diese Formeln nicht - aber was hab ich eigt. gedacht? Dass sich der Widerstand von selber ausrechnet? ).

Also: Ich warte dann mal bis zur nächsten Reichelt-Bestellung bei uns im Haus. Und dann mal sehen, was dort herauskommt.

[Elektronikmann]

Der untere Widerstand ist so groß zu wählen, dass an ihm bei der gewünschten Stromstärke 0,7V abfallen.

@Elektronikmann: Ist der linke Transistor nicht falsch herum? Also Kollektor und Emitter vertauscht?

Ja, hast du richtig erkannt. Hier die geänderte version.
mfg

PolinKSQ.jpg (29.62 KiB) 19013 mal betrachtet

[katze_sonne]

Hab mir die letzte Schaltung nochmal angeguckt, bin jetzt aber verwirrt: Dort wird als Transistor der BC54BP verwendet - ein anderer als bei der ersten Schaltung (die mit dem Diagramm). Außerdem gibt es diesen hier nicht... Außerdem werden dort für die 20mA Schaltung völlig andere Widerstände verwendet Wie, wo, was ist jetzt richtig? *verwirrt*
Danke!

[Elektronikmann]

Im Original ist der Transistor ein NPN BC 548. Den gibt es. Einfach mal in Google eingeben.
Das Datenplatt zur KSQ gibts bei Pollin.de Best.-Nr 810037. Da kannst du auf der rechten Seite einen Download machen
wo der Bausatz beschrieben wird.
Durch verändern des R2 ( Original 33 Ohm) kann man die mA verändern.
Je weniger Ohm der R2 hat, desto mehr mA kommt am Ausgang raus. Bei etwa 60mA ist aber schluß.
Oben in dem anderen Post ist auch ein NPN.
mfg

[katze_sonne]

Ok. Also ist das richtig, dass man jetzt sowohl den BC546B als auch den BC548B nehmen kann? Und das macht also keinen Unterschied? Oder braucht man den BC546B um auch Stromstärken von 100 mA hinzubekommen (und daher auch unterschiedliche Widerstände)?
Sorry, aber ich kenne mich mit sowas nicht wirklich aus...

Danke,
katze_sonne

[katze_sonne]

Hallo,

ich habe das "LED-Cluster" jetzt mal so ca. 2 Minuten brenne lassen und dabei festgestellt, dass dort eine LED total heiß wird (an den Beinchen verbrennt man sich die Finger...). Woran könnte das liegen? Und würde es funktionieren, dort einen Vorwiderstand vorzulöten? Und wenn welchen? Oder wäre dann die nächste LED dran zu grillen ?

[Borax]

...Woran könnte das liegen
An den Unterschieden zwischen den LEDs. Darum wird auch von uns immer empfohlen LEDs seriell und nicht parallel zu schalten. Die KSQ-Schaltung 'pumpt' einfach 100mA durch die LEDs. Weil die aber nicht alle ganz gleich sind, kann es sein, dass ein LED jetzt 15mA und ein anderes 25mA bekommt. Vorwiderstand würde natürlich helfen. Um den erforderlichen Wert zu bestimmen, müsstest Du zuerst mal an allen LEDs den Strom bestimmen, der da durch fließt (z.B. mit einem 1Ohm Widerstand als Messwiderstand) sowie die Spannung die insgesamt anliegt (da die LEDs parallel geschaltet sind, gibt es nur eine Spannung). Dann kann man den nötigen Widerstand berechnen. Ob es mit einem anderen LED besser funktioniert (kann durchaus sein!), musst Du testen.

[katze_sonne]

Die KSQ-Schaltung 'pumpt' einfach 100mA durch die LEDs

Ich habs ja nur ans Netzteil angeschlossen.

empfohlen LEDs seriell

Nur wie soll ich das mit der geringen Spannung der Akkus machen?

musst Du testen.

Nicht mehr nötig. Ich Vollidiot habe gestern die Lichtfarbe Vergleichen wollen mit Glühbirnen für Lichterkette (die die 16 V brauchen), habs Netzteil auf 15 V eingestellt (mehr geht nicht) und getestet. Direkt danach (ohne das Netzteil runterzuregeln ) die LEDs angeschlossen. Es ist mir ca. 1 Millisekunde später aufgefallen und habe sie schnell wieder weg genommen - zu spät. Man hörte ein bruzzeln (wie Butter in der Bratpfanne), Es stieg ein fürchterlicher Gestank auf und alle die äußeren LEDs sind schwarz geworden (die Osram sehen noch heil aus, konnte ich aufgrund des Gestanks aber nicht testen...).
EDIT: Habs jetzt getestet: Die Osram LEDs scheinen wirklich keinen Schaden davon getragen zu haben (auch in der Helligkeit nicht). Aber beim Testen muss man vorher die kaputten LEDs abzwacken: Das ist ein fürchterlicher Gestank (schlimmer noch als beim ersten mal), der entsteht, wenn man die "weiterbruzzelt"...

Jetzt muss ich natürlich erst wieder neue LEDs besorgen. Dann überleg ich mir die Schaltung sorgfältiger und passe besser auf (deswegen sind Tipps wie ich die LEDs seriell schalten könnte gerne noch erwünscht)...

In tiefster Trauer,
katze_sonne

[Borax]

...Ich habs ja nur ans Netzteil angeschlossen.
Ohne 'irgendwas' (Widerstand/KSQ) dazwischen? Das kann nicht gut gehen (außer Dein Netzteil hat eine funktionierende Strombegrenzung). Leds in Serie an kleine Spannung geht nur mit Step-Up Schaltregler. So was würde ich aber nur 'fertig' kaufen. Parallelschaltung geht schon auch, aber ggf. sind dann eben Ausgleichs-Vorwiderstände erforderlich (um die Unterschiede zwischen den LEDs auszugleichen).
Hier noch der LTSpice Schaltplan: