LEDs an 12V (Gemischte Schaltung)

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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Romiman
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Sa, 02.08.08, 14:57

Da immer wieder die Frage nach der optimalen Verschaltung von mehreren LEDs an (ca) 12V auftaucht, plaziere ich hier mal zentral mein Bild, um darauf zu verlinken.

Das ist die gemischte Schaltung, die für 12V Netzteile oder KFZ-Spannung optimal ist:
LED-Schaltung.jpg
LED-Schaltung.jpg (29.09 KiB) 92817 mal betrachtet
Master_Duff
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Sa, 16.05.09, 09:54

Vielen DANK!

Danke für deine Hilfe in Sachen LED und SCHALTUNG!

LG

Master Duff
Marvin
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Sa, 16.05.09, 12:16

hi Romiman,

mal ne kurze frage zur KFZ-Spannung/strom,
wie sieht es da mit der stromstärke aus ( wie hoch ist sie)? stellt sie sich automatisch ein, ist sie batteriespezifisch, oder irgerndwas dergleichen?
dake schonmal im voraus
mfg Marv :D :D
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Beatbuzzer
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Sa, 16.05.09, 12:25

Da viele Leute, die sich diese Hilfe hier ansehen, wohl LEDs ins KFZ bauen wollen, können wir das hier gleich noch mit einbringen:

Der maximale Stromfluss im KFZ wird durch die vorgeschalteten Sicherungen begrenzt. Für den Zigarettenanzünder z.B. sind das meistens 10-15A.
Die Spannung schwankt zwischen 12,5-14,4V, je nach Zustand der Batterie und ob Motor an oder aus.
Marvin
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Sa, 16.05.09, 12:29

HI beatbuzzer,

danke für deine Antwort aber wie kann ich steuern wieviel A bzw. mA "rauskommen"?^^

mfg Marv
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Beatbuzzer
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Das steuert der Widerstand des Gerätes, welches du da anklemmst.
Bei LEDs wird der Strom durch den Vorwiderstand begrenzt.
Borax
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Sa, 16.05.09, 13:09

Mit einer Stromregelung?!
Spannung und Strom sind keine voneinander unabhängige Größen, sondern stehen in Abhängigkeit vom Verbraucher (bzw. dessen Widerstand) in einen festen Verhältnis (siehe auch Ohmsches Gesetz). Wenn also wie oben von Romiman gezeigt typische 3'er Ketten (aus Standard 5mm 20 mA LEDs und Vorwiderstand) angeschlossen werden, hängt es nur von deren Anzahl ab, wie viel Strom fließt. Jede Kette verbraucht 20mA.
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Achim H
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Sa, 16.05.09, 13:16

... aber wie kann ich steuern wieviel A bzw. mA "rauskommen"?
Möglichkeit 1: Über einen Vorwiderstand.
Der berechnet sich wie folgt:

(UB-UD)/ID
(Betriebsspannung minus Durchlassspannung aller angeschlossenen Verbraucher) geteilt durch den Betriebsstrom (gemessen in Ampere) des Verbraucher.

Wenn Du zum Beispiel 3 Leds in Reihe mit je 3,3V Vorwärtsspannung und 20mA Betriebsstrom an eine Autobatterie (12V) anklemmen möchtest, sähe die Rechnung so aus:

(12V - 3,3V - 3,3V - 3,3V) / 0,020A = 105 Ohm
Da es den errechneten Widerstand in der E24-Reihe nicht gibt, nimmt man den nächst höheren, aber erreichbaren Wert. Und das wären 110 Ohm.

Durch die Erhöhung des Widerstand verringert sich jetzt aber der Durchlassstrom minimal.
(UB - UD) / R = I (in Ampere)
(12V - 3,3V - 3,3V - 3,3V) / 110 = 0,01909A = 19,09mA.


Möglichkeit 2:
Mit einer Konstantstromquelle.
Zum Beispiel mit einer von diesen.
Hier brauchst Du nur noch am Eingang die Batterie und am Ausgang die Leds in Reihe anschließen. Der Betriebsstrom der Leds wird automatisch eingestellt. Ein Vorwiderstand ist nicht erforderlich und auch über die Betriebspannung oder die Summe der Durchlasspannung aller angeschlossenen Verbraucher brauchst Du dir keine Gedanken machen (das stellt sich alles automatisch ein). Für leistungsstärkere Leds gibt es auch ein paar KSQs. Beachte die minimal und maximal zulässige Betriebsspannung und den jeweiligen Strom der Konstantstromquellen.

mfg Achim
Marvin
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Sa, 16.05.09, 13:24

Soviel vorwissen bring ich auch von alleine mit!

ich dachte da eher an eine KSQ, denn wenn man nur vier Hp leds Betreiben will ( seol p4, 3.2V/ 700mA) müsste man ja damit rechnen, dass:
1. dass die led's durch dienicht konstante Spannungsabgabe auch nich kkonstant hell sind
2. wenn man mit widerständen die 10-15Am runterdrückt, jede menge Energie durch wärmeabgabe verloren gehen würde

also kann mir jemand was empfehlen oder so oder hat jemand schonmal Hp Led's im Auto verbaut?

mfg Marv
Marvin
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Sa, 16.05.09, 13:25

OOps^^ , da is wohl jemand meiner frage zuvor gekommen!
danke an dieser stelle an Achim^^ :D :D
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Achim H
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Sa, 16.05.09, 13:35

also kann mir jemand was empfehlen oder so oder hat jemand schonmal Hp Led's im Auto verbaut?
Wenn die Summe aller angeschlossenen Verbraucher höher als die vorhandenen Betriebsspannung ist, gibt es 2 Möglichkeiten, wie man das trotzdem zum Laufen bekommen kann:

Möglichkeit 1:
Mit einem Aufwärtsschaltregler (Boost- oder StepUp-Wandler). Dieser wandelt die Eingangsspannung in eine höhere Spannung um, benötigt aber als Ausgleich einen höheren Eingangsstrom, als was am Ausgang raus kommt.

Möglichkeit 2:
Man teilt die Verbraucher in 2 (oder mehr) Gruppen auf, um so jeweils unterhalb der Betriebsspannung zu gelangen. Jeder dieser beiden Äste kann nun mit einer KSQ betrieben werden. Da beide Äste aber parallel geschaltet werden, verdoppelt (bei mehr als 2 entsprechend um die Anzahl der Äste) sich der erforderliche Strom im Eingang.

mfg Achim
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Sa, 16.05.09, 13:51

Marvin hat geschrieben: wenn man mit widerständen die 10-15Am runterdrückt, jede menge Energie durch wärmeabgabe verloren gehen würde
Der Strom fließt ja nicht zwingend, das ist nur der maximal mögliche Strom, der fließen kann, bevor die Sicherung anspricht.
Ein Netzteil, auf welchem z.B. 24V / 2A steht, lässt auch nicht immer 2A fließen. Das sagt nur, dass man nicht mehr als 2A entnehmen kann, sonst spricht die Gerätesicherung an, und wenn es die nicht gibt, dann fackelt dir das Netzteil ab :wink:
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Romiman
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Di, 19.05.09, 19:02

Marvin hat geschrieben:...
1. dass die led's durch dienicht konstante Spannungsabgabe auch nich kkonstant hell sind
2. wenn man mit widerständen die 10-15Am runterdrückt, jede menge Energie durch wärmeabgabe verloren gehen würde...

zu 1.
Nein. Die LED-Helligkeit hängt direkt vom Strom ab, nicht von der Spannung. Und diesen Strom regelt die KSQ glatt (soweit sie innerhalb ihrer Spezifikationen betrieben wird).
zu 2.
Klar, aber auch eine KSQ "verbrennt" Verlustleistung. Da kommt man nicht drumherum. Natürlich sollte man diese Verlustleistung so gering wie möglich halten, besonders bei Hochleistungs-LEDs. Das geht am besten, in dem man soviele LEDs (in Reihe) anschließt, daß nur die etwa 3 Volt für die Stromregelung selbst übrig bleiben. (Also zB. niemals nur eine einzige Hochleistungs-LED an 12V!)
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Sailor
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Di, 19.05.09, 20:56

Romiman hat geschrieben: ...
zu 2.
Klar, aber auch eine KSQ "verbrennt" Verlustleistung. Da kommt man nicht drumherum. Natürlich sollte man diese Verlustleistung so gering wie möglich halten, besonders bei Hochleistungs-LEDs. Das geht am besten, in dem man soviele LEDs (in Reihe) anschließt, daß nur die etwa 3 Volt für die Stromregelung selbst übrig bleiben. (Also zB. niemals nur eine einzige Hochleistungs-LED an 12V!)
Es sei denn, die lineare KSQ wird durch eine getaktete ersetzt.
Borax
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Di, 19.05.09, 22:19

...wobei auch die getaktete KSQ Verluste hat. Im Gegensatz zur linearen KSQ ist aber die Verlustleistung einer getakteten KSQ fast eine Konstante, also nicht von der Spannungsdifferenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung (bei gegebenem Strom) abhängig.
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Mo, 01.06.09, 14:01

Hallo zusammen....
ich bin gerade ebenfalls dabei LEDs im Auto zu verbauen. Habe allerdings noch eine Frage zum anschließen dieser....
Also die Bilder oben sind schon sehr hilfreich allerdings komme ich irgendwie nicht weiter.
Folgendes Problem...
Ich möchte 9 LEDs mit einem Kill Switch Schalter steuern....Die 9 LEDs schließe ich in dreier Gruppen mit jeweils einem widerstand an. Allerdings habe ich dann 3 Kabel...Ist es möglich alle 3 KAbel zu einem zusammen zu führen???
Soweit wie ich es verstanden habe deutet das rechts Bild auf die Konstruktion wie ich sie möchte aber ich verstehe nicht wie ich die minus pole bzw. die widerstände aneinander anschließen soll.... ... Lüstklemme evtl aber den Platz habe ich leider nicht. Es sind nur wenige cm zwischen Dach und Plastikplatte wo die LEDs drin sind...
Hat jemand ne Idee???

lg. Christian
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Fightclub
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Mo, 01.06.09, 15:13

Hallo Christian,

ja genau, die von dir beschriebene Schaltung ist das rechte Bild und so sollte man sie auch verschalten. Die drei Leitungen von den LEDs kannst du dann wie im Bild zu sehen ist an einem Kabel anlöten (auf die Polung achten). Dann hast du insgesamt zwei Leitungen (Plus und Minus). Eine davon unterbrichst du dann durch den Kill-Switch. Die Leitung hinter dem Kill-Switch und die Leitung ohne Schalter führst du dann an deine Standard-Beleuchtung.

Ich hoffe ich konnte ein wenig helfen.
Gruß Fightclub
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Hi Fightclub...

du konntest mir sehr viel helfen....Also dann werde ich mal versuchen das dran zu löten....
Dank dir!

Cooler Name ;) guter Film

bis dann,

Chris
PhoenX
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hey
hab doch nochmal ne frage...
kann ich das nicht auch so anschließen als Kette:
Minus LED LED LED Widerstand LED LED LED Widerstand LED LED LED Widerstand Plus ???
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Sailor
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Mo, 01.06.09, 18:03

PhoenX hat geschrieben: kann ich das nicht auch so anschließen als Kette:
Minus LED LED LED Widerstand LED LED LED Widerstand LED LED LED Widerstand Plus ???
Nein, das geht nicht an 12 Volt. Alle 3er-Reihen sind dann in Reihe, so dass Du die Schaltung mit 36 Volt versorgen müsstest. Bei 36 Volt kannst Du jedoch mit nur einem Widerstand und einer entsprechend langen LED-Reihe arbeiten, z.B. 10 LED´s plus Widerstand (die mögliche Anzahl der LED´s hängt von deren Flussspannung und der Stabilität des Netzteils ab).

An 12 Volt musst Du jedoch alle 3er-Reihen parallel schalten.
PhoenX
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Mo, 01.06.09, 18:06

Achso ok....verstehe...
Was meinst du mit parallel schalten??
Wenn ich also 3 3er Blöcke mache und die mit einem Kabel zusammenlöte wie ich es bei Fightclub verstanden habe, wäre das nicht das selbe???
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Sailor
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Mo, 01.06.09, 18:39

Das ist das, was Romiman im Bild ganz oben links gezeichnet hat.

Das sind drei 3er-Reihen LED´s, jeweils mit Vorwiderstand, parallel geschaltet. So ist richtig.

Was Du beschrieben hast, sind drei 3er-Reihen, jeweils mit Vorwiderstand, in Reihe geschaltet.
PhoenX
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Mo, 01.06.09, 18:47

Ok stimmt....
also müsste ich 3 Schalter haben für jede LED Reihe eine? oder wie bekomme ich dann die 3 3er Reihen zusammen zu einer sodass ich sie an einen Schalter anschließen kann???
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Sailor
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Mo, 01.06.09, 18:52

An alle 3 Reihen geht eine Plus-Leitung und eine Minus-Leitung. Der Schalter wird in einer der beiden Leitungen eingefügt, so dass diese Leitung Leitung bei geöffnetem Schalter unterbrochen ist.

Normalerweise wird mit dem Schalter die Plus-Leitung unterbrochen.
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Fightclub
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Di, 02.06.09, 10:49

Wie bereits Sailor geschrieben hat funktioniert die von dir geschriebene Verschaltung so nicht, Gründe hat Sailor ja schon angeführt. Wie du die zusammenbekommst: Ganz einfach, du nimmst dir die Enden aller Plus-Leitungen und lötest die zusammen, sodass du quasi einen Knotenpunkt hast. Von diesem Knoten aus kannst du dann eine weitere Leitung anlöten, die du zum Schalter gehen lässt. Die Enden der Minus-Leitungen nimmst du dir ebenfalls und lötest sie zu einem Knoten zusammen. Daran lötest du wieder ein Kabel und führst dieses an Minus deiner Beleuchtung.
Ich hoffe das ist jetzt was klarer geworden.
Kleiner Tipp: Das zusammenlöten von mehr als 2 Leitungen zu einem Knoten kann sich teilweise als etwas schwierig gestalten, daher kann es einfacher sein, wenn du die Kabel mit ein paar cm Abstand an die Leitung zum Schalter oder zur Beleuchtung lötest. Du isolierst also einen längeren Teil ab, lötest ans Ende den ersten Strang, dann ein paar cm drunter den zweiten, dadrunter den dritten usw. Generell gilt: Im Auto gut auf die Isolierung achten!
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