Strom Begrenzung

[mc-kev]

Hallo Leute,
kann mir das noch einmal jemand erklären mit der Strombegrenzung per Vorwiderstand? Ich habe eine LED mit 5,1V und 20mA.
Diese habe ich an eine Spnnungsquelle von 5,0V angelegt. Dabei werden diese heiß. Ich denke, der Strom wird enorm hoch werden. Was kann ichtun?

Das Problem, die LEDs sollen in ein sehr leichtes Modellflugzeug eingebaut werden, deswegen kann ich nicht so viele Konstandstromquellen einbauen.

Theoretisch müßte ich doch dann eine höhere Spannungsquelle wählen, um einen Vorwiderstand benutzen zu können oder?


Ich danke Euch für Tipps
Kev

[Sailor]

5,1 Volt ist keine typische Spannung für eine LED. Die hört normalerweise unter 4 Volt auf. Wenn es sich nicht um eine Multichip-LED handelt bist Du einem Druck-/Verständigungsfehler aufgesessen und die Spannungsangabe wäre mit 3,1 Volt richtig. Was für eine LED ist es denn? Wenn´s geht Hersteller und Typ, sonst reicht auch die LED-Farbe und wenn möglich eine Makro-Aufnahme.

Herzlich Willkommen im Forum!

[Beatbuzzer]

Ich behaupte mal ganz spontan, dass er da eine pinke LED hat, welche aus zwei Chips besteht. Einer ist blau und der andere ist rot. Die sind in Reihe geschaltet und ergeben so 3,1V + 2V = 5,1V

Was sind das denn für 5V, die du da hast? Wo kommen die her?
Eine höhere Spannung und dazu ein Widerstand wäre auf jeden Fall besser. Dann kannst du erst bestimmen, was da für ein Strom fließen soll.

[mc-kev]

Gutem Morgen,
Sailor hat recht, es ist eine pinke Led. Meine Spannungsquelle ist ein BEC, welches geregelt ist. Heißt, es liegen immer 5V an. Andere Aletrnative wäre, direkt aus dem Akku, ein LiPo mit 11,1V die Spannung zu nehmen. Das wäre aber eigentlich eher weniger in meinem Interresse.

Gruß Kev

[Beatbuzzer]

Hast du nicht die Möglichkeit auf 6V zu gehen? Bei einigen BECs kann man das doch einstellen. Für Servos usw. ist das kein Problem, aber dann kannst du die LED super per Vorwiderstand anklemmen.

[mc-kev]

Nein, das BEC kann leider nicht verändert werden.
Übrigens handelt es sich um ArtNr 13901 von Lumitronix. Warum wird die nun heiß. Ist es wirklich wegen dem Strom?
Also bleibt nur Spannung anheben?

[Beatbuzzer]

Also dass die warm wird, ist schon irgendwo normal. Immerhin ist es die Leistung von zwei LEDs in einem Gehäuse. Aber unangenehm heiß ist unnormal.
Das kann nur an zu hohem Strom liegen. Und das kann gut sein, da er ja überhaupt nicht begrenzt wird. Du kannst ja erstmal versuchen, an den 5V einen Widerstand zu verwenden. Eine zu heiße LED spricht ja immerhin dafür, dass die Spannung für die LED alleine reicht.
Versuch mal einen 10 ohm Widerstand. Bei geringerem Betriebsstrom fällt auch die nötige Spannung für die LED etwas. Wenn die Helligkeit aber trotzdem noch reicht, wäre es die einfachste Lösung.

[Sailor]

Wenn Du Widerstände da hast:

Löte mal einen kleinen (zwischen 1 Ohm und 10 Ohm) zwischen Netzteil und LED und miss die Spannung über dem Widerstand.

Nach der Formel I=U/R kannst Du feststellen, wie groß der mit diesem Widerstand fließende Strom ist (U ist die über dem Widerstand gemessene Spannung, R der Wert des Widerstandes).

Danach kannst Du den Widerstand korrigieren, falls es erforderlich oder gewünscht ist.

Die 5,1 Volt der LED ist die typische Spannung beim Nennstrom. der tatsächliche Wert kann abweichen, so dass in Deiner Schaltung ohne Widerstand durchaus ein viel höherer Strom fließen kann als für die LED gut ist.

Bei LED´s spielt die Spannung eine untergeordnete Rolle. Wenn der Strom stimmt, stellt sich die richtige Spannung automatisch ein, wenn die Spannung stimmt, muss der Strom bei Weitem nicht stimmen!

Er könnte in Deiner Schaltung ohne Widerstand durchaus doppelt so hoch sein, oder auch fünf mal so hoch oder ...

... ganz selten sogar stimmen.

[mc-kev]

Ok, 10 Ohm Widerstände müßte ich da haben. Werd ich mal nachher machen. Aber jetzt noch mal Grundlegend. Wie sollte ich vorgehen. Ich muss doch bei einer LED immer den Strom begrenzen/einstellen oder? Nicht wie bei einem Ohmschen Verbraucher der der sich "nimmt" was er brauch.

Bisher habe ich die Widerstände immer an der Spannung die abfallen muss errechnet.

[Sailor]

Bisher habe ich die Widerstände immer an der Spannung die abfallen muss errechnet.

Das stimmt auch, wenn der errechnete Widerstand eine ausreichende Größe hat, den Strom auch bei Spannungsschwankungen noch zu stabilisieren.

In einem stabilisierten Netz müss der Strom kontrolliert werden wenn der Widerstand kleiner als 40 Ohm wird (bei 20 mA-LED´s).

[mc-kev]

So, hab das mal durchprobiert. Am 10 Ohm Widerstand messe ich 0,96V. Ich wollte dann gleich mal noch den Strom messen, aber da hat wohl schon mal jemand die Sicherung im Messgerät geblitze, und ne neue ist leider nicht zur Hand. Gut. im 10A-Bereich zu messen macht ja dann auch kein Sinn. Die Led wir auf jeden Fall warm, gut, vielleicht ist das ja heute so, ist ein paat Jahre her mit den letzten Leds. Allerdings habe ich auch das Gefühl, als wenn mit der Zeit der Rotchip nachläßt, möglicherweise durch zu hohen STrom/Wärme?

Naja, auf jeden Fall kann ich jetzt erstmal Widerstände bestellen. Die pinken Leds habe ich eh nur gekauft, weil ich das pink mal sehen wollte.

Auf jeden Fall danke ich Euch erstmal für Eure Hilfe.

Gruß Kev

[Beatbuzzer]

So, hab das mal durchprobiert. Am 10 Ohm Widerstand messe ich 0,96V.

Da fließen fast 100mA! Da wirds erheblich warm. Beachtlich, dass die LED noch leuchtet. Zusätzlich nochmal ne Strommessung per Messgerät verfälscht nur. Wenn man weiß wie groß der Widerstand ist, ist das auch unnötig.

Aber dann kann irgendwas nicht hinkommen. Wenn die 5V stimmen, und das eine pinke LED mit zwei Chips ist, dann ist was faul...da kann dann bei 4V an der LED kein so hoher Strom fließen.

[Sailor]

Ergänzend zur Aussage

Zusätzlich nochmal ne Strommessung per Messgerät verfälscht nur. Wenn man weiß wie groß der Widerstand ist, ist das auch unnötig.

lies Dir zur Erklärung diesen Beitrag durch.

Kannst Du die Messung über dem 10 Ohm Widerstand mit einer anderen, unbenutzten LED machen?

Die benutzte LED könnte so weit vorgeschädigt sein, dass eine reproduzierbare Aussage zum erforderlichen Vorwiderstand nicht mehr möglich ist.

Zur Schaltung der LED mit einer typischen Spannung von 5,1 Volt an einem 5 Volt Netzteil:

Gehen wir von Toleranzen aus, die durchaus üblich sind: 3% (bei LED´s deutlich höher) und betrachten mit diesen 3%, was nach Murphy passiert:

Netzteilspannung + 3% = 5,15 Volt
LED-Spannung - 3% = 4,95 Volt

Die Spannung ist 0,2 Volt zu hoch. Da die Kennlinie der LED über dem Arbeitspunkt sehr steil ansteigt fließt ein vielfaches des zulässigen Dauerstromes, wenn dieser nicht begrenzt wird.

Aus dieser Überlegung heraus auch meine Empfehlung oben, bei kleinen errechneten Widerständen den tatsächlichen Strom festzustellen.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Es sind sogar 10% üblich, sowohl bei Netzteil als auch bei LEDs. 5V-Netzteile geben i.d.R. 5,2 bis 5,5V aus, allein schon weil am Ende Der Strippe bei Belastung die Spannung sonst keine 5V mehr erreicht.

LEDs wiederum verändern ihre Spannung bei Erwärmung nach unten, auch hier sind 10% denkbar. (Wenn Du eine LED an einem bestimten Strom betreibt, jetzt wo es kalt ist und mit Vorwiderstand direkt an der LED, der auch noch kalt ist und an der LED 3,2V abfallen, können es bei warmem Vorwiderstand und im Sommer, bei möglicherweise direkter Sonneneinstrahlung nur noch 2,9V sein.

Daher würde ich den Strom a) bei der tatsächlichen Netzteilspanung messen und ZUSÄTZLICH 10 bis 15% kleiner dimensionieren, um etwas Reserve zu haben.

[mc-kev]

Moin Moin,

warum sollte ich den Beitrag lesen? Um aufzuzeigen wie man mißt? Also da kann ich Fehler außschließen, ich komme auch mit den Berechnungen super zurecht. Nur halt die neue LEDtechnick ist mir fremd, sprich das ganze Hi Power Segment.

Nunja, ich habe ein paar Fakten.
U=5,01V
UR=1,11V
R= 10,3Ohm
Uled=3,89V

Ich habe eine neue LED verwendet.

[Sailor]

warum sollte ich den Beitrag lesen? Um aufzuzeigen wie man mißt?

Als Antwort auf Deine Aussage

Ich wollte dann gleich mal noch den Strom messen, aber da hat wohl schon mal jemand die Sicherung im Messgerät geblitze, und ne neue ist leider nicht zur Hand. Gut. im 10A-Bereich zu messen macht ja dann auch kein Sinn.

und um Dir zu zeigen, dass das Ohmmeter die Messung erheblich verfälscht.

Nunja, ich habe ein paar Fakten.
U=5,01V
UR=1,11V
R= 10,3Ohm
Uled=3,89V

Und ich mir das Messprotokoll angsehen:

Die LED erreicht 20 mA bei typ. 3,55 Volt, das vermessene Exemplar bei 3,63 Volt.

Der errechnete Vorwiderstand für 20 mA ist somit 73 Ohm.

Damit sind Deine Messwerte plausibel, die Spannungsangabe in der Überschrift falsch und im Kurzdatenblatt unten auf der Produktseite und im Messprotokoll richtig.

[mc-kev]

OK, super also kommen wir näher.
Aber was ich nicht verstehe, ja, was im Datenblatt steht ist das eine und auch logisch, aber soagr auf der Tüte der LEDs steht:

Voltage typ. 5,1V (max.5,2V)
Rorw. current 20mA

[Beatbuzzer]

Die LED erreicht 20 mA bei typ. 3,55 Volt, das vermessene Exemplar bei 3,63 Volt.

Dann ist es wohl so eine pinke mit Leuchtstoff. Für eine LED im nahen UV-Bereich kommt die Flussspannung ungefähr hin. Das nötige rot wird dann mit einem Leuchtstoff erzeugt.
Soweit ich über diese LEDs schon gehört hab, soll der Leuchtstoff aber nicht sehr lange halten, und die LED wird schnell blau.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Hatte gar nicht gesehen, dass die LED genau bekannt ist, da geht ja schon draus hervor, dass es keine mit 2 Chips in Reihe sein kann: Spannung 3.47 V 3.63 V 3.81 V

Die Messung mit dem 10-Ohm-Widerstand ist ja erneut mit erheblichem Überstrom erfolgt, der zieht die Spannung natürlich weit nach oben.

Am besten nochmal mit 82 Ohm messen. Und *wieder* eine ganz neue LED verwenden, denn auch die an 10 Ohm ist bereits vorgeschädigt (und sollte tunlichst nicht mehr in aufwändige Aufbauten eingebaut weden!)

[mc-kev]

Hallo zusammen,
zu der pinken LED. Ich betreibe diese nun mit 75Ohm Widerstand, und alles ist soweit OK. Muss wohl ein Systemfehler bei Lumi sein, dass der Artikel flasch beschrieben ist. Auch auf der Tüte.

Sooo, nun bin ich hier am friemeln, und da kommt doch wieder eine Frage auf. Bei den LEDs ist der Strom entscheidend wichtig. Danach auch die Spannung. Soweit habe ich das verstanden.
Nun habe ich hier noch blaue Leds, auf welchen ein Strom von 20mA max 35mA angegeben ist. Nun weiß ich nicht weiter denn den Widerstand errechne ich ja mit Spannung und Strom. Nun ist ja eine Led kein Ohmscher Verbraucher, der sich das nimmt an STrom was er brauch.
wie mache ich das, dass ich festlege, dass ich zB 30mA bei 3,4V habe.

Ich bin Euch mal wieder Dankbar für Antworten,

Gruß Kev

[Sailor]

wie mache ich das, dass ich festlege, dass ich zB 30mA bei 3,4V habe.

Das kannst Du nicht festlegen.

Wenn Du 30 mA haben willst, rechnest Du den Widerstand mit der typischen Spannung aus. Eine Kontrollmessung über dem Widerstand wie beschrieben zeigt Dir, welcher Strom tatsächlich fließt. Danach kannst Du den Widerstand korrigieren und erneut messen ...

Die Spannung über der LED kann dabei von der typischen Spannung abweichen. Wenn Du eine andere LED nimmst, führt wahrscheinlich ein anderer Widerstand zum gewünschten Strom.

Sicher in der Einstellung des Stromes bist Du nur durch Einsatz einer Konstantstromquelle.

Mit einer Konstantstromquelle kannst Du auch die tatsächliche Spannung der LED beim gewünschtem Strom feststellen und danach die Widerstände berechnen.

[mc-kev]

Aha, ok also macht es eigentlich gar keinen Sinn, mit zB 20mA zu rechnen, da tatsächlich ein ganz anderer Strom fließen kann/wird.

Oh mein Gott, also ohne Konstandstromquelle ist die bestimmung des richtigen Wiederstandes eher ein Versuchen und Probieren.

[Sailor]

Bei der Berechnung des Widerstandes aus LED-Strom und typischer Spannung ist bei LED´s der 20 mA-Klasse ein Widerstand ab 100 Ohm schon recht gut, um hinreichend dicht am gewünschten Strom zu sein. Je größer der Widerstand wird, desto dichter bist Du auch am gewünschten Strom.

Das hängt damit zusammen, dass die Schaltung LED + Vorwiderstand immer mehr zum rein ohmschen Verbraucher wird, je größer der Abstand der beiden Widerstände "LED" und "OHM" wird.

Als Beispiel mit 2 ohmschen Widerständen in Reihe

Wenn ein 5 Ohm Widerstand in Reihe mit 20 Ohm Widerstand kurzgeschlossen wird, ändert sich der Strom dramatisch,

wird der 5 Ohm Widerstand in Reihe zu einem 200 Ohm Widerstand kurzgeschlossen, ist die Stromänderung eher zu vernachlässigen.

Deshalb ist die Kontrollmessung nur angesagt, wenn die Widerstandswerte des Vorwiderstandes relativ klein werden.

[Beatbuzzer]

Aha, ok also macht es eigentlich gar keinen Sinn, mit zB 20mA zu rechnen, da tatsächlich ein ganz anderer Strom fließen kann/wird.

Das ist auch übertrieben ausgedrückt. Die Berechnung des Widerstandes führt für die in der Formel eingesetzten Werte zu einem exakt passenden Widerstand. Soviel ist Fakt!

Das Problem ist, dass die Bauteile wie LED und auch Widerstand nicht exakt diese Werte haben. Deshalb kommt es zu Abweichungen. Die Toleranzen bei den Widerständen (1% Metallschicht ist ja mittlerweile standard und kein Luxus mehr) sind aber gering und zu vernachlässigen. Das ausschlaggebende Problem sind nur die Toleranzen der LED, und die wirken sich umso stärker aus, je kleiner der Widerstand wird.
Dazu hat Sailor ja schon ein Beispiel gegeben.

Zu den pinken LEDs: Ich will hier niemandem billige LEDs unterstellen, aber ich weiß, das es zwei verschiedene Typen gibt. Das sind einmal die mit zwei Chips (rot und blau) und einmal die mit blau und Leuchtstoff.
Die mit zwei Chips kommen in der Tat auf Flussspannungen um 5,1V. Die mit einem Chip und Leuchtstoff haben typischere Werte bei 3,5V.
Das mit dem verbleichenden Leuchtstoff habe ich schon vor längerer zeit mal gehört. Da waren die mit zwei Chips die besseren. Mittlerweile kann sich da aber auch was geändert haben und der Leuchtstoff ist langlebiger. Bei weißen LEDs klappts mit dem Phosphor ja auch.

[loefel]

Wenn du einfach 2 Widerstände parallel schaltest hast du einen kleinen Widerstand und dan macht auch nur 0,1v schon was aus und deine Strombegrenzung hast dan auch