LED Taschenlampe

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

katze_sonne
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Di, 30.09.08, 16:41

Danke für den Schaltplan...
Borax hat geschrieben:Ohne 'irgendwas' (Widerstand/KSQ) dazwischen? Das kann nicht gut gehen (außer Dein Netzteil hat eine funktionierende Strombegrenzung).
Wie auf dem ersten Bild auch habe ich das ganze auf genau 3,60 V eingestellt (mit Multimeter ständig überwacht, ist ein stabilisiertes Netzteil) (zumindest wenn ich dran gedacht habe :roll: ). Deswegen denke ich müsste es schon gehen. Das größere Problem waren glaub ich die 15 V... :|
Borax hat geschrieben:So was würde ich aber nur 'fertig' kaufen.
Wo gibts sowas?
Borax
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Di, 30.09.08, 21:42

...mit Multimeter ständig überwacht
Was? Spannung oder Strom (oder beides)?
Man kann sich nicht auf die angegebene Spannung verlassen. Da kann es durchaus sein, das ein LED bei 3.6V schon 30mA zieht und ein anderes nur 15mA...
...Wo gibts sowas?
Für kleine Ströme/Spannungen beim C: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=191014 (für wenige LEDs mit nur einer Batterie reicht ggf. auch der: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=184816 )
Für größere Sachen ist mir nur was im Ausland geläufig:
http://theledguy.chainreactionweb.com/i ... h=48_49_61
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Mirfaelltkeinerein
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Mi, 01.10.08, 08:32

@Borax: [klugschei*] LEDs sind weiblich, deshalb heißt das DIE LED. LED ist die Abkürzung für "Light Emitting Diode" oder auf deutsch "Licht Emittierende Diode" und es ist die Diode und nicht das Diode. [/klugschei*]

@katze_sonne: Die angegebenen Flussspannungen sind typische Werte, von denen die einzelnen LEDs stark abweichen können. In ordentlichen (Hersteller(!)-)Datenblättern ist auch immer der Bereich angegeben, in dem die Flussspannung bei einem bestimmten Strom liegen kann und diese Bereiche sind meistens ziemlich groß (mehrere zehntel Volt). Da die Strom-Spannung-Kennlinie von Dioden aber ab einem bestimmten Punkt sehr steil wird, wirken sich kleine Spannungsänderungen sehr stark auf den Strom aus. Da bei LEDs aber der Strom die entscheidende Rolle spielt (und der Maximalstrom nicht überschritten werden darf), muss man den Strom überwachen und passend einstellen. Die Spannung ergibt sich dann von alleine. Das ist aber auch der Grund, warum die Parallelschaltung von LEDs ohne individuelle Vorwiderstände so schlecht ist: alle LEDs bekommen die gleiche SPANNUNG und es stellt sich bei jeder LED ein sehr individueller Strom ein. Auch wenn man die parallel geschalteten LEDs alle zusammen an einer Stromquelle betreibt, stellt sich nur eine gemeinsame Spannung für alle LEDs ein, bei der durch alle LEDs gemeinsam der gewünschte Strom fließt. WIE sich der Strom aber durch die einzelnen LEDs AUFTEILT, ist völlig undefiniert. Mildern kann man das Problem dadurch, dass man vor alle LEDs noch einen zusätzlichen (kleinen) Widerstand hängt, der dafür sorgt, dass die Kennlinie flacher wird, damit sich bei 'falscher' Spannung der Strom nicht mehr so stark ändert.

Zum Step-Up-Wandler: Für kleine Ströme ist es eigentlich nicht schwer, so etwas selbst zu bauen, aber für einen Anfänger ohne wenigstens ein bisschen Erfahrung doch etwas zu komplex, denke ich. Sammle noch mehr Erfahrung und bastle erst noch einfachere Schaltungen, dann kommst du irgendwann an den Punkt, wo auch solche Wandler kein unlösbares Problem mehr sind. Zum jetzigen Zeitpunkt würde ich aber auch zu einer Kauflösung raten.
katze_sonne
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Mi, 01.10.08, 15:52

Ok, danke für eure Beiträge.
Borax hat geschrieben:...mit Multimeter ständig überwacht
Was? Spannung oder Strom (oder beides)?
Man kann sich nicht auf die angegebene Spannung verlassen. Da kann es durchaus sein, das ein LED bei 3.6V schon 30mA zieht und ein anderes nur 15mA...
Mmmhhhh... Dazu sag ich jetzt lieber nichts.. :D In Kenntnis genommen... (hier lag es aber definitiv an der zu hohen Spannung - 15 V sind einfach zu viel...)

@ Mirfaelltkeinerein: Auch verstanden...
Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:Zum Step-Up-Wandler: Für kleine Ströme ist es eigentlich nicht schwer, so etwas selbst zu bauen, aber für einen Anfänger ohne wenigstens ein bisschen Erfahrung doch etwas zu komplex, denke ich. Sammle noch mehr Erfahrung und bastle erst noch einfachere Schaltungen, dann kommst du irgendwann an den Punkt, wo auch solche Wandler kein unlösbares Problem mehr sind. Zum jetzigen Zeitpunkt würde ich aber auch zu einer Kauflösung raten.
Ok.

Danke für die Links - werde sie mir mal anschauen.

Eine Sache noch zu Parallelschaltung: Wenn es aber die gleichen LEDs sind, kann man die doch aber (relativ) ohne Probleme parallel schalten, oder? Hier irgendwo im Forum gibt es auch die Schaltung einer Lichterkette (hier: http://ledhilfe.de/viewtopic.php?p=1889 ... 94a#p18892), wo aber immer 3 LEDs parallel betrieben werden - das wäre also in Ordnung (vorausgesetzt es sind die gleichen LEDs)?

EDIT: OHAAA!!! 10 € für so ein Teil ist aber ganz schön teuer...

Das hier wäre doch so eine "Selbstbaulösung": viewtopic.php?f=31&t=3601 ?
bzw.: http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... -lampe.htm ?
oder: viewtopic.php?f=31&t=1829&st=0&sk=t&sd=a ?
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Mirfaelltkeinerein
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Mo, 06.10.08, 09:10

katze_sonne hat geschrieben:Eine Sache noch zu Parallelschaltung: Wenn es aber die gleichen LEDs sind, kann man die doch aber (relativ) ohne Probleme parallel schalten, oder? Hier irgendwo im Forum gibt es auch die Schaltung einer Lichterkette (hier: http://ledhilfe.de/viewtopic.php?p=1889 ... 94a#p18892), wo aber immer 3 LEDs parallel betrieben werden - das wäre also in Ordnung (vorausgesetzt es sind die gleichen LEDs)?
Oder!
Bei der Lichterkette sind die LEDs nicht einfach parallel geschaltet, sondern jede Dreiergruppe hat einen EIGENEN Vorwiderstand. Diese Gruppen sind dann parallel geschaltet, was in Ordnung ist. Dreiergruppen von LEDs parallel zu schalten und dann einen GEMEINSAMEN Vorwiderstand zu verwenden, ist NICHT gut, weil die Flussspannungen stark streuen können. So etwas kann man nur machen, wenn die LEDs nach Flussspannung selektiert sind, was aber die, die du normalerweise kaufen kannst, nicht sind. Es hilft nichts, du musst für eine Hand voll LEDs eine (kleinere) Hand voll Widerstände verlöten, wenn du es vernünftig machen willst (davon gehe ich jetzt mal aus...).
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Mo, 06.10.08, 12:02

Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:wenn du es vernünftig machen willst (davon gehe ich jetzt mal aus...).
Aber klar doch..
Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:Bei der Lichterkette sind die LEDs nicht einfach parallel geschaltet, sondern jede Dreiergruppe hat einen EIGENEN Vorwiderstand.
Oh... Das hab ich irgendwie nicht gemerkt...
Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:Es hilft nichts, du musst für eine Hand voll LEDs eine (kleinere) Hand voll Widerstände verlöten,
Achso... wenn das dann parallel geht... :roll: :idea: :idea: :idea: Achsoo... jetzt versteh ich warum Widerstände etwas bringen: Weil die die Spannung "festlegen" oder so oder nicht oder wie? :mrgreen:

Kann man das ganze dann trotzdem noch mit einer Kosntantstromquelle machen und dahinter dann die Widerstände schalten?
Borax
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Mo, 06.10.08, 13:03

In diesem Fall (mit Vorwiderständen an jeder Dreiergruppe) ist ein Konstantspannungsquelle besser...
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Mo, 06.10.08, 13:07

Mit einer KSQ geht es auch. Aber gerade wenn man eine Stromquelle nach Schaltwandler-Prinzip nimmt, um eine hohe Effizienz zu erreichen, macht man sich durch die Widerstände eben diese Effizienz natürlich wieder teilweise kaputt. Allerdings braucht man meistens nur wesentlich kleinere Widerstände, als bei einer Spannungsversorgung. Eine Spannungsversorgung ist aber einfacher zu realisieren (oder zu kaufen)...
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Mo, 06.10.08, 14:01

Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:als bei einer Spannungsversorgung. Eine Spannungsversorgung ist aber einfacher zu realisieren (oder zu kaufen)...
Was meinst du jetzt mit Spannungsversorgung? Ja wohl nicht die Batterien, oder? :(
Borax hat geschrieben:Konstantspannungsquelle
Und lässt die sich genauso einfach wie eine KS(trom)Q realisieren? Sry, aber jetzt check ich gerade garnichts mehr.
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Mo, 06.10.08, 17:49

Nee, Spannungsquelle ist einfacher und kaufbare Netzgeräte (Steckernetzteile) sind auch i.A. Spannungsquellen. Eigentlich sind nur die speziellen LED-Netzteile Stromquellen.
Batterien sind natürlich auch Spannungsquellen aber schlecht selbst zu bauen :mrgreen:

Bei einer Spannungsquelle bleibt, unabhängig von der Belastung, die Spannung gleich, bei einer Stromquelle der Strom.
Borax
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Di, 07.10.08, 09:44

...Batterien sind natürlich auch Spannungsquellen...
Ich glaube, im Moment machen wir die Verwirrung perfekt...

Der Volksmund versteht unter einer Stromquelle 'irgendwas' wo Strom rauskommt :D
Der Fachmann unterscheidet eben Stromquelle und Spannungsquelle
Bei einer Spannungsquelle bleibt, unabhängig von der Belastung, die Spannung gleich, bei einer Stromquelle der Strom.
Das ist die 'idealisierte' Version. Gilt natürlich nur bei guter Regelung und in dem Strom/Spannungs-Bereich, den der Regler abdeckt.
Ein paar Beispiele hierzu:
1. Batterie/Akku: Wie Mirfaelltkeinerein schon sagte im Prinzip eine Spannungsquelle (die Chemie diktiert die Spannung auf Grund der elektrochemischen Potentialdifferenz). Das gilt aber nur für kleine Ströme und volle Batterien/Akkus. Je nach Ladungszustand/Innenwiderstand ist dann die Spannung doch nicht konstant sondern von der Last und der Entlade-Charakteristik (siehe Entladekurve oben) abhängig. Je größer der Innenwiderstand, desto größer der Spannungsabfall bei höheren Lasten. Je flacher die Entladekurve, desto unabhängiger ist die Spannung vom Ladezustand der Batterie/Akku.

2. Standard-Netzteil (mit Trafo, Gleichrichter und Elko)
Meist ungeregelt, so dass ähnlich wie bei der Batterie beschrieben die Spannung von der Last abhängig ist. Im unbelasteten Zustand ist hier die Spannung oft um 20-30% höher als die auf dem Netzteil angegebene Nenn-Spannung. Wird der Trafo bis an seine Grenze belastet, ist die Spannung oft etwas geringer als die auf dem Netzteil angegebene Nenn-Spannung.

3. Geregeltes-Netzteil (mit Trafo oder Schaltnetzteil)
Hier sorgt eine Regelung für die konstante Spannung. Solange der angegebene max. Strom nicht überschritten wird, bleibt die Spannung konstant, egal welche (oder ob überhaupt) Last angeschlossen ist. Manche Schaltnetzteile brauchen eine Mindestlast die ist aber dann meist schon eingebaut (außer ggf. bei sehr alten Computer-Netzteilen). Solche Netzteile gibt es auch hier im Shop (12V oder 24V oder einstellbar).

4. Konstantstromquelle
Ist eigentlich immer eine 'nachgelagerte' Regelung, die an einem Widerstand (Shunt) den Spannungsabfall misst und dann die Spannung (der Spannungsquelle) so regelt, dass weitgehend unabhängig von der Last eben ein bestimmter (konstanter) Strom fließt. Hier gibt es natürlich auch wieder 'Rahmenbedingungen' bzgl. max. mögliche Spannung,
max. möglicher Strom (und oft auch min. möglicher Strom). Ist auch leicht verständlich, da bei 'keiner Last' (Widerstand unendlich) die Spannung 'unendlich' hoch werden müsste, um den angegebenen Stromfluss doch noch einzuhalten.

Wegen Parallelschaltung 3'er Ketten (mit Vorwiderstand): Vorteil einer Spannungsquelle ist hier, dass bei Ausfall von einer oder mehreren Ketten die anderen völlig unabhängig davon weiterlaufen. Bei einer Konstantstromquelle wird dagegen der 'ausgemachte' Strom durch die verbliebenen Ketten gepumpt, die dadurch eben einen höheren Strom abkriegen. Wenn man eine Konstantspannungsquelle verwendet, kann man den erforderlichen Vorwiderstand relativ klein machen, so dass man auch nicht sehr viel Strom 'verschwendet'. Der Vorwiderstand darf aber nicht 0 sein, da wegen der Temperaturabhängigkeit der Vorwärtsspannung von LEDs sonst doch schnell ein zu hoher Strom fließen kann (auch wenn man den Maximalstrom vorher unter 'Normalbedingungen' ausgemessen hat). Als 'Richtwert' würde ich etwa 10% Leistung an den Vorwiderständen verbraten. Beispiel: 3 blaue LEDs; Vorwärtsspannung 3.4V bei 20mA; => Gesamt-Nennspannung=10.2V; 10% verbraten also etwa 1V=> ideal passende Konstantspannungsquelle hätte dann 11.2V und der Vorwiderstand 50Ohm. Wenn sich die Vorwärtsspannung auf 3.3V ändert, bleiben am Vorwiderstand 0.3V mehr hängen und der Strom steigt um etwa 5mA. Das 'vertragen' die meisten 5mm LEDs problemlos. Wenn sich die Vorwärtsspannung auf 3.5V ändert, bleiben am Vorwiderstand 0.3V weniger hängen und der Strom sinkt um etwa 5mA. Das fällt auch noch nicht so stark auf.
katze_sonne
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Do, 09.10.08, 17:35

Borax hat geschrieben:Ich glaube, im Moment machen wir die Verwirrung perfekt...
Ähhh... ja.

Durch den Rest hab ichs jetzt halbwegs verstanden... glaub ich.

Und wie bekommt man so eine KSpQ hin?
katze_sonne
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Do, 09.10.08, 19:36

Übrigens: Ich habe mal ein Lochraster-Layout für die vorher beschriebene KSQ gezeichnet (hatte ich schon bevor die LEDs schrott waren):
Lochraster-KSQ.png
EDIT: DIESER AUFBAU IST NICHT KORREKT! EIN RICHTIGER WIRD NACH MÖGLICHKEIT BALD FOLGEN...

Die Bezeichnungen ">", "1" und "2" der Transistoren entsprechen dem hier (hatte keine Ahnung, wie ich das sonst hätte markieren können):
KSQ-Schaltplan.png
KSQ-Schaltplan.png (3.09 KiB) 8696 mal betrachtet
Gruß,
katze_sonne

P.S.: Die oben gezeigte Schaltung habe ich zwar mehrmals (im Kopf) geprüft, kann aber trotzdem KEINE Garantie auf Richtigkeit geben...
Zuletzt geändert von katze_sonne am Fr, 10.10.08, 11:40, insgesamt 1-mal geändert.
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Irgendwas kann da nicht stimmen denn über den rechten streifen schließt du Plus und Minus kurz!
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Da sind auch mehrere LEDs direkt parallelgeschaltet - das ist auch nicht optimal.
Borax
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Fr, 10.10.08, 08:30

...das ist auch nicht optimal...
DAS wurde (auch hier in diesem Thread) schon mehrfach besprochen. Wenn aber mit einer 'Simpel'-KSQ (kein Schaltregler) mit wenigen Batterien viele LEDs betrieben werden sollen, geht es halt nicht anders. Natürlich sollte man dann die LEDs selektieren (auf möglichst gleiche Flussspannung) oder zusätzliche Ausgleichswiderstände verwenden.
Und wie bekommt man so eine KSpQ hin?
Am einfachsten kaufen :D
Die Netzteile (Nicht die Konstantstromquellen!) hier aus dem Shop sind z.B. alles Konstantspannungsquellen (12V, 24V oder variabel). Ansonsten kann man mit einem 'Drei-Bein-Regler' (78XX Reihe) eine ungeregelte Spannungsquelle auf eine bestimmte Spannung stabilisieren. Allerdings muss man mit etwa 2V Drop rechnen (wenn Du 9V haben willst, 7809 verwenden, die ungeregelte Eingangsspannung muss aber mindestens 11V betragen). Es gibt auch einstellbare Varianten (z.B. LM317), da kann man mit zwei Widerständen (oder mit Poti) die Spannung vorgeben (auch hier Drop berücksichtigen!).
Wichtig: Diese 'Drei-Bein-Regler' verbraten die 'überschüssige' Spannung! Also sollte auch hier die Eingangsspannung möglichst nah an der anvisierten Ausgangsspannung liegen, abzüglich dem Drop.
katze_sonne
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Fr, 10.10.08, 11:36

Borax hat geschrieben:Am einfachsten kaufen :D
Die Netzteile (Nicht die Konstantstromquellen!) hier aus dem Shop sind z.B. alles Konstantspannungsquellen (12V, 24V oder variabel). Ansonsten kann man mit einem 'Drei-Bein-Regler' (78XX Reihe) eine ungeregelte Spannungsquelle auf eine bestimmte Spannung stabilisieren. Allerdings muss man mit etwa 2V Drop rechnen (wenn Du 9V haben willst, 7809 verwenden, die ungeregelte Eingangsspannung muss aber mindestens 11V betragen). Es gibt auch einstellbare Varianten (z.B. LM317), da kann man mit zwei Widerständen (oder mit Poti) die Spannung vorgeben (auch hier Drop berücksichtigen!).
Wichtig: Diese 'Drei-Bein-Regler' verbraten die 'überschüssige' Spannung! Also sollte auch hier die Eingangsspannung möglichst nah an der anvisierten Ausgangsspannung liegen, abzüglich dem Drop.
...das ist auch nicht optimal...
DAS wurde (auch hier in diesem Thread) schon mehrfach besprochen. Wenn aber mit einer 'Simpel'-KSQ (kein Schaltregler) mit wenigen Batterien viele LEDs betrieben werden sollen, geht es halt nicht anders. Natürlich sollte man dann die LEDs selektieren (auf möglichst gleiche Flussspannung) oder zusätzliche Ausgleichswiderstände verwenden.
Und wie bekommt man so eine KSpQ hin?
Am einfachsten kaufen :D
Die Netzteile (Nicht die Konstantstromquellen!) hier aus dem Shop sind z.B. alles Konstantspannungsquellen (12V, 24V oder variabel). Ansonsten kann man mit einem 'Drei-Bein-Regler' (78XX Reihe) eine ungeregelte Spannungsquelle auf eine bestimmte Spannung stabilisieren. Allerdings muss man mit etwa 2V Drop rechnen (wenn Du 9V haben willst, 7809 verwenden, die ungeregelte Eingangsspannung muss aber mindestens 11V betragen). Es gibt auch einstellbare Varianten (z.B. LM317), da kann man mit zwei Widerständen (oder mit Poti) die Spannung vorgeben (auch hier Drop berücksichtigen!).
Wichtig: Diese 'Drei-Bein-Regler' verbraten die 'überschüssige' Spannung! Also sollte auch hier die Eingangsspannung möglichst nah an der anvisierten Ausgangsspannung liegen, abzüglich dem Drop.
Hmmm... Aber die Batterien in der Taschenlampe bieten ja KEINE 230 V. Sonst ginge das mit den Netzteilen ja...

LM317: Ich dachte damit baut man eine KSQ und nicht eine KSpaQ?!

Uiii... Jetzt merk ich auch, dass dort etwas nicht stimmt... Das mit dem - und + ist irgendwie etwas komisch... Ich werde das also nochmal nachprüfen...
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Mo, 13.10.08, 09:27

Der LM317 ist in erster Linie ein Spannungsregler, aus dem man ziemlich einfach einen 'Stromregler' bauen kann. Das funktioniert deshalb, weil er den Ausgang so regelt, dass zwischen eben diesem Ausgang eine um 1,25V höhere Spannung anliegt, als an seinem Adjust-Pin. Mit entsprechenden Spannungsteiler kann man damit beliebige Spannungen zwischen Eingangsspannung minus Drop und 1,25V einstellen. Bei entsprechender Beschaltung mit einem Widerstand zwischen Ausgang und Adjust (und dem sozusagen als genutzen Adjust-Anschluss), kann man den als Stromquelle benutzen. Der Spannungsabfall am Widerstand muss halt beim gewünschten Strom 1,25V betragen. Mit einem 7812 zum Beispiel kann man das genauso machen, nur müssten hier halt 12V am Widerstand abfallen, was etwas ungünstig wäre...
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Mo, 13.10.08, 10:59

Danke für die super Erklärung, aber irgendwie bin ich immer noch nicht schlauer, wie man nun eine Konstantspannungsquelle für eine Taschenlampe bauen kann oder wie wo was jetzt? :cry:
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Mo, 13.10.08, 11:38

Für eine Taschenlampe brauchst du keine Konstantspannungsquelle. Die Batterien/Akkus sind gut genug. Wenn üpberhaupt brauchst du eine Konstantstromquelle oder einfach passende Widerstände.
Wenn die Batteriespannung zu niedrig für die LEDs wird, brauchst du einen Aufwärtswandler (Boost-Converter), den man aber sinnigerweise gleich als Stromquelle bauen würde, damit man nicht noch Leistung in Vorwiderständen verbraten muss. Wenn man das nicht fertig kauft, wird's kompliziert(er) und m.E. für Anfänger nicht realisierbar.

(Übrigens zu deinen Bildern und den Transistoranschlüssen: 1 ist die Basis (der Anschluss, der senkrecht auf den Balken im Symbol geht), der Pfeil ist der Emitter (immer, egal ob npn- oder pnp-Transistor) und der letzte Anschluß (2) ist der Kollektor. Abgekürzt werden die englischen Begriffe Base, Emitter, Collector mit B, E und C.)
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Mo, 13.10.08, 11:49

Achso. Also müsste man dann entweder vor jede LED eine Konstantstromquelle setzten oder einen Widerstand?
Mirfaelltkeinerein hat geschrieben:(Übrigens zu deinen Bildern und den Transistoranschlüssen: 1 ist die Basis (der Anschluss, der senkrecht auf den Balken im Symbol geht), der Pfeil ist der Emitter (immer, egal ob npn- oder pnp-Transistor) und der letzte Anschluß (2) ist der Kollektor. Abgekürzt werden die englischen Begriffe Base, Emitter, Collector mit B, E und C.)
Ok. Danke.
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Mirfaelltkeinerein
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Mo, 13.10.08, 12:46

katze_sonne hat geschrieben:Achso. Also müsste man dann entweder vor jede LED eine Konstantstromquelle setzten oder einen Widerstand?
Genau.
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Mo, 13.10.08, 15:05

Jetzt macht's endlich wieder Sinn für mich ;-)
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