Leds anschließen

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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Gundom
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Di, 22.09.09, 06:38

Kurze Frage und ich denke schnelle und klare Antwort:

Schadet es den normalen 3 oder 5mm Leds, wenn sie falsch herum angeschlossen sind? Sprich plus an minus und andersrum. aber dafür ausgelegt, dass sie richtig rum leuchten würden und mit widerstand versehen sind etc.
mfg

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Für kurze Zeit und wenn die Spannung (bzw. der Strom) nicht zu hoch sind wird es deiner LED höchstwahrscheinlich nicht wirklich schaden. Aber nachdem eine Leucht-Diode sowieso nur leuchtet wenn sie richtig herum angeschlossen ist, merkt man ja doch recht schnell, wenn man sie verpolt hat. Wenn die Spannung und damit auch der Strom allerdings zu hoch sind wird dir deine LED das verpolt aber auch richtig gepolt schon übel nehmen!
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Achim H
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Di, 22.09.09, 07:25

Die Reverse Voltage ist stets größer als die Forward Voltage.
Wenn der Widerstand richtig berechnet wurde und somit die Forward Voltage über den Vorwiderstand richtig erzeugt wird, dann Nein.

mfg Achim
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Di, 22.09.09, 12:02

Als Faustregel kann man sagen, ab mehr als 5V ist es schädlich (oft ist ein Rückwärtsbetrieb gar nicht erlaubt, erst recht wenn es Qualitäts-LEDs mit 50.000 Stunden Lebensdauerangabe sind. Schädlich ist es i.d.R. mit Vorwiderstand, außer es sind so viele in Reihe, dass jede einzelne weniger als 5V abbekäme, wenn der Strom im Rückwärtsbetrieb durch alle gleich wäre --- aber das ist nicht sichergestellt.
Allerding wird eine LED durch Rückwärtsspannungen über 5V nur etwas "angeschlagen", die Lebensdauer verringert, aber sie wird noch leuchten, nur eben ein paar Tausend Stunden weniger. Dass es da eine Grenze gibt, kann man den Datenblättern entnehmen.

Bei den meisten High-Power-LEDs ist noch eine Z-diode integriert, die diese schädliche Rückwärtsspannung "plattdrückt", so dass sich bei Verpolung + Vorwiderstand (oder KSQ) dann unschädliche ca. 0,7V über der LED ergeben.
Zuletzt geändert von CRI 93+ / Ra 93+ am Di, 22.09.09, 16:19, insgesamt 1-mal geändert.
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Di, 22.09.09, 12:30

Und wieviele 3- und 5mm Leds kennst Du, wo eine Reverse-Spannung größer als 5V angegeben ist?
Wenn der Widerstand falsch berechnet ist (Spannung zu hoch), dann ist es ohnehin egal, ob die Led vorwärts oder rückwärts betrieben wird.
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Gundom
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Di, 22.09.09, 14:34

also bis jetzt lese ich raus, dass es nicht schadet.
aber dann nochmal kurz mit beschreibung:
versorgung 12 V.
3 x 3mm leds mit entsprechendem widerstand (180 oder ähnlich).
Wenn die für längere zeit strom in der falschen richtung kriegen -> schädlich oder nicht?
ziehen die dann strom oder sonstwas?

vllt ums einfacher zu machen: möchte 2 stränge (2 verschiedene farben) machen und einen falsch herum einsetzen um einfach das kabel andersrum dran zu setzen, wenn ich farbe ändern will.
möglich, ja - nein?

mfg
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Di, 22.09.09, 16:12

Bei 12V durch 3 LEDs sind es pro LED ja nur noch 4 Volt. Das ist eher unbedenklich, allerdings würde man schon noch eine Gleichrichterdiode Spendieren, um sicherzugehen, wenn man das ganze Dauerhaft so betreiben möchte, wie Du es planst.
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Di, 22.09.09, 16:18

Ich denke gerade an Duo-LEDs. Dort sind ja auch nur zwei Chips antiparallel verschaltet, und je nach Polung leuchtets dann entsprechend.
Eine in Reihe geschaltete Silizium-Diode kann ich mir da nicht vorstellen, denn das würde die Flussspannung um 0,7V bzw. 0,2-0,3V bei Schottky anheben.
Weiterhin liest man bei vielen LEDs im Datenblatt "max. reverse Voltage: 5V" . Ich gehe also mal davon aus, dass Verpolung mit <5V für eine unbegrenzte Zeit möglich ist.

Wer sorgt aber dafür, dass bei mehreren in Reihe geschalteten LEDs die Verpolspannung gleichmäßig aufgeteilt wird? Es fließt ja praktisch kein Strom. (Bei 13V Verpolspannung 0,3µA an einer grünen 3mm LED)
Zuletzt geändert von Beatbuzzer am Di, 22.09.09, 16:24, insgesamt 1-mal geändert.
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Di, 22.09.09, 16:23

Bei 2 Antiparellel geschalteten Dioden sieht die eine ja als Rückwärtsspannung immer max. die Vorwärtsspannung der anderen... das sind DEUTLICH unter 5V.
5V werden noch OK sein, aber sind IMHO bei einer Reihenschaltung nicht mehr sichergestellt, da z.B. das eine Exemplar vielleicht einen Rückwärtsstrom von 2 µA durchlässt und das andere vielleicht 10 µA... Eine 1N4007 kostet 2 Cent, also nicht so knausern! :P

Spätestens wenn die LEDs Z-Dioden drin haben (bei High-Power-LEDs eher die Regel als die Ausnahme), dann musst Du ohnehin jeder Polarität eine Diode spendieren.
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Achim H
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Di, 22.09.09, 17:02

In erster Linie ist eine Leuchtdiode auch nur eine Diode, die aber leuchtet, wenn ein Strom in Durchlassrichtung angelegt wird. Da sich die Vorwärtsspannung alleine einstellt, erzeugen Spannung mal Strom eine Leistung (Watt). Die maximale Leistung, die eine Leuchtdiode in Sperrichtung erhalten darf, ist laut Datenblatt vorgegeben und die heißen Sperrspannung (Reverse Voltage) mal max. Led-Strom (max. Current).

Ist die Sperrspannung zum Beispiel mit 5V angegeben, erzeugen 5V mal max. 30mA eine Verlustleistung von 150mW. Wenn über die Led in Sperrichtung eine höhere Spannung als angegeben angelegt wird, erhöht sich auch die Leistung. Wie sich die Diode in Sperrrichtung genau verhält ist ungewiss. Die kann durchschmörgeln aber auch sehr niederohmig werden, wodurch unter Umständen auch andere angeschlossene Bauteile in Mitleidenschaft gezogen werden könnten. Es kann genauso gut sein, dass überhaupt nichts passiert.

Falls es Deine Schaltung zulässt, solltest Du jeweils noch eine normale Diode in Durchlassrichtung einbauen (Spannungabfall ca. 0.7V, bei Schottky-Dioden niedriger), sodass diese in Sperrichtung betrieben die Leds schützt.

Code: Alles auswählen

O-----x--- A Led K --- A Led K --- A Led K ---   Rvor   --- A 1N4001 K ---x-----O
      |                                                                   |
      |                                                                   |
       --- K 1N4001 A ---   Rvor   --- K Led A --- K Led A --- K Led A ---
Ich habe die Reihenfolge der Bauteile mit Absicht etwas vertauscht (ob es was bringt keine Ahnung). In Sperrrichtung betrieben soll zuerst die normale Diode sperren, fällt diese aus welchen Gründen auch immer aus, wird die Betriebsspannung zuerst über den Vorwiderstand etwas gesenkt bevor diese auf die Leds trifft.

Der Spannungsabfall der normalen Diode muss in der Berechnung des Vorwiderstand mit einfließen:

(UB [V] - UD [V] - UAb [V])
------------------------------- = Rvor [Ohm]
ID [A]

UB = Betriebsspannung [gemessen in Volt]
UD = Vorwärtsspannung aller in Reihe angeschlossenen Leds [gemessen in Volt]
UAb = Spannungabfall an der normalen Diode [gemessen in Volt]
ID = Led Strom [gemessen in Ampere]
Rvor = Vorwiderstand

mfg Achim
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Di, 22.09.09, 17:47

Beatbuzzer hat geschrieben:Wer sorgt aber dafür, dass bei mehreren in Reihe geschalteten LEDs die Verpolspannung gleichmäßig aufgeteilt wird?
Ich denke, dass sich die Reversespannung aller einzelnen Leds erst einmal addieren. Aufteilung könnte somit zur Nebensache werden.

Bei der Bridgelux (COB-Multichip-Led) sind die Reversespannungen für die Array mit 3*3 Leds mit -15V (minus 15V),
bei den Arrays mit 4*4 Leds mit -20V (minus 20V) und bei dem ganz großen mt 5*5 Leds mit -25V (minus 25V) angegeben.
(entnommen dem Datenblatt von Seite 8; Table 4: Minimum and Maximum Current and Reverse Voltage Ratings)
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Do, 24.09.09, 08:15

@Achim:
Im Rückwärtsbetrieb fließen nur wenige µA (MIKROampere) bis zum Durchbruch. Da kommt man keineswegs auf die Leistung in Watt, die man im normalen Betrieb hat und deshalb ist es auf keinen Fall zulässig, diese leistung im Rückwärtsbetrieb zu erreichen. (was anderes dürfte es sein, wenn eine Z-Diode in der LED integriert ist, aber die verhindert dann ja auch, dass die falsch gepolte Spannung auf mehr als 0,7 ansteigen kann und dann kommt natürlich ein ordentlicher Stromfluss zustande. So eine Z-Diode haben aber i.d.R. nur High-Power-LEDs und ich glaube auch einige Superflux mit drin.
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Do, 24.09.09, 08:28

Und was hindert daran, jeweils zwei Dioden als Päärchen antiparallel zu schalten? Dann ist doch auch sichergestellt, dass die maximale Rückwärtsspannung der "falsch herum" angeschlossenen LED der Vorwärtsspannung der "richtige herum" angeschlossenen entspricht, also sicher unter 4 Volt bleibt (je nach Farbe).

Verschiedene Vorwiderstände für die LED-Reihen sind bei der Anordnung mit dem Umdrehen der Anschlüsse zu schalten.
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Gundom
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Fr, 25.09.09, 09:23

also nochmal um das auf die reihe zu kriegen. mit den mißten begriffen komme ich nciht so mit - muss ich auch nciht ;)

ihr meintet glaube ich, dass ich einfach eine sperre einbaue.
im anhang ist ein schema wie ich mir das dachte. auf dem bild leuchtet natürlich nur grün. für rot müsste andersrum angeschlossen werden.
an welche stelle soll ich jetzt eurer meinung nach was für ein bauteil mit einsetzen? (link wäre schön).

vielen dank schonmal.

PS: hat einer von euch einen stecker parat, der halt 2 anschlüsse hat und sowohl nirmal, als auch gedreht gesteckt weren kann?

mfg
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So, 27.09.09, 10:31

Hier noch eine Alternative:
Antiparallel.png
Antiparallel.png (3.92 KiB) 14117 mal betrachtet
Zum Schalter: es ist ein Schalter mit 2 Ebenen. Ein Schalter mit Mittelstellung würde auch ein- und ausschalten.

Die Rückwärtsspannung über einer LED ist genau so groß wie die Vorwärtsspannung der zugehörigen "Partner - LED".
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Achim H
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So, 27.09.09, 10:52

Ich denke, da kann man noch 2 Bauteile einsparen.
R2a + R2b braucht man nicht unbedingt. Die Widerstände funktionieren auch im Rückwärtsbetrieb.
Dafür müssen allerdings die beiden äußeren Kontakte am Schalter gebrückt werden.
Oder sehe ich das falsch?

mfg Achim
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So, 27.09.09, 11:15

Achim H hat geschrieben:Die Reverse Voltage ist stets größer als die Forward Voltage.
Wenn der Widerstand richtig berechnet wurde und somit die Forward Voltage über den Vorwiderstand richtig erzeugt wird, dann Nein.

mfg Achim
Irrtum sprach der Hahn und stieg von der Ente... :mrgreen: denn der Vorwiderstand ist für den relativ hohen Betriebsstrom berechnet. Der Sperrstrom einer Led ist derart gering , das je nach Versorgungsspannung leicht über die maximalen 5 V Sperrspannung anstehen können.Grundlage-> Ohmsches Gesetz.
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So, 27.09.09, 12:08

Wenn die Leds so sensibel auf das Verpolen reagieren würden, wären diese sehr viel schneller hinüber. Die halten schon was aus. Kaputt wegen Verpolen ist mir noch keine gegangen.

mfg Achim
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So, 27.09.09, 14:04

Achim H hat geschrieben:Wenn die Leds so sensibel auf das Verpolen reagieren würden, wären diese sehr viel schneller hinüber. Die halten schon was aus. Kaputt wegen Verpolen ist mir noch keine gegangen.

mfg Achim
Wer sprach denn hier von Sensibel? Es ging hier a) um Angaben aus Led-Datenblättern und b)der Anwendung des Ohmschen Gesetz, und c) den Empfehlungen die man anderen daraufhin gibt.
Das Led zumeist nicht gleich völlig zerstört sind, sagte hier wohl schon CRI93, es könnte aber z.B. die Lebensdauer leiden - Außerdem wie oft und lange betreibst du deine Led verkehrt rum, das du hier generelle Aussagen treffen kannst?
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Achim H
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So, 27.09.09, 14:13

Es geht hier doch nicht um meine Aussagen. Schau Dir das Eingangsposting nochmals an. Dort wurde die Frage gestellt, ob es 3 und 5mm Leds schadet, wenn sie falsch herum angeschlossen sind. Ich lese daraus, dass dieses einem längeren Zustand entsprechen soll. Egal ob die Leds irgendwann einmal wieder richtig herum betrieben werden, die Zeit, die sie falsch herum angeschlossen sind ist möglicherweise länger als nur ein paar Sekunden.
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Mo, 28.09.09, 06:43

Achim H hat geschrieben: Ich denke, da kann man noch 2 Bauteile einsparen.
R2a + R2b braucht man nicht unbedingt. Die Widerstände funktionieren auch im Rückwärtsbetrieb.
Dafür müssen allerdings die beiden äußeren Kontakte am Schalter gebrückt werden.
Oder sehe ich das falsch?

mfg Achim
Wenn die Vorwärtsspannungen beider LED-Typen dicht zusammen liegen, beide LED-Typen den gleichen Vorwärtsstrom haben oder die LED´s mit der höheren Vorwärtsspannung bzw. dem höheren Vorwärtsstrom nicht die volle Helligkeit erreichen sollen, ist die Brücke und die Verwendung nur eines Widerstandes in der antiparallelen Schaltung möglich.

Der Einsatz von 2 Widerständen pro Antiparallelschaltung geht immer, bei nur einem Widerstand sind beide LED-Reihen zu berechnen und der größere errechnete Widerstand einzusetzen.

Die Stromrichtung durch einen Widerstand ist in der Tat egal.
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Mo, 28.09.09, 09:04

Sorry, war ein Denkfehler.
Ich vergaß, dass die Leds im Rückwärtsbetrieb eine andere Farbe haben. Und dessen Vorwärtsspannung liegen relativ weit auseinander. Von daher kann man die Widerstände nicht einfach weglassen. Wäre hingegen in jedem Block nur eine Farbe verschaltet, wäre das mit dem 1 Widerstand machbar.
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