12 rote LED Batteriebetrieb

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Moderator: T.Hoffmann

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Quackmoor
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Do, 30.06.11, 18:26

Hallo,
Ich möchte als Geburtstagsgeschenk ein Schild bauen mit 12 roten LED (1,6V).
Diese wollte ich mit Batterien betreiben, und zwar so, dass sie mit 3 V laufen. Dabei benötigen sie schon 100-120mA Strom.
Ein LED Rechner rät mir zu Parallelbetrieb und 12 10Ohm Widerständen. Das Problem ist, dass ich nur 4 davon habe.
Gibt es eine Möglichkeit LED in Reihen und Parallelschaltung aufzusplitten? Ich habe nämlich noch ne Box voll anderer Widerstände bis rauf zu 100kOhm.

ich könnte mir auch vorstellen die Versorgungsspannung in 1,5V Schritten zu ändern, ist ja bei Batterien generell möglich.
Bei 9V brauch ich nämlich nur noch 4 Widerstände.

Bitte helft mir.

Gruß

Quackmoor
Muthsi
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Do, 30.06.11, 19:01

Hallo Quackmoor,

Ich habe erst einmal noch ein paar Fragen!
1. Wie kommst du darauf, dass die LED's 100 bis 120 mA benötigen? Um was für LED's handelt es sich? Kann es sein, dass es sich um "standard" LED's handelt, die vielleicht 20 mA benötigen?
2. Was meinst du damit, dass du dir auch vorstellen könntest die Versorgungspannung in 1,5 V Schritten zu ändern? Oben hast du ja angegeben, dass du die LED's mit 3 V Versorgungsspannung betrieben möchtest.
3. Ja, es besteht generell die Möglichkeit LED's in Kombination von Reihen- und Parallelschaltung zu betreiben. (wird sogar meist so angewendet)

4. Wenn du wie unten angeben eine Versorgungspannung von 9 V verwendest, dann würde ich (angenommen es handelt sich um standard LED's mit à 20 mA) jeweils 4 rote LED's mit einem 15 Ohm Widerstand in Reihe schalten. Dies Würde ich dann 3 mal parallel an die Versorgungspannung (Batterie) anschließen. Also je 3 Einheiten von 4 LED's in Reihe, parallel an die Batterie.

Ich hoffe ich konnte weiterhelfen.
Quackmoor
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Do, 30.06.11, 19:57

Ich habe eine LED an einem Labornetzteil betrieben, daher komme ich auf 3V und 120mA.

Die Versorgungsspannung bekomme ich ja durch die Batterien mit 1,5V. Durch hinzufügen von Batterien(AA) kann ich die Versorgungsspannung ändern(Reihe).
Der LED Rechner zeigt bei 9V(6 Batterien) folgendes Bild an:
Bild
Demnach wollte ich es auch zusammenlöten. Also in einem 4x3 Feld.

Wenn das so OK ist, sagt es mir bitte.
Borax
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Do, 30.06.11, 22:48

Ich habe eine LED an einem Labornetzteil betrieben, daher komme ich auf 3V und 120mA.
Sind das High-Power-LEDs? Weil ansonsten gebe ich denen keine Woche 'Überlebenszeit' wenn sie mit fast der doppelten Spannung betrieben werden wie spezifiziert (1.6V).
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Do, 30.06.11, 22:59

Niemand zwingt dich, jede der LED-ketten mit je 120 mA zu betreiben. 120 mA ist ohnehin ein ungewöhnlicher Strom, für 0815-LEDs höchstwahrscheinlich ungesung, für High-Power-LEDs lächerlich gering.

Ich schlage vor, Du gehst aug 20..50 mA runter (wenn die LEDs für 120 mA Dauerstrom ausgelegt sind), bzw. wenn sie z.B. nur 40 mA Dauerstrom vertragen sollten, dann geh' auf 5...20 mA.

LEDs arbeiten bis zu 60% Effizienter im Bereich 5-20% ihres Maximalstroms!

Wenn Du dann noch ohnehin effiziente LEDs nimmst, müssen es gar nicht 120 mA sein --- vor allem schon 10x nicht bei Batteriebetrieb!

Nimm auf KEINEN FALL einen 9V-Block, der hat zwar eine "hohe" Spannnung, aber wenig Energie (Wh=Wattstunden und NUR darauf kommt es letztlich an).

Ich schlage vor 3 eneloop-Akkus in Reihe, damit kommst Du auf ca. 3,75V (Achtung: frisch geladen bis zu 4,5V!) Da können dann immer 2 LEDs in Reihe dran, rote LEDs liegen, je nachdem wiviel Strom man ihnen spendiert, so bei ca. 1,6 bis 2,2V Vorwärtsspannung, in der Praxis meist ziemlich genau bei 2,0 V. Aber das heißt nicht, dass sie bei 3,75V/2=1,875V nicht mehr leuchten würden!
Je 2 LEDs in Reihe und 4,7 bis 10 Ohm scheinen mir hier sehr Effizient, die 4,7 bis 10 Ohm schützen die LEDs vor voll geladenen Akkus und wenn die eneloop (WICHTIG! oder andere NiMH-LSD-Akkus)-Akkus auf ihren 3x1,25=3,75V angekommen sind fließen vermutlich noch 5 bis 30 mA (das kommt auf die LEDs an) pro 2er-Kette, das 6x, also 30 bis 180 mA, d.h. Du hättest ca. 11 bis 66 Stunden leuchtdauer.

Das geniale an dieser eng tolerierten Schaltung: da die 2 roten LEDs in Reihe bei sinkender Akkuspannung exponentiell weniger Strom aufnehmen, hast Du a) einen Tiefentladeschutz gratis mit dabei und b) würden sie wohl noch einige Tage weiterglimmen, wenn die Akkus fast leer sind.

Auf diese 4,5V solltest Du die Widerstände dimensionieren und zwar so, dass die LEDs idealerweise <50% ihres maximal zulässigen Dauerstroms bekommen, für lange Leuchtdauer besser nur 10% (eine Dimmerschaltung mit Lichtsensor wäre sinnvoll, da kann man Nachts viel Energie sparen)

@Borax: Dass LEDs nicht mit einer Spannung betrieben werden weißt Du doch eigentlich...
1,6V werden die nicht haben, eher 1,8 bis 2,1, aber das viriiert ja bekanntermaßen. 1,6V wäre möglich, aber IMHO ungewöhnlich, bzw. nur bei extrem gerimgen Strom.
Quackmoor
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Fr, 01.07.11, 00:52

Es geht nicht um Effizienz.
Es ging eher darum, mit dem wenigen, was ich habe, etwas halbwegs Vernünftiges zu basteln.
Die LED sollen nur für den Ohhh, Ahhh Effekt leuchten, danach verschwindet es garantiert im Schrank...
Ich habe es jetzt so verlötet, wie in der Zeichnung zu sehen.
Ich kann jetzt immer noch die Quellspannung verändern. Je nachdem, was ich ranklemme.
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Sailor
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Fr, 01.07.11, 06:50

Dann rechnen wir die Schaltung mit Deinen Werten mal durch:

R = U / I = (9 Volt - 3 x 2 Volt) / 0,02 Ampere = 150 Ohm

daraus folgt, dass die Widerstände mit 10 Ohm viel zu klein sind.

Wenn die LED´s nur kurz leuchten sollen, wie Du schreibst, probieren wir folgende Schaltung:

Wir machen statt den vier Reihen nur noch 3 Reihen, dafür aber 4 LED´s in Reihe:

R = U / I = (9 Volt - 4 x 2 Volt) / 0,02 Ampere = 50 Ohm

daraus folgt dass auch für diese Schaltung der 10 Ohm Widerstand noch zu klein ist.

Jetzt hast Du aber noch einen 10 Ohm Widerstand übrig.

Den schaltest Du in die Plusleitung, also zwischen Plus und der Schaltung mit den 4er-Reihen.

Über diesen Widerstand fließen bei 20 mA pro Reihe 60 mA, nämlich der Strom aller 3 Reihen.

Damit fällt über diesen Widerstand eine Spannung von

U = R x I = 10 Ohm x 0,06 Ampere = 0,6 Volt ab.

Eingesetzt in unsere Formel für die 4er-Reihe oben errechnet sich der Vorwiderstand nun

R = U / I = (9 Volt - 0,6 Volt - 4 x 2 Volt) / 0,02 Ampere = 50 Ohm = 20 Ohm

Immer noch zu hoch, für einen Kurzzeitbetrieb an einer Batterie ist im Zusammenhang mit deren Innenwiderstand und der Regelwirkung der Widerstände ist jedoch nicht damit zu rechnen, dass die LED´s bei der Vorführung abraucht.
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