LEDs in Reihe - Verpolen schädlich?

katze_sonne · Mo, 13.10.08, 12:05

Hallo,

ich habe mal wieder eine Frage: Wenn ich LEDs in einer Reihenschaltung anschließe, verteilt sich ja die Spannung auf die jeweiligen LEDs. Aber wenn ich das nun ausversehen falschherum anschließen würde: Würde sich die Spannung auch "verteilen" oder alles auf einer LED lasten?

Beispiel: Ich habe an 12 V 4 LEDs in Reihe mit jeweils 3 V Nennspannung angeschlossen. Nun schließe ich das ganze andersrum an, vertausche also + und - .

Würde dann eine LED abrauchen (und dann falls sie leitend geworden (ist mir schonmal bei einer passiert) ist die nächste dran) oder würde sich die Spannung (obwohl es ja eigentlich LeuchtDioden sind) dann auf die LEDs verteilen und diese keinen Schaden davon tragen? Denn wenn man die richtigrum anschließt verteilt sich ja die Spannung auf die einzelnen LEDs und alle bekommen soviel, wie ihnen lieb ist. Also ich meine jetzt ob die ganzen 12 V beim verpolen an einer einzigen LED anliegen oder wie kann man das jetzt sagen?

Vielen Dank im Vorraus für eure Hilfe,
katze_sonne

P.S.: Im vorliegenden Fall geht es darum, dass ich Angst um meine 20 LEDs habe, die ich in Reihe geschaltet habe - und ich möchte halt nicht, dass die dabei ausversehen kaputt gehen.

Elektronikmann · Mo, 13.10.08, 12:55

Am besten machst du sowas vor die LED-Reihe. Dann stimmt die Polung immer.
http://de.wikipedia.org/wiki/Verpolungsschutz
mfg

katze_sonne · Mo, 13.10.08, 12:59

Ähm... Wenn ich das richtig verstehe bräuchte ich dafür eine Sicherung (wegen des in anderen Fällen vorhandenen Spannungsabfalls)... Oder?
EDIT: Ein anderer Verpolungssicherer Stecker scheidet leider aus, da das Netzteil auch für andere verwendet können werden soll. Kommt es eigentlich bei dem reinstecken eines Klinkensteckers auch kurzzeitig zu einer Verpolung? Oder hat ein kurzer Kurzschluss die gleiche Wirkung (welche eigentlich? Siehe Frage unten)...?

Aber ich meine gehen die LEDs dadurch kaputt oder nicht? Also ich würde sie ja auch keine Minute einfach nur falschherum angeschlossen dranlassen..

Scorpion · Mo, 13.10.08, 21:56

EDIT: SOrry falsch verstanden,

aber ich denk es passier tnichts .. nciht bei 12V bei merh könnte es kritisch werden

katze_sonne · Mo, 13.10.08, 22:12

Hallo,

Danke für deine Antwort. Was ist mit 12,2 V (soviel liefert das Netzteil ungefähr maximal)? Also das ganze ist so verschaltet:
(-) ---> Widerstand ---> LED 1 ---> LED 2 ---> LED 3 ---> LED4 ---> (+)

Wird die Spannung eigentlich aufgeteilt oder ist alles auf einer LED? Und bringt der Widerstand da auch etwas? Oder wäre es vielleicht anders, wenn der Widerstand auf der anderen Seite ist?

Borax · Mo, 13.10.08, 23:12

Meinst Du jetzt ein LED in der Kette verpolt, oder die ganze Kette verpolt?

unoptanium · Di, 14.10.08, 04:23

Hi Katze_Sonne.

Also die Leuchtdioden sind Dioden. Sie lassen den Strom
in Vorwärtsrichtung fließen und sperren in falscher Richtung.
Leuchtdioden haben aber eine sehr geringe maximale Sperrspannung
(je nach Typ) und sind überhaupt nicht für Rückwärtsbetrieb
vorgesehen.

Sie lassen je nach Spannung einen (extrem kleinen) Strom
in Sperrichtung fließen. Durch Bauteiltoleranzen kann es gut
sein, dass nahezu die gesamte Spannung an einer einzelnen
Diode anliegt und diese dadurch beschädigt wird.

Ich hab für Dich mal getestet: meine ultrahelle blaue
5mm LED (weiße sind baugleich) hat eben 10 Sekunden
30V in Sperrrichtung ausgehalten. Da fließt dann schon
ein Strom von 2mA oder so, aber funktioniert noch einwandfrei.

Du kannst auch Widerstände 1K parallel zu den LEDs schalten.
Die brauchen im Normalbetrieb kaum Strom, verteilen aber
rückwärts die Spannung gleichmäßig.
Oder Dioden antiparallel zu den Leuchtdioden.
Aber meiner Meinung nach kannst Du bei 12V darauf verzichten.

Gruß, unoptanium

Sailor · Di, 14.10.08, 06:15

Die Gesamtspannung fällt an der falsch herum angschlossenen LED ab. Wie viel die LED rückwärts abkann, steht häufig im Datenblatt. Auch wenn man hin und wieder sieht, dass LED´s an Wechselspannung vor sich hinflimmern: Rückwärtsspannung tut den LED´s nicht gut!

Eine normale Diode in Reihe zu den LED´s schützt bei Verpolung der Eingangsspannung. Da reicht eine Diode in der Zuleitung der Schaltung aus, wenn sie für den Gesamtstrom ausgelegt ist. Die den LED-Reihen zur Verfügung stehende Spannung verringert sich typisch um 0,7 Volt, das ist jedoch vom Diodentyp und vom Strom abhängig.

Innerhalb der Schaltung reicht schon sorgfältiges arbeiten aus.

katze_sonne · Di, 14.10.08, 10:53

Hallo,

danke für eure Antworten.

Borax hat geschrieben:Meinst Du jetzt ein LED in der Kette verpolt, oder die ganze Kette verpolt?

Die ganze Kette, da wenn man das Steckernetzteil in die Steckdose steckt und dann ist dadran ja noch so ein Stecker zu aufsetzen eines speziellen Aufsatzes... Da kann es ja leicht mal passieren, dass etwas falsch gemacht wird. Die LEDs werden dann ja fest eingesetzt. Und da ich vor habe, das Netzteil mit einem Klinkenstecker anzuschließen, hätte ich auch dazu eine Frage: Beim reinstecken kommt es ja zu einem kurzen Kurzschluss. Ist das auch schädlich?

unoptanium hat geschrieben:Also die Leuchtdioden sind Dioden. Sie lassen den Strom
in Vorwärtsrichtung fließen und sperren in falscher Richtung.
Leuchtdioden haben aber eine sehr geringe maximale Sperrspannung
(je nach Typ) und sind überhaupt nicht für Rückwärtsbetrieb
vorgesehen.

Weiß ich, aber ich wollte wissen ob die "paar" Sekunden schon ausreichend sind um alles kaputt zu machen.

unoptanium hat geschrieben:Ich hab für Dich mal getestet: meine ultrahelle blaue
5mm LED (weiße sind baugleich) hat eben 10 Sekunden
30V in Sperrrichtung ausgehalten. Da fließt dann schon
ein Strom von 2mA oder so, aber funktioniert noch einwandfrei.

Thx. In welcher Schaltung hast du das getestet (also parallel oder so wie meine geschaltet sind oder ...)? Ich weiß nur, als ich eine LED mal alleine in die 12 V für maximal 10 Sekunden (falschherum) (hatte vorm in die Steckdose stecken vergessen die rauszunehmen...) am Netzteil hatte und: Die LED gab zwar keine Rauchzeichen o.Ä. ab, aber funzt nicht mehr. War auch eine der gleichen LEDs.

Sailor hat geschrieben:Eine normale Diode in Reihe zu den LED´s schützt bei Verpolung der Eingangsspannung. Da reicht eine Diode in der Zuleitung der Schaltung aus, wenn sie für den Gesamtstrom ausgelegt ist. Die den LED-Reihen zur Verfügung stehende Spannung verringert sich typisch um 0,7 Volt, das ist jedoch vom Diodentyp und vom Strom abhängig.

Jupp. Hatte die Idee oben ausgeschlagen, weil ich Spannungsverlust gelesen hatte - aber wenns nur 0,7 V sind - und jetzt hatte ich etwas von nur 0,3 V bei Shottky Dioden gelesen, dürfte das nicht viel ausmachen - habs mal an einem anderen regelbaren Netzteil versucht - abgesehen davon, dass es sehr schwierig ist solch einen geringen Spannungsunterschied einzustellen sah man kaum einen Unterschied in der Helligkeit.
Das größte Problem ist, dass mir dieses Problem mit dem Verpolen erst gestern aufgefallen ist, aber schon vorgestern eine Bestellung an Reichelt rausgegangen ist. Und nur für ein Miniteil mit einem Wert weit unter 10 €, würde das ein teures Vergnügen werden (Versandkosten, Mindermengenzuschlag,...). Da wäre fast das Zugticket nach Sande von meinem Wohnort her noch billiger

...

Früher war Conrad auchnoch in der Bremer Innenstadt (ich wohn zwar nicht in Bremen, aber in der Nähe), da hätte man auch gut mit dem Fahrrad hingekonnt, oder einfach vom Bahnhof. Aber jetzt sind die irgendwohin umgezogen, dass man die nicht mehr ohne Auto erreichen kann. Nur alles wegen Mietkosten und so weiter... Dabei war es dort immer voll - auch an den Kassen.
Das einzige Elektronikgeschäft, was es bei uns gab, hat auch vor ca. 1 Jahr zugemacht

Deswegen ist es für mich schwer in nächster Zeit an eine Diode zu kommen.

Wenn man das mit einer Sicherung machen würde: Was für eine müsste man da wählen? Und geht das überhaupt, wenn anzahl parallel geschalteter Ketten, die in Reihe geschaltet immer variiert?

Sailor hat geschrieben:Innerhalb der Schaltung reicht schon sorgfältiges arbeiten aus.

Das ist klar, aber wenn jemand anders aus der Familie ausversehen am Kabel hängen bleibt, der kleine Stecker rausrutsch und den dann falschherum wieder reinsteckt?

Sailor hat geschrieben:Die Gesamtspannung fällt an der falsch herum angschlossenen LED ab. Wie viel die LED rückwärts abkann, steht häufig im Datenblatt. Auch wenn man hin und wieder sieht, dass LED´s an Wechselspannung vor sich hinflimmern: Rückwärtsspannung tut den LED´s nicht gut!

Leider existiert dazu kein für mich auffindbares Datenblatt. Das sind die einzigen Daten, die ich dazu habe (Vom Shop, wo ich sie gekauft habe):

Technische Daten laut Hersteller:
Gehäuse: 4.8mm klar
Material: InGaAIP
Farbe: gelb
Wellenlänge: 585 - 590nm
Lichtintensität (max.): 1.500mcd
Öffnungswinkel: 130°
Spannung (typ.): 1.8V - 2.2V
Betriebsstrom (typ.): 20mA - 30mA
Löttemperatur: 260° bis 5 Sekunden

Gruß,
katze_sonne

EDIT: Das hatte ich noch übersehen:

unoptanium hat geschrieben:Du kannst auch Widerstände 1K parallel zu den LEDs schalten.
Die brauchen im Normalbetrieb kaum Strom, verteilen aber
rückwärts die Spannung gleichmäßig.
Oder Dioden antiparallel zu den Leuchtdioden.
Aber meiner Meinung nach kannst Du bei 12V darauf verzichten.

Zu den Widerständen hätte ich kein Bock - die Diode scheint doch die bessere Lösung zu sein, vor allem da ich auch die Widerstände nicht da hätte.
Antiparallel? Meinst du damit Reihe?

Scorpion · Di, 14.10.08, 11:11

mh ich glaub er meint schon parallel nur eben die sperrichtung andersrum, allerdings gäbe das doch, wenn diese 4er kette falscrum angeschlossen wird einen kurzschluss odeR?

katze_sonne · Di, 14.10.08, 13:03

Hallo,

Scorpion hat geschrieben:mh ich glaub er meint schon parallel nur eben die sperrichtung andersrum, allerdings gäbe das doch, wenn diese 4er kette falscrum angeschlossen wird einen kurzschluss odeR?

Versteh ich jetzt auch nicht... Da stimmt wirklich etwas nicht - Kurzschluss. Aber zumindest würde der Strom dann nicht durch die LEDs wollen

Den Zweck würde das schon erfüllen. Nur obs so gut fürs Netzteil ist weiß ich nicht

Auch wenn beisteht, es wäre Kurzschlussfest oder sowas.

Und ich habe es selber nicht geglaubt: In einem uralten vergessenem Solarbaukasten von Plus hab ich doch zufällig eine Diode gefunden... (steht SI-Diode bei, also würde ich mal sagen eine Standard Silizium Diode...) Da wäre nun aber noch die Frage, ob sie für diese Ströme geeignet ist? Dort steht etwas drauf von: IN4007 und in der nächsten Zeile DC. Also die Diode scheint IN4007 zu heißen und für Gleichstrom gemacht worden zu sein. Ich habe dazu im I-Net ein Datenblatt ergoogelt (erster Treffer

). Danach scheint die Diode für maximale Durchschnittsströme von 1 A gemacht zu sein. Habe ich das jetzt richtig verstanden? (erstens ist das Datenblatt in Englisch - das alleine ginge ja noch... aber dann kommt noch dazu, dass ich von dem Thema nicht wirklich viel Ahnung habe - das zusammen gibt dann die richtige Mischung des nicht-Verstehens...

) Schonmal danke für eure Mühe.

Gruß,
katze_sonne

Borax · Di, 14.10.08, 13:14

Die reicht (1A hast Du ja nicht). Um nochmal zur Frage zurück zu kommen: Die meisten LEDs 'vertragen' nur eine Sperrspannung (also falsch rum angeschlossen) von etwa 5-6V (siehe Datenblatt). Da das aber für alle LEDs in der Serienschaltung gilt, sollte da nicht passieren. ABER: Vermutlich sind auch die Sperrwiderstände der einzelnen LEDs unterschiedlich, so dass es eben passieren könnte, dass 2 LEDs z.B. 3V abkriegen, und die restlichen 6V ggf. das dritte LED in der Serienschaltung zerstören könnten.

katze_sonne · Di, 14.10.08, 13:19

Ok. Dann setzte ich doch lieber die Diode dazwischen. Danke für deine Ausführliche Erklärung. Aber hast du auch nachgeprüft, ob ich da nicht irgendwo etwas falsch verstanden habe oder beziehst du nicht mit den 1 A auf meine "Vermutung" von eben?

Sailor · Di, 14.10.08, 13:55

1 Ampere gilt für die 400x-Reihe.

Das DC bedeutet zwar Gleichstrom, aber dafür sind Dioden ja da ...

katze_sonne · Di, 14.10.08, 14:05

Ok. Dann werde ich diese Diode wohl dafür nehmen. Wenn ich dann aber mal eine Shottky Diode haben möchte (wegen des geringeren Spannungsabfalls - diese hier hat ca. 0,77 V), könnte ich dann z.B. diese hier nehmen, oder?:
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16024

Bzw. jede, bei der mehr Ampere oder eine größere Spannung beisteht. Hab ich das so richtig verstanden?

Sailor · Di, 14.10.08, 14:22

Die 400x-Dioden verwende ich oft. Bei Deiner Schaltung schadet sie auch nicht, da ohnehin ein Teil der Spannung durch die Widerstände verheizt wird. Die Widerstände ändern sich halt.

Bei einem Stabilisierten Netzteil:

12 V -0,7 V - (Summe der Flussspannungen der LED´s) / Nennstrom der LED´s = Mindestwiderstand => nächst größeren wählen.

Häufig bist Du dann im Bereich des auch ohne Diode gewählten Widerstandes, zumal wenn die tatsächlich vom Netzteil gelieferte Spannung eingesetzt wird.

katze_sonne · Di, 14.10.08, 15:23

Sailor hat geschrieben:Die Widerstände ändern sich halt.

Das Problem ist ja, dass ich schon statt gerechnet 250 Ohm 300 Ohm genommen habe (für Weihnachtsbeleuchtung ist diese Leuchtstärke aber auch so noch in Ordnung), da das die nächstgrößeren waren, die es in diesem Shop gab.

Sailor hat geschrieben:Bei einem Stabilisierten Netzteil:

Ist es.

Sailor hat geschrieben: Häufig bist Du dann im Bereich des auch ohne Diode gewählten Widerstandes, zumal wenn die tatsächlich vom Netzteil gelieferte Spannung eingesetzt wird.

Versteh ich zwar nicht ganz, aber irgendwie hab ich ne Ahnung was du meinst...

Sailor hat geschrieben:12 V -0,7 V - (Summe der Flussspannungen der LED´s) / Nennstrom der LED´s = Mindestwiderstand => nächst größeren wählen.

12 V - 0,7 V - 1,8 V * 4 = 12 V - 0,7 V - 7,2 = 4,1 --> 4,1 V / 0,02 A = 205 Ohm. Also hab ich so glatt ca. 100 Ohm mehr.

Ohne Diode fließt ein (habs nach deinem "Trööt" (viewtopic.php?f=23&t=2091) gemessen - danke! ist super!) Strom von 13,3 mA (also lastet auf jeder LED - in der gesamten Schaltung sinds natürlich mehr...)

Dazu hab ich jetzt aber noch eine wichtige Frage: Ist es egal, ob ich die Diode vor den Plus oder vor den Minus Pol schalte?

Sailor · Di, 14.10.08, 17:23

Wo die Diode im Kreis sitzt ist egal, sie muss nur die gleiche Richtung wie die LED´s haben. Sonst leuchtet es nicht.

Zum Netzteil:

Ein stabilisiertes Netzteil mit der Angabe 12 Volt hat nicht unbedingt exakt 12 V sondern meist etwas mehr, bei der Genauigkeitsklasse 5 % (das scheinen z.B. die kleinen aus dem Shop zu sein), können es auch 12,6 Volt sein, die dann über den Strombereich stabil bleiben.

Miss die Spannung an Deinem Netzteil, wenn Du mehrere Netzteile hast, nimmst Du das mit der höheren Spannung für diese Schaltung - und schon stimmt Deine Ursprungsrechnung/-überlegung wieder!

katze_sonne · Di, 14.10.08, 17:55

Hab ich natürlich schon längst gemessen und eigentlich auch mit diesen Werten gerechnet. Nur vergess ich das immer wieder. Ich hab jetzt nochmal gemessen: Es schwankt zwischen 12,12 und 12,15 V. Deswegen hab ich auf 12,2 V aufgerundet und auch so gerechnet.

Sailor hat geschrieben:sie muss nur die gleiche Richtung wie die LED´s haben. Sonst leuchtet es nicht.

Ist schon klar

Sailor hat geschrieben:Wo die Diode im Kreis sitzt ist egal

Ich war nur der Meinung irgendwo etwas derartiges gelesen zu haben (immer hinter + Schalten oder so) - aber obs sich darauf bezog wusste ich nur nicht mehr.

Sailor hat geschrieben: Miss die Spannung an Deinem Netzteil, wenn Du mehrere Netzteile hast, nimmst Du das mit der höheren Spannung für diese Schaltung - und schon stimmt Deine Ursprungsrechnung/-überlegung wieder!

Haha. Ich lager hier doch keine 20 Netzteile

Ne. Jetzt aber mal ernst: Das ist das einzige (zumindest so leichte, kompakte und stabilisierte und Leistungsstarke - auch wenn die letztere Eigenschaft ja nicht unbedingt gebraucht wird...). Die Dinger sind ja auch nicht gerade billig (dieses kostet zur Zeit ~9 € bei Reichelt). Und abgesehen davon variiert die Helligkeit nicht stark. Und der Lebensdauer der LEDs schadet es ja auch nicht...