Hilfe Blackout, Formeln vergessen^^

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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-basslover-
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Fr, 11.12.09, 19:16

Hallo,

Schonmal vorweg:
Ich plane ein Plexiglasplatte mit gravur und LED beleuchtung. Wie groß die Platte wird kann ich noch nicht sagen (in etwa...Hausnummer... 40x40x2cm). Da mach ich dann ca. 15 - 20 LEDs rein. Kann ich aber jetzt noch nicht genau sagen.

Nun mein Problem:
Hab irgendwie alles vergessen was ich beim Strom und der Spannung und dem Wiederstand alles beachten und berechnen bzw. wie mans berechnen muss. Möchte die LEDs gerne paralell schalten damit wenn eine mal ausfällt ich nicht lange suchen muss welche das ist. Das ganze kommt dann in ein Auto (also 12V "U"). Ich möchte aber nicht vor jede LED einen wiederstand löten weil ich dafür eventuell viel zu wenig Platz habe darum würd ich lieber einen großen Wiederstand für alle LEDs nehmen.
Nur weiß ich nicht wie man das dann berechnet bzw. ob es so wie ich möchte überhaupt möglich ist.

Wenn möglich wär auch nett wenn man mir auch ein paar andere wichtige Formeln sagen könnte und was ich sonst noch so beachten sollte damit nichts in Flammen aufgeht (Sicherung zum Beispiel).

Vieln dank im Vorraus!

EDIT:
Was Reihen/Paralellschaltungen sind weiß ich und die Dioden werden an einen Fader angelötet, sprich sie dimmen immer ein, aus, ein, aus.....kein richtiges blinken. Hoffe die halten das auf dauer aus, weswegen ich auch paralell schalten möchte.

EDIT2:
Was ich auch (wiedermal) vergessen hab ist bei welcher Schaltung man Spannung und bei welcher Schaltung Stromstärke zusammengezählt wird.

Ich hätte in der Schule noch besser aufpassen sollen aber das ist - wenn mans dann später nicht immer mal wieder hört - so kompliziert und verwirrend :? :? :?
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L Bosch
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Fr, 11.12.09, 20:06

Also erstmal herzlich Willkommen im Forum !

Reihen / Parallelschaltung allgemein

Bei der Reihenschaltung mehrerer Verbraucher (wie LEDs) teilt sich die an diesen anliegenden Spannung
(Betriebsspannung) auf die Verbraucher auf. Der Strom ist im gesamten System gleich.

Bei dem parallel Schalten wird der Strom auf die einzelnen "Arme" gemäß ihrer Widerstände verteilt.
Die Spannung, die an jedem "Arm" anliegt, bleibt hier überall gleich.


Formeln

(Vor-) Widerstand

R = U / I [Einheiten: Ω (Ohm) = V(-olt) / A(-mpere)]


- Bei Reihenschaltung von LEDs:

Rv = Uges - (∑ ULED1; ULED2; ...) / ILED

Beispiel dazu: 12V - ( 3V + 3V + 3V ) / 0,02A = 150Ω (Punkt-vor-Strich beachten!)


- Bei Parallelschaltung von LEDs

Rv = ( Uges - ULED ) / ( a * ILED )
a = Anz. der parallelgeschalteten LEDs

Beispiel dazu: ( 12V - 3V ) / ( 5 * 0,02A) = 90Ω


Leistung

P = U * I

- Verlustleistung des Widerstandes

PR = UR / I

Beispiel:

10 LEDs, 3V @ 20mA (=0,02A) an 12V parallel.

Rv = ( 12V - 3V ) / ( 10 * 0,02A ) = 45Ω

PR = ( 12V - 3V ) * ( 10 * 0,02A ) = 1,8W

Diese Ergebnisse sind als Mindestwerte zu verstehen.


Eine Problematik der Paralleschaltung von LEDs ist die hohe am Widerstand verheizte Leistung
und die schwankenden Stromverteilungen auf die LEDs.

Quellen

viewtopic.php?f=32&t=883
viewtopic.php?f=23&t=216
viewtopic.php?f=24&t=8053&p=109328#p109328
-basslover-
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Sa, 12.12.09, 23:23

Vielen Dank
Bei Reihenschaltung von LEDs:

Rv = Uges - (∑ ULED1; ULED2; ...) / ILED

Beispiel dazu: 12V - ( 3V + 3V + 3V ) / 0,02A = 150Ω (Punkt-vor-Strich beachten!)
Würde bedeuten ich darf nur max. 4 Dioden mit 3V in einer Reihe schalten.
Dann müsste ich bei 16 LEDs 4 Reihen mit jewieils 4 LEDs machen, und kann ich die dann mit jeweils einem "R" pro Reihe paralell schalten?
Bei Parallelschaltung von LEDs

Rv = ( Uges - ULED ) / ( a * ILED )
a = Anz. der parallelgeschalteten LEDs

Beispiel dazu: ( 12V - 3V ) / ( 5 * 0,02A) = 90Ω
Rv = Vorwiederstand?
a = Anz. der parallelgeschalteten LEDs = einfach die komplette anzahl aller LEDs in der gesamten Paralellschaltung? (Nur um auf nummer sicher zu gehn frag ich lieber nochmal :roll: )
Leistung

P = U * I

- Verlustleistung des Widerstandes

PR = UR / I

Beispiel:

10 LEDs, 3V @ 20mA (=0,02A) an 12V parallel.

Rv = ( 12V - 3V ) / ( 10 * 0,02A ) = 45Ω

PR = ( 12V - 3V ) * ( 10 * 0,02A ) = 1,8W
Was sagt mir da die verlustleistung? Beinflusst das irgendwas oder ist das halt nur Leistung die verschwendet wird?


Würdet Ihr sagen das eine Reihenschaltung mit mehreren Reihe sinnvoller wäre? Das Wären bei 4 Reihen 4mal +, 4mal - Kabel, kann ich die dann einfach mit ner Lüsterklemme zusammenklemmen?
Oder wie komm ich sonst von 8 auf 2 Kabel?

Was mich noch interessieret ist wie man berechnet was man für ne Sicherung einbauen sollte, weil wenn was schief gehen sollte möchte ich nicht dass mir das ganze Auto abfackelt :lol:

Vielen dank im Vorraus
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Elektronikmann
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So, 13.12.09, 12:46

Einen Zentralwiderstand für alle LEDs zu nehmen ist völliger Unsinn. :roll:
Durch die Bauteil-Tol. wird die eine LED vielleicht weniger mA brauchen als die andere.
Was dazu führt das die andere LED zuviel abbekommt und stirbt.
Was widerum die anderen LEDs killt, weil die jetzt noch mehr mA abbekommen.

2. Prob. in einem PKW gibts niemals gesicherte 12V.
Bei laufendem Motor sind es min 14,4V die man berechnen muss.
Entweder du rechnest mit 14,4V oder du musst mit KSQ arbeiten.
Überdenke dein vorhaben noch mal.
mfg
-basslover-
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So, 13.12.09, 18:45

2. Prob. in einem PKW gibts niemals gesicherte 12V.
Bei laufendem Motor sind es min 14,4V die man berechnen muss.
Entweder du rechnest mit 14,4V oder du musst mit KSQ arbeiten.
Überdenke dein vorhaben noch mal.
mfg
Ok, dann rechne ich ab nun mit 14,4 Volt und mach ne Paralellschaltung wo ich jeder Diode einen Wiederstand spendiere. :mrgreen:

Wenn ichs so mach brauch ich keine Konstantstromquelle?

Zudem soll ja noch vor die LEDs http://www.moddingtech.de/tutorials/44- ... fader.html kommen :?
Der hat aber eine Eingangsspannung von 5V und ich von ca. 14,4V, wie rechne ich das jetzt auf meine Schaltung um?

Warum muss Elektronik so kompliziert sein? :cry:
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Romiman
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So, 13.12.09, 22:22

-basslover- hat geschrieben:...Warum muss Elektronik so kompliziert sein?...
Ist sie für Dein Vorhaben nicht.
Nimm lieber diese Schaltung:
viewtopic.php?f=34&t=5363&p=82007#p82007

Da hast Du nur Vorteile (gegenüber der Parallelschaltung mit 1 Widerstand pro LED):
- weniger Bauteile (= weniger Platzbedarf, weniger Arbeitsaufwand, sogar geringfügig weniger Kosten*)
- weniger Lötstellen (= potentielle Fehlerquellen)
- weniger Energieverbrauch fürs gleiche Licht
- weniger (für LEDs schädliche) Hitzeentwicklung

(*eben das, was ersparte Widerstände und Lötzinn gekostet hätten)

^^^ gilt nur, wenn keine weiteren Gerätschaften vorschaltet werden.

Was den Modding-Fader betrifft, mach Dich erstmal schlau, wieviel Strom (mA) er im Lastkreis maximal verträgt.
-basslover-
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So, 13.12.09, 23:25

Also doch Reihe?
Wenn ich nun Reihe schalte wären das bei 14,4V Betriebsspannung sagen wir 4mal 3V LEDs die ich anhängen darf und ein Wiederstand davor?

Würde dann heißen
UB = 14,4V
ULED = 4mal 3V = 12V (bei den LEDs > http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... A510S.html)
I = 10mA

R= UB - ULED : I = 14,4V - 12V : 0,01A = 240 Ohm
Müsste ich einen 240 Ohm Wiederstand - bzw. den nächst größeren - pro Reihe nehmen?

Und was wenn ich jetzt 12 LEDs benötige? Dann müsste ich 3mal 4 LEDs Paralell schalten?
Weil bei 12 LEDs in einer Reihe würde ich ja über die Betriebsspannung kommen, hab ich das so jetzt richtig verstanden?
So wie es im Bild (viewtopic.php?f=34&t=5363&p=82007#p82007) auf der rechten Seite ist.
Und das mit dem Modul muss ich sowieso nochmal überdenken.

Was ich aber noch gerne wissen möchte ist wie ich berechne was ich für ne Sicherung einbauen sollte? Weil das ist ja das schwächste Glied in der Schaltung aber wenn die Dioden 10mA haben kann ich ja keine Sicherung mit 10A einbauen.

Naja sind zwar noch SEHR viele Fragen aber so ganz langsam fällt mir schon manches wieder ein nur ist halt das problem man sollte immer wieder mal was mit der Materie zu tun haben damit mans nicht vergisst und nebenbei denk ich immer viel zu komplizeiert.
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Sailor
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Mo, 14.12.09, 10:00

Den Fader kannst Du nicht ohne Änderungen übernehmen. Der ist nur für 5 Volt ausgelegt.

Im KFZ berechnest Du den Widerstand auf 14,4 Volt, die Anzahl der möglichen LED´s aber auf 12 Volt. Ausnahme: Die LED´s sollen nur bei laufendem Motor leuchten.
-basslover-
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Mo, 14.12.09, 12:37

Ja aber wenn die LEDs mit und ohne laufendem Motor leuchten sollen dann muss ich doch mit 14,4V rechnen.
Weil wenn ich ohne Motor 12V habe und damit rechne bräuchte ich ja bei 4mal 3V LEDs keinen Wiederstand aber wenn ich dann den Motor starte liefert meines Wissens die Lichtmaschiene die genannten 14,4V (zirka) und habe somit ca. 2,4V zuviel.

Weniger schlimm ist es doch wenn ich mit 14,4V rechne weil dann hab ich nen ausreichend großen Wiederstand mit einberechnet und das einzige was dann wenn ich nur 12V habe passiert, ist dass die Dioden nicht so stark leuchten.
Oder sollte ich doch mit einer KSQ arbeiten?

Und das mit dem Modul muss ich wie gesagt nochmal überdenken. Nur weiß ich nicht wie ich das von den 5V auf meine 12/14,4V umrechnen muss.

Was ich halt immer noch nicht weiß ist wie man berechnet was für eine Sicherung ausreichent ist damit sie nicht zu stark aber auch nicht zu schwach ist.
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Sailor
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Mo, 14.12.09, 12:58

Die Sicherung kommt am Ende, wenn der Stromverbrauch der Schaltung feststeht.

Dass der Widerstand auf 14,4 Volt (dem oberen Spannungsbereich)zu berechnen ist, habe ich doch geschrieben.

Die Anzahl der LED´s berechnet sich nach den 12 Volt (dem unteren Spannungsbereich).
Selbst wenn die LED´s mit einer typ. Spannung von 3 Volt angegeben sind, kannst Du nur 3 in Reihe schalten.
-basslover-
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Mo, 14.12.09, 17:31

Hm dann hab ichs wohl falsch gelesen/verstanden, sorry :roll:
Aber jetzt hab ich es - denk ich mal - verstanden.

Den Wiederstand berechne ich mit den 14,4V weil ja sonst die 2,4V übrigbleiben und irgendwas durchbrennt, denk ich zumindest. :?
Die Anzahl wieviel LEDs ich in Reihe schalten kann/darf muss ich mit dem unteren Spannungsbereich berechnen.

Jetzt hab ich noch 1 Frage:
Die Anzahl der LED´s berechnet sich nach den 12 Volt (dem unteren Spannungsbereich).
Selbst wenn die LED´s mit einer typ. Spannung von 3 Volt angegeben sind, kannst Du nur 3 in Reihe schalten.
Warum nur 3 und nicht maximal 4?
Weil bei 4mal 3V LEDs komm ich ja folgende Rechnung.

Ub = 12V
Uled = 4mal 3V = 12
I = kA Hausnummer 20mA = 0,02A

R = (Ub - Uled) : I
R = (12V - 12V) : 0,02A
R = 0 : 0,02 = 0 Ohm


Kann mir das noch bitter wer erklären?

Ja das mit dem Modul lass ich mal vorerst weg.

Vielen Dank im Voraus für die mühe mir das zu erklären :oops:
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Sailor
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Di, 15.12.09, 11:08

Wenn Du vier LED´s nimmst wird der Abstand zu klein. Die lineare U/I - Kurve des Widerstandes hat nur noch einen kleine Einfluss auf den Strom, es dominiert die expotentielle Kurve der LED´s. Überspannungen, wie sie im KFZ vorkommen (Spannungsspitzen durch die Elektronik) werden nicht mehr ausreichend abgefangen.

Eine weitere Folge ist, dass die Schwankungen der Spannung eine starke Schwankung der Beleuchtung nach sich zieht.

Die beste Lösung bei schwankenden Spannungen wie im KFZ ist eine LED und ein Widerstand in Reihe, wenn es um eine möglichst gleichmäßige Helligkeit über den Spannungsbereich geht.

Die beste Lösung sind 4 Led´s und ein Widerstand in Reihe wenn es um eine möglichst hohe Effizenz geht und die Schwankungen der Helligkeit nebensächlich sind.

Die 3er-Reihe ist ein guter Kompromiss.
-basslover-
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Di, 15.12.09, 19:17

Aso jetzt hab ich mich schon wieder vertan :x

Muss ja mit 14,4V den Wiederstand berechnen.
Bei 20mA wären es dann 120 Ohm bzw. der nächst größere.

Danke für die Hilfe werds einfach mal schaun wieviel LEDs ich nun nehme und dann einfach mal probieren.

Heißt ja "probieren geht über studieren" :wink:
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Romiman
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Di, 15.12.09, 21:37

Berechne den Widerstand (nicht Wiederstand!) auf 14,4V und nimm 3 LEDs pro Reihe.
Dann bist Du auf der sicheren Seite.
Im KFZ sollten Widerstände für LEDs nie kleiner als 100 Ohm sein, (wegen der von Sailor erwähnten Strom/Spannungskurven der Widerstände und LEDs, einfacher ausgedrückt, Widerstände unter 100 Ohm haben zu wenig Pufferwirkung an der schwankenden KFZ-Spannung, um die LEDs dauerhaft und wirksam zu schützen).
-basslover-
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Mi, 16.12.09, 12:25

Oh danke für den Hinweis, ist mir gar nicht aufgefallen dass ich immer Wiederstand geschrieben habe :oops:
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