Unkonventionelle Ansteuerung vieler LED ohne Vorwiderstände..!

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

Antworten
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Di, 26.03.24, 16:09

Hallo werte LED Freunde,
in diesem Experiment möchte ich verdeutlichen, das es bei präziser Ansteuerung von
Standard LED möglich ist, diese ohne Risiko in kombinierten Parallel und Reihenschaltungen
zu betreiben. Beispiel LED Matrix mit 70 LED (9,76Volt 100mA)...
MfG: Linuxandy (Für Rückfragen stehe ich gern zur Verfügung)
LED_Matrix4.jpg
LED_Matrix4.jpg (80.87 KiB) 768 mal betrachtet
LED_Matrix3.jpg
LED_Matrix3.jpg (121.43 KiB) 768 mal betrachtet
LED_Matrix1.png
LED_Matrix1.png (165.86 KiB) 568 mal betrachtet
LED_Matrix2.jpg
LED_Matrix2.jpg (116.65 KiB) 768 mal betrachtet
Constant_Current_Matrix2.jpg
Constant_Current_Matrix2.jpg (95.8 KiB) 643 mal betrachtet
LED04.jpg
LED04.jpg (94.73 KiB) 565 mal betrachtet
Zuletzt geändert von Linuxandy am Do, 28.03.24, 12:04, insgesamt 11-mal geändert.
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Di, 26.03.24, 17:16

Im TV läuft immer wieder mal eine Sendereihe mit dem Titel

Nicht nachmachen!

Dies ist auch hier zu empfehlen.

Beim Studium der Datenblätter von LEDs findet man auch genügend Gründe, warum.
Sich mit den Grundlagen der LED-Technik zu beschäftigen hilft meist.
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Di, 26.03.24, 17:30

Hallo werter User ustoni,
die Spannung und Stromstärke hängen zusammen, die LED werden in diesem Beispiel weit unter ihrer Belastungsgrenze betrieben. Widerstände kann man auch überlasten und sie verbrennen zudem Leistung. Eine Konstantstromquelle macht das ähnlich wie in meinem Beispiel. Ob man nun von Hand die Einstellungen präzise vornimmt oder nicht, ist eigentlich egal. Wenn man weiß was man tut, funktioniert das gut.
Bei modernen Leuchtdioden sind die Fertigungstoleranzen innerhalb einer Charge extrem gering, wenn man diese vorher genau misst, kann man die Durchfluss-Spannung genau danach bemessen, danach richtet sich letztendlich der Gesamtstrom. Die Kombination von Parallel und Reihenschaltung trägt ebenfalls positiv zur Aufteilung der Stromstärken und Spannungen der einzelnen LED bei. Ich habe im 24 Stunden Dauertest keinerlei Veränderungen bei den Strom und Spannungswerten feststellen können. Nur weil etwas unüblich ist, heißt es nicht, das es nicht funktioniert. Deshalb sprach ich auch eingangs von UNKONVENTIONELL...
Im übrigen, ich kenne mehr als die Grundlagen, aber ich finde es durchaus hin und wieder interessant, mal vom Nachgeplapper abzuweichen und das physikalisch machbare kreativ auszureizen...
MfG: Linuxandy...
Zuletzt geändert von Linuxandy am Mi, 27.03.24, 02:15, insgesamt 7-mal geändert.
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Di, 26.03.24, 19:45

Hallo werte LED Freunde,
diese einfache klassische Konstantstromquelle passt die Spannung je nach LED Schaltung am
Ausgang auf die entsprechende Durchfluss-Spannung an und erzeugt einen konstanten Strom
von ca. 50mA (siehe Beispiele).
Der Transistor ist ein BC547C / die Eingangsspannung in dem Beispiel ist ca. 3-16 Volt.
Indem man den 20 Ohm Widerstand leicht anpasst kann man die Ausgangsstromstärke variieren.
MfG: Linuxandy...
Konstantstromquelle_50mA.jpg
Konstantstromquelle_50mA.jpg (104.14 KiB) 720 mal betrachtet
Konstantstromquelle50mA_Schaltung.png
Konstantstromquelle50mA_Schaltung.png (31.73 KiB) 701 mal betrachtet
Konstantstromquelle1.jpg
Konstantstromquelle1.jpg (67.84 KiB) 720 mal betrachtet
Konstantstromquelle2.jpg
Konstantstromquelle2.jpg (97.24 KiB) 720 mal betrachtet
Konstantstromquelle3.jpg
Konstantstromquelle3.jpg (98.08 KiB) 720 mal betrachtet
Konstantstromquelle_Spannungsquelle1.jpg
Konstantstromquelle_Spannungsquelle1.jpg (103.69 KiB) 562 mal betrachtet
Zuletzt geändert von Linuxandy am Do, 28.03.24, 12:06, insgesamt 2-mal geändert.
dieterr
Hyper-User
Hyper-User
Beiträge: 1144
Registriert: Mo, 04.01.16, 18:16

Mi, 27.03.24, 19:06

Linuxandy hat geschrieben: Di, 26.03.24, 17:30 Nur weil etwas unüblich ist, heißt es nicht, das es nicht funktioniert. Deshalb sprach ich auch eingangs von UNKONVENTIONELL...
Und nur weil es einmal funktioniert, funktioniert es noch lange nicht gut. Und ich glaube man tut gut daran, das deshalb auch nicht als Empfehlung zu verstehen.

Erhöhe mal die Temperatur um 10°C im Raum, sind dann die Werte denn immer noch so? Toleranzen haben nicht nur die verwendeten LEDs
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Do, 28.03.24, 07:36

Ist vollkommen belanglos, da die LED in meinem Beispiel unterhalb ihrer Belastungsgrenze betrieben werden...
MfG: Linuxandy...
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Do, 28.03.24, 08:32

Wenn du meinst .... :roll:

An alle anderen Leser: trotzdem nicht nachmachen! Ist völliger Unsinn.
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Do, 28.03.24, 09:15

Völliger Unsinn wäre, die Kennlinie zu vernachlässigen. Mir ist bewusst das ein Vorwiderstand einfach den Spannungsbereich einer LED sicherer macht, da er einfach nur überschüssige Leistung verbrennt. In diesem Experiment ging es eigentlich nur darum darzustellen, das LED sich sicher in einer Kombination aus Reihen und Parallelschaltung unterhalb ihrer kritischen Werte betreiben lassen. Stelle doch mal Deine Schaltung konkret vor wenn es darum geht 50 oder mehr LED so einfach wie möglich und so sicher wie möglich zu verschalten, ohne den üblichen kommerziellen Quatsch versteht sich...
Siehe hier: https://www.youtube.com/shorts/attJaKcHWC0
MfG: Linuxandy...
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Do, 28.03.24, 10:40

Völliger Unsinn wäre, die Kennlinie zu vernachlässigen.
Der erste sinnvolle Satz. :lol:
Die Schlussfolgerung im Youtube-Video ist allerdings völliger Blödsinn.
Tipp: erwärme einfach mal die LED während das Netzteil im Konstantstrommodus läuft. Dazu reicht es bereits, die LED zwischen Daumen und Zeigefinger zu halten und die angezeigte Vorwärtsspannung zu beobachten. Du wirst dann feststellen, dass die Vorwärtsspannung abnimmt, was am negativen Temperaturkoeffizienten der LED liegt.
Ein sinnvoller sicherer Betrieb von LEDs mit Konstantspannung ist deshalb nicht möglich.
Stelle doch mal Deine Schaltung konkret vor wenn es darum geht 50 oder mehr LED so einfach wie möglich und so sicher wie möglich zu verschalten, ohne den üblichen kommerziellen Quatsch versteht sich...
Die Reihen-Parallel-Schaltung von LEDs ist ein uralter Hut, der z.B. in starren LED-Modulen mit Konstantstrombetrieb verwendet wird.
Beispiel:
https://www.leds.de/products/linearz-56 ... tarr-38853
Hier sind die 48 LEDs in 8P6R verschaltet, also 6 Parallelschaltungen von 8 LEDs in Reihe.
Solche Module werden grundsätzlich mit LEDs aus der gleichen Charge bestückt. Innerhalb einer Charge können die Unterschiede in den Vorwärtsspannungen vernachlässigt werden.
Stammen die LEDs aus unterschiedlichen Chargen, gelten die Angaben im Datenblatt. Die Vorwärtsspannungen können dann durchaus erheblich voneinander abweichen (z.B. 2,9 V und 3,1 V).
Die Behauptung, dass die Vorwärtsspannungen grundsätzlich nah beieinander liegen, ist also auch völliger Unsinn.

Der Betrieb mit einem Konstantspannungsnetzteil macht weder aus technischer noch aus wirtschaftlicher Sicht irgendeinen Sinn.
Konstantspannungsnetzteile und Konstantstromnetzteile (KSQs) sind sowohl preislich als auch vom Wirkungsgrad her vergleichbar.
Wenn ein Modul bzw. ein Bauteil für konstanten Strom vorgesehen ist, sollte man es auch so betreiben.
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Do, 28.03.24, 11:25

Genau davon sprach ich..! In meinem Experiment verwendete ich völlig baugleiche LED einer Charge, von daher sind die Abweichungen minimal. Spannung und Stromstärke hängen physikalisch voneinander ab, ein Vorwiderstand behebt nicht das Problem der Verschaltung von vielen LED, er bewirkt nur die Reduzierung der Spannung und der Stromstärke und erweitert den Betriebsbereich und mildert die Kennlinie ab. Genau das kann man mit einer präzisen Ansteuerung und Aufteilung der Durchfluss-Spannung bei LED erreichen. Ist die Spannung entsprechend niedrig fließen nur wenige mA welche sich dann auch noch aufteilen über die gesamte Matrix. Diese beiden Größen lassen sich mit Konstantspannungsmodulen und Labornetzgeräten absolut präzise einstellen. Wenn man LED im unkritischen Bereich betreibt, sind denen Umgebungstemperaturen egal. Alles ausgiebig getestet und gemessen. Außerdem bei Kosten von 2 Cent pro Stück, hält sich der Verlust in Grenzen sollte mal eine defekt werden. Allerdings habe ich das bei sicheren Betrieb noch nie beobachtet. Entscheidend ist, was an jeder einzelnen LED anliegt, SPANNUNG / STROMSTÄRKE, wie man das erreicht ist physikalisch (fast) ohne Belang... :D :D :D
MfG: Linuxandy...
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Do, 28.03.24, 11:45

Letzte Frage:
Welchen Sinn sollte die Verwendung von so vielen bedrahteten Billig-LEDs machen bzw. welche Anwendung sollte es dafür geben?
Benutzeravatar
Linuxandy
User
User
Beiträge: 14
Registriert: Di, 26.03.24, 16:02

Do, 28.03.24, 11:52

Die Sinnhaftigkeit liegt im Auge des Betrachters. Es geht einfach nur um das technische Verständnis mehr nicht. Fertig von der Stange kann jeder, dabei hat man aber nichts gelernt oder verstanden. Schöne Ostern...
MfG: Linuxandy...
Antworten