LEDs an Wechselspannung (Fahrrad)

Tommy · Di, 02.10.07, 11:06

Ich habe da mal so eine Frage, ich glaube das ihr das alle wisst, aber ich weiß es nicht:
Kann man LEDs an Wechselspannung schließen, z.B.: am Fahrrad hat man vom Dynamo 6 Volt Wechselspannung, kann man dort ganz einfach ein Ultrahelles weißes LED mit einem Widerstand dranschließen, oder gibt es da irgendetwas zu beachten???

Danke schon mal im vorraus

Sailor · Di, 02.10.07, 11:25

Da die LED´s keine hohe Rückwärtsspannung vertragen, muss mindestens noch eine Diode dazukommen. Die LED wird dann aber stark flimmern vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Zur Fahrradbeleuchtung dfindest Du schon einige Trööts. Einfach "Fahrrad" oben links in der Forensuche eingeben.

Gib uns mal die Daten der LED (Spannung und typischer Strom), und erzähl, was Du genau machen möchtest, dann können wir auch mehr dazu sagen.

Herzlich Willkommen im Forum!

Tommy · Di, 02.10.07, 17:39

Ich wollte mein Hinterlicht etwas verstärken, weil man es kaum sieht, weiß auch nicht warum, dazu man es besser sehen kann ein 2 Volt LED mit dem typischen Strom von 20 mAH mit einem Widerstand von 200 Ohm betreiben.

Der Dynamo erstellt ja dann eine Wechselspannung von ca. 60 Herz, sieht man das überhaupt so schnell wie das flimmern würde???

UnregisteredGuest · Di, 02.10.07, 18:05

Tommy hat geschrieben:Ich wollte mein Hinterlicht etwas verstärken, weil man es kaum sieht, weiß auch nicht warum

Schonmal den Dreck weggewaschen? ^^
Wenns ein älteres Rad ist, könnte auch der Kunststoff vergilbt sein.
Verkratzt?

Beatbuzzer · Di, 02.10.07, 18:14

Tommy hat geschrieben: Der Dynamo erstellt ja dann eine Wechselspannung von ca. 60 Herz, sieht man das überhaupt so schnell wie das flimmern würde???

die frequenz hängt von der drehzahl der dynamowelle ab, also von der geschwindigkeit die du fährst.
bei niedrigen (10km/h) wird mans noch deutlich flackern sehn.

Sailor · Di, 02.10.07, 21:46

Wie Beatbuzzer schon geschrieben hat: Die Frequenz ist stark abhängig von der der Geschwindigkeit, mit der Du fährst. Davon hängt ja die Drehgeschwindigkeit des Dynamos ab, und die Drehgeschwindigkeit bestimmt die Frequenz.

Wenn die Glühlampe drin bleibt kannst Du folgendes machen: eine Diode, ein Widerstand von 150 Ohm in Reihe.

Wenn Du hinter der Diode noch einen Elektrolytkondensator von ca. 470 µF, 16 Volt, gegen Masse anschließt, wird das Flackern stark unterdrückt und die LED leuchtet auch im Stand noch etwas nach. Natürlich geht auch ein Kondensator mit kleinerer oder größerer Kapazität. Er muss halt noch ins Gehäuse passen.

Das Ganze sieht dann so aus:

: LED-Ergänzung Fahrrad.png (2.55 KiB) 17122 mal betrachtet

lediger · Di, 02.10.07, 23:15

Oder noch viel einfacher:
Einfach zwei LEDs antiparallel (also verschieden gepolt) einbauen. Damit hast du mehrere Fliegen mit einer Klappe geschlagen:
- Wenn die eine LED aus ist ("negative" Spannung), dann leuchtet die zweite
- Dadurch wird natürlich auch das Flackern "verdoppelt" und damit schneller nicht mehr wahrnehmbar
- Die "Ausbeute" ist besser, da jede Halbwelle in Licht umgewandelt wird (und im Gegensatz zu Gleichrichtern keine (zusätzlichen) Verluste entstehen)

Tommy · Mi, 03.10.07, 09:10

Geht es denn auch wenn man das so macht???
Und leuchtet das LED dann auch noch kurz weiter???
Bild

lediger · Mi, 03.10.07, 16:00

Vom Grundprinzip geht das.
Folgende Punkte solltest du jedoch noch ändern:
1. Der (bzw. ein zweiter) Widerstand muss noch zwischen Kondensator und LED. Sonst entlädt sich der Kondensator schlagartig über die LED.
2. Der Kondensator muss wohl etwas größer werden (Goldcap). Da muss dann zusätzlich auf die maximal zulässige Spannung geachtet werden (hängt vom jeweiligen Kondensator ab). Bei den 1F-Typen meist 5V5. Die kann z.B. über Dioden in der Speisung passieren (pro Diode gehen 0V7 ab).

Ich habe selbst eine solche Schaltung in Betrieb. Dabei nur einen Widerstand (nach dem Kondensator) und so bemessen, dass ich maximal 20mA Strom habe. Dieser sinkt aufgrund der Spannung am Kondensator, wenn der Generator nicht mehr läuft und die LED geht langsam aus. Leuchtdauer >> 5 Min.

Tommy · Mi, 03.10.07, 20:50

Wie kann man die Ampere die fließen denn regulieren, und was bedeutet die Volt zahl auf dem Kondensator, ist das die Spannung die er danach abgibt???, brauch der dann nicht auch schon wenn er sich aufläd schon die Spannung die da drauf steht???
Kann mir das bitte jemand mal möglichst genau ausführlich erklären???

THX schon mal im Vorraus

Sailor · Mi, 03.10.07, 21:02

Für die LED´s ist der Strom wichtig. Die Spannung stellt sich dann automatisch ein, wenn der Widerstand stimmt. Der Widerstand reguliert das Ganze.

Der Kondensator muss unbedingt zwischen Diodenbrücke und Widerstand und darf nicht zwischen Widerstand und LED angeschlossen werden.

Die Voltzahl auf den Kondensatoren gibt die Höchstspannung an, die sie vertragen. In Deinem Fall sollten es 16 Volt sein.

lediger · Mi, 03.10.07, 22:31

Sailor hat geschrieben:Für die LED´s ist der Strom wichtig. Die Spannung stellt sich dann automatisch ein, wenn der Widerstand stimmt. Der Widerstand reguliert das Ganze.

Der Kondensator muss unbedingt zwischen Diodenbrücke und Widerstand und darf nicht zwischen Widerstand und LED angeschlossen werden.

Die Voltzahl auf den Kondensatoren gibt die Höchstspannung an, die sie vertragen. In Deinem Fall sollten es 16 Volt sein.

Für diesen Spannungsbereich gibt es jedoch keine Goldcaps. Dadurch reduziert sich dann die "Nachleuchtdauer" entsprechend.
Ich habe daher zur Erhöhung der Nachleuchtdauer den Widerstand etwas höher als notwendig gewählt. Der geringere Strom hat keinen so hohen Einfluss auf die Helligkeit der LED.
Als "normales" Fahrlicht habe ich dann noch 2x2 LEDs vor dem Kondensator (und gegen diesen mit einer Diode angesperrt). Darüber hinaus wird die Eingangsspannung (nach dem Gleichrichter) durch eine Zenerdiode "auf 6V2 "abgeregelt".

: Ruecklicht.gif (7.48 KiB) 17004 mal betrachtet

Sailor · Do, 04.10.07, 07:12

Damit hast Du ab der D1 die gleiche Schaltung, die ich zunächst als Einfachschaltung vorgeschlagen habe.

Durch die Graetz-Brücke als Gleichrichter werden allerdings beide Halbwellen genutzt. Dafür sind für die "Nachleucht-LED" drei Dioden im Kreis, was zu einem Spannungsabfall von über 2 Volt führt. Von daher ist Dein Widerstand für die "Nachleucht-LED" schon recht hoch. Da ist wohl der Kompromiss zwischen Nachleuchtdauer und Helligkeit maßgebend (150 Ohm ist heller, leuchtet aber nicht so lange nach, 330 Ohm ist nicht ganz so hell, leuchtet aber länger nach).

Der Schutz durch die Zener-Diode ist daher in erster Linie für die 4 Beleuchtung-LED´s.

Wenn der 1 F Goldcap gegen einen 1000 µF Elektrolytkondensator für 16 Volt ausgetauscht wird, sind auch die Spannungsprobleme, die der Golcap verursacht, weg.

Je nach verfügbarem Platz kann die Kapazität des Kondendensators natürlich vergrößert werden, um die Nachleuchtdauer zu erhöhen (oder 2 Kondensatoren parallel geschaltet werden).

Ansonsten halte ich Deine Schaltung komplett mit LED´s (natürlich) für besser als eine Glühobst-/LED-Kombination.

Tommy · Do, 04.10.07, 08:21

Ich hab jetzt noch mal eine Frage zu den Widerständen:

Wenn man eine Stromquelle mit z.B. 6 Volt hat, und ein LED mit 3,1 Volt und 20 mAH dann braucht man doch eigentlich einen 145 Ohm Widerstand, oder? Und wieviel Strom Fließt dann zu dem LED??? 20 mAH???
und wenn man einen schwacheren Widerstand nimmt, fließt dann mehr Strom oder mehr Spannung???

Und wieviel Strom fließt wenn man ein LED ohne Widerstand anschließt???
fließt dann mehr Strom???

Sailor · Do, 04.10.07, 08:36

Der Strom, der durch die LED fließt, wird vom Widerstand bestimmt. Die LED selbst kann den Strom nicht begrenzen.

Das hängt mit der Kennlinie der LED zusammen.

Dabei gilt: ein größerer Widerstand lässt weniger Strom fließen, ein kleinerer Widerstand lässt mehr Strom fließen.

Allerdings ist der Strom, der durch die LED fließt nicht gleichbedeutend mit der Helligkeit der LED. 10 % weniger Strom bedeutet nicht auch 10 % weniger Helligkeit und 10 % mehr Strom bedeutet nicht 10 % mehr Helligkeit.

Grundsätzlich ist für den Betrieb von LED´s der Strom zu beachten: Bei richtig eingestelltem Strom (also dem richtigen Widerstand) stellt sich die Spannung automatisch ein, der Rest der Spannung fällt über dem Widerstand ab.

Eine über dem Nennstrom betriebene LED verliert erheblich an Lebenserwartung!

Eine LED ohne Schutz (Widerstand oder Konstantstromquelle) zu betreiben, führt zum sehr schnellen Tod der LED, weil der Strom nicht begrenzt wird. Daher auch der Hinweis oben, dass dier Widerstand unmittelbar an die LED muss, sonst entlädt sich der Kondensator ohne Strombegrenzung über die LED, was zu deren Zerstörung führt.

Tommy · Do, 04.10.07, 08:56

Achso läuft das dann, also desto weniger Ohm der Widerstad hat, desto mehr Strom bekommt das LED.
Jemehr Ohm der Widerstand hat, desto weniger Strom bekommt das LED, stimmts?

Sailor · Do, 04.10.07, 08:59

Ja, so stimmt es.

Vielleicht hilft Dir die Grafik hier weiter.

Da muss ich noch ne bessere Grafik einstellen ...

lediger · Do, 04.10.07, 18:35

Sailor hat geschrieben:Damit hast Du ab der D1 die gleiche Schaltung, die ich zunächst als Einfachschaltung vorgeschlagen habe.

Durch die Graetz-Brücke als Gleichrichter werden allerdings beide Halbwellen genutzt. Dafür sind für die "Nachleucht-LED" drei Dioden im Kreis, was zu einem Spannungsabfall von über 2 Volt führt. Von daher ist Dein Widerstand für die "Nachleucht-LED" schon recht hoch. Da ist wohl der Kompromiss zwischen Nachleuchtdauer und Helligkeit maßgebend (150 Ohm ist heller, leuchtet aber nicht so lange nach, 330 Ohm ist nicht ganz so hell, leuchtet aber länger nach).

Der Schutz durch die Zener-Diode ist daher in erster Linie für die 4 Beleuchtung-LED´s.

Wenn der 1 F Goldcap gegen einen 1000 µF Elektrolytkondensator für 16 Volt ausgetauscht wird, sind auch die Spannungsprobleme, die der Golcap verursacht, weg.

Je nach verfügbarem Platz kann die Kapazität des Kondendensators natürlich vergrößert werden, um die Nachleuchtdauer zu erhöhen (oder 2 Kondensatoren parallel geschaltet werden).

Ansonsten halte ich Deine Schaltung komplett mit LED´s (natürlich) für besser als eine Glühobst-/LED-Kombination.

Die Kombination Zenerdiode (+ D1) dient (nur) dem Schutz des Goldcap, damit dieser keine zu hohe Spannung erhält. Ohne Goldcap (bzw. dessen max. zulässiger Spannung) könnte man die Z-Diode weglassen.
Die Diode D1 dient darüber hinaus nocg dazu, den Kondensator nur über eine LED zu entladen -> längere Leuchtdauer).

Zur Sinnhaftigkeit eines Goldcaps vs. eines kleineren Elkos stellt sich mir nur die Frage der gewünschten (Nach-)Leuchtdauer. Mit dem Goldcap (1F = 1000mF = 1000000µF) komme ich auf einige wenige Minuten. Wenn der Elko kleiner ist, reduziert sich die Leuchtdauer wesentlich.
Man kann diese zwar über die höhere Spannung wieder verlängern. Dann sollte man aber eher eine Verdoppelungsschaltung aufbauen, statt eine Brückengleichrichters.

Sailor · Do, 04.10.07, 19:11

Natürlich können wir gerne weiter optimieren, so langsam macht mir die Fahrradgeschichte immer mehr Spass!

Das soll dann der Tröötersteller bestimmen. Zunächst war ja nur die Frage nach einer LED zusätzlich zum Birnchen - jetzt entwickeln wir das perfekte Fahrrad - Rücklicht!

Tommy · Fr, 05.10.07, 08:56

Was ist denn eine Verdoppelungsschaltung???

Und welchen Kondensator soll man nehmen wenn er nur etwas nachleuchten soll???

Sailor · Fr, 05.10.07, 10:32

Spannungsverdoppler-Schaltungen bestehen aus Dioden und Kondensatoren.

Näheres findest Du z.B. hier.

Für den von Dir beabsichtigten Zweck ist sie aber nicht notwedig.

Für Deine Anforderung an den Kondensator: je größer der Kondensator (in µF) ist, desto länger ist die Nachleuchtdauer der LED´s.

Das Problem liegt in der mechanischen Größe des Kondensators, denn die wächst auch mit der Größe in µF (der Kapazität) und der Spannungsfestigkeit.

Da die Platzverhältnisse im Rücklicht arg eingeschränkt sind, nimmst Du den, der mechanisch (also von der Dicke und der Länge) passt. Die Spannungsfestigkeit sollte 16 Volt sein.

Wenn es Dein Rücklicht zulässt kannst Du auch zwei oder mehr Kondensatoren des gleichen Typs parallel schalten, um die Kapazität zu vergrößern. In der Parallelschaltung von Kondensatoren werden die Kapazitäten einfach addiert.

Sailor · Sa, 06.10.07, 14:40

Ich habe in diesem Trööt (zweite Seite) mal eine Schaltung eingestellt, die für mich der "idealen Fahrradbeleuchtung" nahe kommt.

Da kann der Teil für die Rückleuchte (mit oder ohne Bremslicht) auch separat aufgebaut werden.

Tommy · Do, 18.10.07, 17:09

welche art von kondensatoren soll man denn gebrauchen, dass das LED weiterläuft, also Goldcap oder was für einen auch immer???

Sailor · Do, 18.10.07, 19:42

Wenn Du sicherstellst, dass die Spannung über dem Kondensator nicht über 5,5 Volt ansteigt, kannst Du den Gold-Cap nehmen. Wegen der bedeutend höheren Kapazität leuchtet damit das Rücklicht erheblich länger nach.

Beachte dazu auch die Erläuterungen im oben angegebenen Trööt.

Tommy · Fr, 19.10.07, 20:58

aber ein Dynamo hat ja 6V´, ist das schlimm???