Widerstand von LEDs

  • Hallo,


    ich habe noch einige Fragen zum Verständnis der Funktionsweise von LEDs in elektrischen Schaltungen.


    1. Da das UI-Diagramm von LEDs ja keine Gerade ist, ändert sich der ohmsche Widerstand in Abhängigkeit der Spannung, die an der LED abfällt, richtig?
    2. Wenn ich nun an eine grüne LED, die normale mit 2 Volt und 20 mA betrieben werden sollte, eine Spannungsquelle (5V, max. 40mA) anschließe und keine Widerstände in der Schaltung verbauen, fallen ja die ganzen 5V bei der LED ab (wenn man die Kabel vernachlässigt). Wenn nun im UI-Diagramm der LED bei 5V 30mA steht, was heißt das dann? Heißt das, dass dann durch meine Schaltung genau 30mA fließen? Oder fließen die vollen 40mA, weil die Schaltung keinen Widerstand hat?
    3. Was passiert, wenn ich zwei LEDs (2V, 20mA und 3V 20mA) in Reihe schalte (ohne Vorwiderstand)? Ist der Stromfluss dann 20mA oder 40mA?


    Viele Grüße
    Christoph

  • Hallo,


    zu Frage drei. Bei einer Reihenschaltung bleiben deine 40mA bis zur letzten erhalten. Je nach LED kann das zum früheren Ableben führen. Die Spannung sollte danach auf 0 abgefallen sein. Miss doch einfach mal durch, dann hast du das Ergebniss doch.


    Korrigiert mich bin auch ein Neuling. -.-

  • 1. Die Spannung ändert sich durch den durchfließenden Strom. Das ist - vor allem wenn der Strom verstärkt zu fließen beginnt - leichter zu beschreiben. Deshalb spricht man bei LEDs von 'strombestimmten' Bauteilen und betreibt sie nicht mit Konstantspannung sondern mit Konstantstrom.
    2. Eine grüne LED mit 2V und 20mA wird niemals angelegte 5V überleben, denn der Strom der da fließen würde wäre gewaltig. Schau' Dir nochmal genau die Kennlinie an: Ab wahrscheinlich 10mA oder sogar früher schon hat eine geringe Spannungsänderung eine gewaltige Stromänderung zur Folge. Das heißt dass bei der 2,5-fachen Spannung NICHT der 2,5-fache Strom fließen wird, sondern ein Vielfaches. Und zwar recht kurze Zeit.
    3. Aufgrund von Bauteiltoleranzen und Innenwiderstand der Spannungsquelle ist das Ergebnis so nicht vorhersehbar. Es kann, muß aber nicht funktionieren. Wenn es funktioniert fließen idealerweise 20mA. Oder ein bißchen mehr, oder ein bißchen weniger. Wenn der Spannungsabfall pro LED allerdings geringer ist... Siehe 2.


    [edit] Danke für den Hinweis bei Punkt 2, zongo. Da waren die Finger mal wieder schneller als der Gedanke. Ist korrigiert und Korrektur kursiv gemarkert!
    Colgade: Tja, der Vorstellungsthread wurde ja nicht gezählt. ;)

  • Vielen Dank schonmal für die Antworten :)


    Ich fasse zusammen.
    Ich habe eine Spannungsquelle mit X Volt, die maximal Y mA liefert.
    Daran schließe ich z.B. einen ohmschen Widerstand mit A Ohm sowie eine LED (B Volt, C mA) an.


    Dann gilt:
    1. Ich sollte A so wählen, dass es (X-B)/C entspricht
    2. Wenn B > X und C > Y, brauche ich keinen Vorwiderstand (und die LED weniger als bei optimaler Helligkeit leuchten)
    3. Wenn X = B und Y >> C, dann geht meine LED entweder kaputt (wenn ich keinen Vorwiderstand verwende) oder nicht an (wenn ich einen Vorwiderstand verwende, also A > 0, da dann dort viel Spannung abfällt).


    Außerdem kann man allgemein sagen:
    4. Wenn an einer LED eine höhere oder niedrigere Spannung abfällt, so ist das primär mal egal. Wichtig ist nur, dass die richtige Menge Strom durchfließt (i.d.R. 20mA)
    5. Es kann sein, dass an einer LED 100 V abfallen, aber nur 20mA durchfließen.
    6. Die Quellen (Batterien, Arduino-Board über USB), die meine elektrischen Schaltungen mit Strom/Spannung versorgen, sind Konstantspannungsquellen, nicht aber Konstantstromquellen.
    7. LEDs können nicht mit Konstantstromquellen betrieben werden, wenn diese deutlich mehr als 20 mA liefern.


    Sorry für die vielen Fragen, aber ich will das Thema wirklich verstehen!
    Stimmen meine Schlussfolgerungen oder habe ich es doch noch nicht verstanden?


    Liebe Grüße

  • habe nicht alles gelesen, aber...

    7. LEDs können nicht mit Konstantstromquellen betrieben werden, wenn diese deutlich mehr als 20 mA liefern.

    ...stimmt schonmal nicht, denn das kommt auf den Typ der Led an. Es gibt welche, die nurbis 20mA spezifiziert sind aber eben auch welche für 3000mA

  • Abgesehen davon gibt es fertige KSQ für alle möglichen Stromstärken. Ob 20mA oder 1.5A oder gar noch höher. Dazu passend gibt es auch LEDs. Ich habe hier eine die mit 33V und 1,5A spezifiziert ist.
    Je leistungsfähiger (teurer) eine LED, desto eher wird eine KSQ verbaut werden.


    Mit anderen Worten: Die KSQ muß zur LED passen.


    Bitte schreibe Deine andere Fragen nochmal und verwende statt X und Y doch einfach U, I, R und so weiter. Du kannst auch gerne Indizes dafür verwenden (z.B. I(LED) oder im Idealfall ILED)

  • Punkt 7 macht Sinn. Hier nochmal der Rest in einer hoffentlich besser verständlichen Form:


    Gegeben:

    • Spannungsquelle (USQ, ISQ_max)
    • Damit verbunden: ohmscher Widerstand (R Ohm) sowie eine LED (ULED, ILED) an.


    Dann gilt:
    1. R sollte (USQ-ULED)/ILED entsprechen
    2. Wenn ULED > USQ und ILED > ISQ_max, brauche ich keinen Vorwiderstand (und die LED wird weniger als bei optimaler Helligkeit leuchten)
    3. Wenn USQ = ULED und ISQ_max >> ILED, dann geht meine LED entweder kaputt (wenn R = 0 ist, ich also keinen Vorwiderstand verwende) oder nicht an (wenn R >> 0 ist, ich also einen großen Vorwiderstand verwende, da dann dort viel Spannung abfällt).


    Außerdem kann man allgemein sagen:
    4. Ob an einer LED eine höhere oder niedrigere Spannung abfällt, so ist das primär mal egal. Wichtig ist nur, dass maximal ILED durchfließt
    5. Es kann sein, dass an einer LED 100 V abfallen, aber nur 20mA durchfließen.
    6. Die Quellen (Batterien, Arduino-Board über USB), die meine elektrischen Schaltungen mit Strom/Spannung versorgen, sind Konstantspannungsquellen, nicht aber Konstantstromquellen.

  • 2. Wenn ULED > USQ und ILED > ISQ_max, brauche ich keinen Vorwiderstand (und die LED wird weniger als bei optimaler Helligkeit leuchten)


    Auch nicht so ganz richtig. Es braucht nur ULED > USQ zu sein. Wenn ILED > ISQ_max dann wird das Netzteil ja überlastet.


    Zu 3.: Kann, muß aber nicht sein. Es haben schon so manche Leute HP-LEDs an dem 3,3V-Ausgang eines PC-Netzteils direkt ohne Vorwiderstand betrieben.


    Zu 5.: Wenn 100V an einer LED abfallen, dann sollte man mal nachschauen ob diese nicht inzwischen ein schwarzes Klümpchen ist. ^^