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Thema: LED mit Kondenstaor nachleuchten lassen

  1. #1
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    LED mit Kondenstaor nachleuchten lassen

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    Hallo an alle,

    ich würde gerne eine LED (diese hier: vom Conrad) mit einem parallel geschaltetem Kondensator (diesem: vom Conrad) nachleuchten lassen, d.h. wenn ich die Batterie abklemme, soll die LED noch 1 - 2 Sek nachleuchten und dann langsam ausgehen.

    Mein Kondensator hat 3300µF und verträgt max. 6,3 Volt, wollte daher mit 6Volt arbeiten. Meine LED verbraucht 20mA bei max. 2,1 Volt.

    Die Leistung, die der Kondensator aufnehmen kann, habe ich wie folgt ausgerechnet:

    W = 1/2 C * U²
    W = 1/2 * 3300 * 10^-6 * 6²
    W = 59400 * 10^-6
    W = 59,4 mW
    (Müsste es nicht heißen P = 59,4 Milliwatt (mW)? - Bei Wikipedia und auch in dem Buch "Bauelemente vom Vogel-Verlag" finde ich nur W = ...)

    Meine LED verbraucht 2,1V*0,02A = 42mW

    Also müsste die LED noch ca. 1,5 Sek. nachleuchten bzw. nach 1,5 Sek komplett aus sein.

    Den Widerstand habe ich wie folgt errechnet:
    Betriebsspannung: 6 Volt, Strom: 20mA => 300 Ohm


    Kann man das so in die Praxis umsetzten oder habe ich Fehler gemacht? Im Simulator läuft es so, wie ich es gern hätte... aber Theorie und Praxis unterscheiden sich ja meistens gravierender, als einem lieb ist...
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken bildschirmfoto-untitled__circuit__-_ktechlab.png  

  2. #2
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    Was hast du da für n Simulator benutzt?
    Dein Problem wird folgendes sein: der Spannungs- bzw. Stromverlauf nimmt über die Zeit beträchtlich ab. Schau dir das am besten mal über die Zeit in nem geeigneten Simulator (PSPICE oder sowas) an, dann siehst was ich meine. Da die LED aber einen bestimmten Mindeststrom braucht um überhaupt zu leuchten, wird die recht früh wieder ausgehen...
    Darüber hinaus dürfte die Einheit, die du bei deiner obigen Berechnung rausbekommst mJ und nicht mW sein. Was du da berechnest ist die im Kondensator gespeicherte Energie, und keine Leistung.

    MfG
    Daniel
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  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von micky_ficky
    Was hast du da für n Simulator benutzt?
    kTechLab für Linux

    Zitat Zitat von micky_ficky
    Dein Problem wird folgendes sein: der Spannungs- bzw. Stromverlauf nimmt über die Zeit beträchtlich ab.
    Jetzt wäre interessant, was "über die Zeit" genau heißt Denn mehr als 1 bis 2 Sekunden soll die LED eh nicht nachleuchten.

    Zitat Zitat von micky_ficky
    Schau dir das am besten mal über die Zeit in nem geeigneten Simulator (PSPICE oder sowas) an, dann siehst was ich meine.
    Also unter kTechLab läuft die Simulation, so, wie ich es gern hätte... Werde es mir aber auch noch mal mit PSPICE angucken (das Programm läuft glücklicherweise dank WINE unter Linux).

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Hi,

    ist ja ein Zufall. Hab heute mit dem Sohn von Bekannten das Experiment gemacht - allerdings mit anderen Parametern.

    Bei mir: Versorgungsspannung 12V, Vorwiderstand 470Ohm. C=470mikroF. Nachleuchtzeit ca. 1sek.

    Zur Berechnung des Widerstandes muß die Spannung, die an der Diode abfällt, abgezogen werden. Also 6V - 2V (bei Standart LED) macht 4 Volt. Die 4 Volt fallen an dem Widersand ab und werden durch den Sollstrom von 20mA geteilt. Macht also einen Widerstand von 200Ohm.

    Bei der Berechnung der Nachleuchtzeit kann ich nicht helfen. Versuch es einfach. Besorg Dir viele Kondensatoren. Die kann man dann auch parallel schalten um die Kapazität zu erhöhen.

    Gruß
    Searcher
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  5. #5
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    Hallo!

    Die Spannung an dem Kondensator fällt exponentiell ab. Für Schätzungsrechnungen könnte man aber zur Vereinfachung einen linearen Abfall annehmen und danach, falls nötig, experimentiell korrigieren.

    MfG

  6. #6
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    Bei einem reinen Widerstand als Last fällt die Spannung exponentiell ab. Wenn man die LED mit konstanter Spannung nähert, fällt der Strom exponetiell ab, die Spannung der LED bleibt sozusagen als Grundspannung bestehen. Der Strom geht also nicht wirklich plötzlich aus, sondern es wird kontinuierlich immer dunkler. Die Zeitkonstante ist dann R*C. Bei 3.3 mF und 300 Ohm also etwa 1 s. Nach 5 s halt man dann aber immer noch etwa 1% der Helligkeit.

    Wenn man die Diode mit der echten Kennlinie nimmt, wird der Abfall später noch etwas langsamer als in der Näherung mit konstanter Spannung. Durch die leicht fallende Spannung steht nämlich immer noch etwa extra Ladung zur verfügung.

  7. #7
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    Dann vielen Dank für die Antworten! Jetzt weiß ich, dass ich meine Schaltung in die Praxis umsetzen kann

    Ob der Simulator (kTechLab) richtig funktioniert, werde ich dann in Kürze berichten können

  8. #8
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    Das Problem das dabei entsteht wird sein: 1% des Stroms ist nicht 1% der Helligkeit. Ich weiß es leider nicht mehr genau - kommt auch auf die LED an- aber unter 80% des Sollstroms glimmt die LED nur noch, und zwar mit sehr geringer Helligkeit. Deswegen dimmt man LEDs ja auch nicht mit Widerständen sondern mit PWM Schaltungen (was bei dir eher schwierig wird).
    Du wirst einen gewissen Nachleuchteeffekt sicherlich hinbekommen, und der wird besser je größer dein Kondensator ist. So schön wie bei ner kleinen Glühlampe isser aber nicht. Kommen Glühlampen auch in Frage?

    Was ich mit "über die Zeit" meine ist am besten mit folgendem Bild zu verstehen:

    Das Bild gilt für einen Kondensator der erst geladen und dann über einen Widerstand kurzgeschlossen wird. Wie gut zu sehen ist fällt der Strom schnell stark ab. Wies nun mit einer LED aussieht kann ich dir nicht genau sagen, aber nicht elementar anders.

    Zur Simulation: deine Simulation dürfte eine statische sein. Guck mal ob du auch eine Simulation des Stroms über die Zeit hinbekommst, dann siehst genauer was passiert.

    MfG
    Daniel
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Hi,

    hatte ich gestern noch vergessen. In Deiner Simulation wird über der Diode eine Spannung von 788mV gemessen. Das sieht eher nach einer normalen Si-Diode aus und nicht nach einer LED. Bei Standart LED müßten dort ca. 2V gemessen werden. Im Simulator müßtest Du die Diode gegen eine "richtige" Standart LED tauschen falls der Simulator die vorrätig hat. Oder die Werte der Diode irgendwie (kenne den Simulator nicht) anpassen.

    Ich kann übrigends nicht die Links zu den Bauteilen öffnen. Dort wird mir immer als Fehler angezeigt, daß der Warenkorb nicht geöffnet werden kann.

    Gruß
    Searcher
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  10. #10
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    Die modernen LEDs, vor allem die mit größerer Effizienz haben über einen sehr großen Strombereich eine zum Strom proportionale Lichtstärke. Bei den billigen LEDs findet man vor allem selten ausführliche Datenblätter.
    Die alten LEDs vor 30 jahren hatten da mehr Probleme (unter z.B. 20%), aber bei 80% Strom gabs auch damals schon etwa 80% der Helligkeit.

    Eine helle LED kann auch bei 1 µA Strom noch sichbar bleiben.

    Glühbirnen haben da ein größeres Problem. Da wirds unter 80% des Strom schon recht dunkel.

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