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Thema: Strombegrenzung ohne Spannungsabfall

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Strombegrenzung ohne Spannungsabfall

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    Hallo zusammen,

    ich hab da mal eine vielleicht...etwas dämliche Frage

    Wenn ich eine LED mit einer größeren Spannung betreibe als sie verträgt, kann ich problemlos den Widerstand dazu berechnen. Versorgungsspannung - Nennspannung der LED / Strom = Vorwiderstand.
    Beispiel:
    5V - 2,7V = 2,3V
    2,3V / 20mA = 115Ohm

    Wenn ich nun jedoch eine Spannungsquelle habe, die der gewünschten Spannung entspricht (z.B. die Versorgungsspannung auf die LED mit 2,7V anpasse), so wäre das ja
    2,7V - 2,7V = 0V
    0V / 20mA = 0 Ohm

    Wie kann ich in so einem Fall per Vorwiderstand eine Strombegrenzung berechnen?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    7.551
    .. etwas dämliche Frage .. eine LED .. betreibe .. Spannungsquelle .. die der gewünschten Spannung entspricht .. Wie .. Vorwiderstand .. berechnen?
    Die Frage ist garnicht so dämlich. Du könntest sie Dir selbst beantworten mit einem regelbaren (Labor-)Netzteil mit Strom- und Spannungsanzeige. Wenn Du damit langsam die Spannung z.B. von 0V hochdrehst kommst Du mal an den Wert bei dem der Strom von nahezu null einen kleinen Sprung macht und die LED anfängt zu leuchten - noch recht dunkel. Spannung hochdrehen - die LED wird immer heller und verbraucht mehr Strom = lässt mehr Strom durch. Wenn Du über Deinen zulässigen Wert (vorsichtig) weiter drehst wird die Stromaufnahme weiter steigen, meist wird die LED dann auch heller. Du hast sozusagen die LED der Kennlinie entlang gefahren. Beispiel hier. Du könntest die Werte in ein Diagramm eintragen und bekommst so die (Strom-Spannungs-) Kennlinie der LED; sie läuft ähnlich wie die von normalen Dioden. Umwelteinflüsse, insbes. die Temperatur, haben einen gewissen Einfluss auf diese Geschichte.

    Erklärung: die LED benimmt sich sozusagen wie ein spannungsabhängiger NICHTlinearer Widerstand.

    Fazit : Wenn Du eine bestimmte, konstante Spannung an der LED anlegst - z.B. die Nennspannung (was immer das auch bedeutet) - dann regelt Dir der physikalische Effekt der die Kennlinie bewirkt den Strom durch die LED ohne Dein weiteres Zutun - und ohne Rechnen.

    VORSICHT beim Bestimmen der Kennlinie. Oberhalb der Nennspannung besteht die Gefahr, dass die LED z.B. durch Überhitzung z.B. ihre Kappe absprengt. Es besteht die Gefahr von Verletzungen insbes. von Augenschäden.
    Geändert von oberallgeier (21.01.2016 um 09:32 Uhr) Grund: Sicherheitshinweis
    Ciao sagt der JoeamBerg

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Zitat Zitat von Cysign Beitrag anzeigen
    Wie kann ich in so einem Fall per Vorwiderstand eine Strombegrenzung berechnen?
    Du hast das schon gemacht und 0 Ohm stimmt. Ich habe in solchen Fällen aktiven Vorwiderstand (quasi KSQ) mit einem p-n-p Transistor verwendet, weil er niedrigen Spannungsabfall Ut fast 0 hat:
    Code:
                       Ut
                   |<------|
                   |       | Ic
                   v       v -->
           +----------   ---------+
           |     A    v /     A   |       Ui = UL + Ut
           |     |    ---     |   |
          /+\    |     |      |   |       Ic = ß * Ib
         (   )   |    .-.     |   V ->
          \-/  Ui|   || |Rb   |UL -            Ui - Ube
           |     | Ib|| |     |   |       Rb = --------
           |     |   v'-'     |   |               Ib
           |     |     |      |   |
           +-----------+----------+       P = Ut * Ic
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Der Transistor muß natürlich ausreichend gekühlt werden.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Cysign Beitrag anzeigen
    Wie kann ich in so einem Fall per Vorwiderstand eine Strombegrenzung berechnen?
    Das geht eben nicht!

    Vor allem wenn du auch noch die Toleranzen mit einbeziehst.

    Wenn du im Datenblatt nachsiehst, stehen die 2.7V unter typisch.
    Angegeben ist dann noch ein Bereich, z.B. 2.4V-3.0V.
    Es kann also sein, dass deine LED, je nachdem ob sie am Dienstag oder am Donnerstag fabriziert wurde und abhängig von der Chiptemperatur, nur schwach an 2.7V leuchtet oder viel mehr als 20mA zieht.

    Hinzu kommt noch, dass deine 2.7V auch nicht 2.7000V sind, auch hier findest du Angaben im Datenblatt des Spannungsregler. typischerweise stimmt die Nominalspannung auch nur auf +/-3%, liegt also zwischen 2.619V und 2.781V. Ach hier hängt sie Spannung vom Exemplar und der Temperatur ab, hinzu kommt noch die Abhängigkeit vom Laststrom.

    Hinzu kommt noch, dass die LED einen Innenwiderstand hat, welcher in Serie zu deinem Vorwiderstand liegt.

    Grundsätzlich muss man 4 Berechnungen durchführen:
    1. Mit den typischen Spannungen und dem gewünschten Strom den Widerstand berechnen. Damit bestimm man dann den nächstgelegenen Widerstands-Normwert.
    2. Dann mit dem Normwert und den typischen Werten nachrechnen, wo man zu liegen kommt.
    3. Den Strom bei maximaler Spannung, kleinster Vorwärtsspannung an der LED und dem kleinsten Widerstandswert (Der Widerstand hat auch eine Toleranz). Hier erhält man den höchsten Strom
    4. Minimale Spannung, maximale Vorwärtsspannung der LED und maximaler Widerstandswert. Da wirst du dann feststellen, dass deine LED nur glimmt.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

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