Frage von malabhau, 114

Frage zur Reihenschaltung von LED`s?

Nehmen wir mal an ich habe eine 9V Batterie, eine LED mit 3V und 0,02A dann müsste ich einen Widerstand von ca 300 Ohm nehmen richtig? 9V - 3V = 6 6 / 0,02 = 300 Ohm Wenn ich nun 2 LEDS nehme müsste ich dann rechnen 9V - 6V ( 3V für jede LED) = 3V 3V / 0,02A = 150 Ohm? Oder wie wird das gemacht? Denn wenn ich 3 LEDs in Reiheschalter wird das Licht schwächer als wenn ich 2 in Reihe schalte ( Der Widerstand ist gleich geblieben von 300 Ohm). Hoffentlich könnt ihr helfen. Ich verstehe das gerade nicht.

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 35

> 3V / 0,02A = 150 Ohm?

Korrekt. Der Vorwiderstand hat die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass immer ungefähr 20 mA fließen - auch dann, wenn Deine Batterie ganz frisch ist und 9,5V hat oder wenn Du eine LED erwischt hast, die nicht 3 V, sondern nur 2,9 V beim Nennstrom braucht.

Damit ist auch klar: mit 3 LEDs funktioniert das Verfahren nicht mehr. Und mit nur einer LED funktioniert es, verschwendet aber 2/3 der Batterieleistung am Vorwiderstand.

Wenn die Batterie auf 8 V abgesunken ist, wird die eine LED kaum dunkler, aber die 2 hintereinandergeschalteten merklich dunkler. Da gibt es dann Konstantstrom-Schaltungen mit einem Transistor, die auch bei 7 V Batteriespannung noch die volle Helligkeit liefern.

Antwort
von ThomasJNewton, 25

Es gibt grundlegende Arten von Lampen, und von Stromverbrauchern allgemein.

Bei normalen Glühbirnen incl. Halogen- ist der Widerstand konstant, oder sinkt sogar mit steigender Temperatur.
Das ganze ist stabil, eine bestimmte Spannung erzeugt einen bestimmten Strom, und damit eine bestimmte Leistung.

Bei anderen ist es anders, und dazu gehören m.W. nicht nur Rohren etc., sondern auch LED-Lampen.
Auch Blitze. Denn der Stom erhöht die Leitfähigkeit, und in Bruchteilen einer Sekunde schaukelt sich das auf.

Deswegen haben Röhren und LED Regelschaltungen, die Luft nicht. Da blitzt es halt, oder nicht.

Was du herausbekommst, wenn du mehere LEDs mitsamt Regelung in Reihe schaltest, mag praktisch kein Problem sein.
Theoretisch ist es aber schon ein paar Gedanken wert.

Und wenn ein Ohmscher Widerstand dein einziger Regulator ist, muss er auch der Dominator sein, also anteilig viel Leistung verschwenden.

Kommentar von TomRichter ,

> mehere LEDs mitsamt Regelung

Eine LED ist erstmal ein Bauteil für einige wenige Cent, welches durch irgendeine äußere Regelung mit konstantem Strom versorgt werden muss.

Am Vorwiderstand muss nur dann viel Leistung verbraten werden, wenn große Schwankungen der Eingangsspannung ausgeregelt werden sollen. Die Spannung an der LED ist über den nutzbaren Bereich hinweg nahezu konstant - und abhängig von der Farbe der LED.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Ja schade, ich dachte, da gäbe es intelligentere und energiesparendere Lösungen.

Kommentar von TomRichter ,

Natürlich gibt es die - und es gibt auch fertige Bauteile, um eine Glühlampe in der Taschenlampe zu ersetzen. Die haben neben der LED auch die ntelligentere und energiesparendere Lösung mit eingebaut. Aber die liegen dann näher bei 10 Euro als bei 10 Cent.

Selber löten kommt natürlich deutlich billiger - aber niemals so billig wie ein simpler Vorwiderstand.

Antwort
von electrician, 39

Richtig gedacht:

  • 1 LED (3V/20mA) + 1 Widerstand 300 Ω (6V/20mA) = 60 mW Nutzleistung (Licht) und 120 mW Verlustleistung (Wärme)
  • 2 LED (6V/20mA) + 1 Widerstand 150 Ω (3V/20mA) = 120 mW Nutzleistung (Licht) und 60 mW Verlustleistung (Wärme)


Eine dritte LED in Reihe geht nicht, weil dann (rein rechnerisch) keine Spannung mehr für den Vorwiderstand bleibt - und dieser muss vorhanden sein, um den Strom einzustellen.
Bei 1,5V/20mA-LED z.B. könntest Du 5 Stück in Reihe schalten (= 7,5 V), am Vorwiderstand müssten dann die restlichen 1,5 V abfallen.
Macht 1,5 V : 0,02 A = 75 Ω.

Antwort
von Modem1, 50

Ich nehme für solche Experimente einen Einstellwiderstand der hier 1 KOhm oder 500 Ohm groß sein sollte. Dieser wird erst auf seinen größten Wert gestellt und langsam verkleinert bis sich der gewünschte Lichteffekt einstellt.

Antwort
von malabhau, 57

Also müsste ich eventuell garkein Widerstand einbauen? Oder ein geringeren also z.B 150 Ohm bei 2 LED´s?

Antwort
von Chefelektriker, 48

Vor jede LED einen Widerstand und dann alle LED + Widerstand parallel schalten.

Kommentar von TomRichter ,

funktioniert - aber bei maximaler Batterieverschwendung.

Kommentar von Chefelektriker ,

HÄ? Das mußt Du mal erklären.

Kommentar von electrician ,
  • 1 LED (3V/20mA) + 1 Widerstand 300 Ω (6V/20mA) = 60 mW Nutzleistung (Licht) und 120 mW Verlustleistung (Wärme)
  • 2 LED (3V/20mA) + 1 Widerstand 150 Ω (3V/20mA) = 120 mW Nutzleistung (Licht) und 60 mW Verlustleistung (Wärme)

Also macht es Sinn, möglichst viele LED in Reihe zu schalten, solange der Strangstrom durch einen Vorwiderstand eingestellt wird.

Kommentar von electrician ,

Tippfehler, es sollte heißen: 2 LED (6V/20mA)

Kommentar von Chefelektriker ,

Nach Deiner Rechnung hat die LED nur Lichtleistung,keine Verlustleistung, die produziert aber auch Verlustleistung.

Wieviele LED kannst Du denn sicher mit Deiner Reihenschaltung betreiben?Was passiert, wenn eine LED leitend durchbrennt?

Dann verabschiedet sich die andere LED auch, sicherer Betrieb, negativ.Für jede LED immer einen eigenen Vorwiderstand nehmen.

Kommentar von TomRichter ,

> Was passiert, wenn eine LED leitend durchbrennt?

Wie oft hast Du das schon erlebt bei einer LED, die innerhalb ihrer Spezifikation betrieben wurde?

Davon abgesehen: Ob ich eine oder zwei LED ersetzen muss, ist gleich viel Aufwand. Falls es sich um teure Hochleistungs-LEDs handelt - da ist ein Vorwiderstand ohnehin nicht die Methode der Wahl.

Kommentar von Chefelektriker ,

Eine teure Hochleistungs-LED kannst Du nicht mit 9V betreiben, nur davon steht da nichts.

Kommentar von electrician ,

Natürlich hat auch die LED Verluste. Darum geht's aber doch gar nicht, sondern um den garantierten(!) Verlust durch die Widerstände. In der Elektronik ist man bestrebt, Verluste so gering wie möglich zu halten.

Stell Dir mal vor, wieviel Energie eine 200er LED-Lichterkette (3V/20mA) verschwendet, wenn sie nicht aus einer gemischten Schaltung an z.B. 24 V bestehen würde:

21 V x 0,02 A x 200 = 84 W garantierter Wärmeverlust durch die Widerstände! Da brennt der Baum.

Kommentar von Chefelektriker ,

Im Prinzip hast Du recht, nur, stelle Dir mal vor Du hast 24V, OK?

Machst 7 LED in reihe + 1 Widerstand = 24 V, gut. Eine LED verabschiedet sich, Fazit, alle LED sind aus.

Im anderen Fall 7 LED + 7 Widerstände an 24V, gut.Eine LED verabschiedet sich, Fazit, 1tot, 6 leuchten weiter.

Die Verlustleistung ist größer, aber man steht nicht im dunkeln und bricht sich nicht evtl. die Haxen.

Bei LED-Stripes werden zwar meist 3St. in Reihe, aber die dann alle parallel geschaltet, deshalb bekommt man sie so günstig.

Die bessere Sorte, da liegen alle parallel, kosten auch dementsprechend mehr.

Ich habe so eine im Flur im Betrieb, nach 6 Jahren ist noch nicht eine ausgefallen.

Im Arbeitszimmer kleben 3 LED-Stripes unter den Hängeschränken,als Schreibtischbeleuchtung.Jede hat 600LED mal gehabt.Nach nur 2 Jahren sind bereits von jeder "Kette" ca. 60 St. tot.

Bis heute war ich zu faul,die Dinger abzufummeln, um bessere anzubringen.:D

Kommentar von electrician ,

In der gemischten Schaltung - wie sie auch in Stripes angewendet wird - fällt natürlich bei einem Defekt eines Bauteils der gesamte Strang (bzw. das Segment) aus. Aber das Risiko ist doch eigentlich sehr gering, solange man beim Kauf auf Qualität achtet. Und der enorme Energieverbrauch bei einzeln (mit Vorwiderstand) direkt an die Spannungsversorgung angeschlossenen LED ist auf lange Sicht reine Energieverschwendung und belastet den Geldbeutel.

Was defekte Segmente bei Stripes betrifft: Man kann sie an den Trennstellen herausnehmen und ersetzen. Einfach nur die Lötpads halbieren, aneinanderfügen und mit Lot benetzen - wenn's nicht passt, kurze Brücken einfügen. Habe ich selber oft genug gemacht, als ich berufsmäßig diese Dinger konfektionieren musste.

Aber ich stimme dir zu: Man muss erst einmal den Aufraff haben, die Stripes zu reparieren.

btw: Als ich im Theater Hagen bei der Rocky Horror Show als Beleuchter gearbeitet habe, musste ich vor fast jeder Vorstellung einzelne Segmente der Stripes austauschen, weil ein Darsteller diese in der vorangegangenen Vorstellung mit seinen Plateauschuhen zerdeppert hatte. Und das hieß, dass die Reparatur maximal 1 Stunde dauern durfte - länger hat's aber auch nie gedauert.

Kommentar von Chefelektriker ,

Meine Sche i s s dinger sind wasserfest, die kann man nicht so leicht reparieren.Man braucht schon über eine Stunde um das Zeug an einem Lichtband abzuschälen. An 3 St.  über Kopf, gut 3 Std., nein danke. Ständig neue kaufen belastet den Geldbeutel mehr, als die paar Watt.

Kommentar von TomRichter ,

Ich sehe es ja ein .- in dem Fall würde ich auch lieber Energie verschwenden als reparieren.

Expertenantwort
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 52

doch du hast es gut verstanden, deine Rechenweise war richtig.

Wenn du nur 9 V zur Verfügung hast und 3 LED mit jeweils 3 V in Reihe kämen, hättest du ja keine sinngemäße Reserve für den strombegrenzenden Widerstand mehr.

Kommentar von malabhau ,

Also müsste ich eventuell garkein Widerstand einbauen? Oder ein geringeren also z.B 150 Ohm bei 2 LED´s?

Kommentar von PWolff ,

Gar kein Widerstand ist riskant und unzuverlässig. Riskant: Wenn die Stromquelle nur ein wenig mehr als 9 V hat, haben wir nur den Innenwiderstand der Stromquelle als Begrenzungswiderstand. Unzuverlässig: Wenn die Spannung unter 9 V sinkt, leuchten die LEDs überhaupt nicht mehr.

Kommentar von malabhau ,

Auf alle fälle müsste der Widerstand kleiner gewählt werden wenn 2 LEDs oder mehr in Reihe geschaltet sind als einer oder?

Kommentar von realistir ,

Ich habe ausdrücklich erwähnt, es muss einen "strombegrenzenden Widerstand" geben!

Obwohl ich von fehlender Reserve gesprochen habe, hast du das nicht verstanden. Wenn du 3 LED mit jeweils 3 V in Reihe schalten willst, muss die treibende Kraft, sprich Spannung dafür mehr als 9 Volt betragen. Dieses mehr wird benötigt um eine stabilität für den zu begrenzenden Strom zu bewirken. Werden für 3 LED mit jeweils 3 Volt eine 12 V Spannungsquelle genommen, dann kann der Strom durch die Differenz von 12 zu 9 Volt und 0,02 A bestimmt werden.

Es muss also eine Spannungsdifferenz größer 0 vorhanden sein, damit ein strombestimmender Widerstand ermittelbar wird.

Kein Widerstand, keine Strombegrenzung.

Antwort
von thomsue, 47

Die Spannung teilt sich auf die Verbraucher auf und es wird logischerweise dunkler

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