LED Widerstandsrechnung - bitte um Korrektur

[domreuter]

Hallo zusammen

meine Frau hat mir mal wieder batteriebetriebene Lichterketten zum Umrüsten auf Netzteile "über den Zaun geworfen". Damit habe ich schon eine gewissen Erfahrung, allerdings bin ich bisher immer bei der ausgelieferten Spannung geblieben und habe die im Batteriefach verbauten Widerstände weiterverwendet. Da ich dismal aber die Eingangsspannung von 3V auf 4,5V erhöhen möchte (soll mit bestehenden 4,5V-Lichterketten an einem Netzteil betrieben warden), musste ich etwas messen und rechnen.

Daher bitte ich für folgende Überlegungen und Rechnungen darum, dass mal jemand (Günni?) korrekturliest, damit ich meine LEDs nicht schlachte:

LED Lichterkette aus 10 parallel geschalteten warmweißen SMD-LEDs, Batteriefach für 2 AAs, also 3V, kein Vorwiderstand verbaut (hat mich schwer verwundert, hatte ich kürzlich schon mal bei einer Lichterkette - vermute, dass da der Leitungswiderstand der Anschlussdrähte genutzt wird)
gemessen 100 mA, also 10 mA je LED
Heißt für mich 10 LEDs à 10mA bei annähernd 3V
Widerstandsrechner im Netz ergaben dafür einen Widerstand von 15Ohm in die Zuleitung (oder 10 Widerstände à 150Ohm vor jede einzelne LED, was aber durch die Bauweise nicht möglich ist)

Danke und Grüße

Dominik

[günni]

Moin Dominik,

1,5V / 100mA = 15 Ohm

Alternativ habe ich für Dich ein 3V-Netzteil.

[domreuter]

Hallo Günni,

vielen Dank für die schnelle Rückmeldung, auch wenn Du es nicht explizit erwähnst, nehme ich das mal als Bestätigung für meine Gerdanken zur Parallelschaltung.

Ich habe Netzteile, die man u.a. auf 3V einstellen könnte, es geht aber darum, diese Lichterketten mit anderen 4,5V-Ketten an einem Netzteil zu verwenden, das ich mit mehreren Ausgängen ausgestattet habe. Außerdem ist die Zuleitung, also das einzige Element der Lichterkette, die als Widerstand in Frage kommt, so kurz, dass sich der Leitungswiderstand nach meinen Recherchen unter 1Ohm bewegen müsste. Dabei ist mir nicht ganz wohl. Zum einen scheint es mir sehr wenig, zum anderen muss ich die Leitung deutlich verlängern, und bei einem so geringen ursprünglichen Widerstand verändert sich der Widerstand relative gesehen sehr stark, wenn ich 20cm um 1-2m verlängere, habe ich einen Ausgangswiderstand von 15Ohm, ist die relative Veränderung durch 2m Leitung bei weitem geringer. (Mag sein, dass ich damit einem Denkfehler aufsitze, aber dann bleibt immer noch die Mischbarkeit mit anderen 4,5V-Ketten...)

Danke nochmal und Grüße

Dominik

[günni]

Moin Dominik,
dass Du Lichterketten mischen willst, habe ich mir fast gedacht.
Deshalb auch das Schaltbild vom 3V Netzteil.
Da Du jedoch über 4,5V Gleichspannung schon verfügst, kann der Elko als auch der Brückengleichrichter entfallen. Die 2m zusätzliche Zuleitung kannst Du als Vorwiderstand ignorieren.

[domreuter]

Moin Günni,

naja, der Vorteil des Netzteils (ein Spannungsregler + 2 Widerstände) gegenüber einem einfachen Widerstand erschließt sich mir noch nicht ganz (Hm, weniger Verlustleistung? Aber mit 0,15W je Kette kann ich ganz gut leben...)

Wenn die Zuleitung nicht als Ersatzwiderstand in Frage kommt - kannst Du mir sagen, wie eine Lichterkette ohne Widerstand funktioniert, ohne dass die LEDs abrauchen? Das Batteriefach ist aus transparentem Kunststoff, es ist deutlich zu sehen, dass kein Widerstand darin ist, auch an anderer Stelle der Leitung ist keener zu erkennen. 10 LEDs, parallel geschaltet, mit 20cm Zuleitung an einem Batteriefach für 2 AAs, also 3V.

Habe auch noch eine weitere, die ohne Widerstand mit einem 4,5V-BAtteriefach kam, diese habe ich an ein 4,5V-Netzteil gehängt. Hat jetzt tagelang geleuchtet, ohne dass die LEDs sichtbar Schaden genommen hätten...

Grüße

Dominik

[günni]

Moin Dominik,
mit der Zuleitung meinte ich Deine zusätzliche Zuleitung.
Der Spannungsregler soll nur eine Alternative aufzeigen.
Meine Frau hat auch solche Lichterketten, allerdings kann ich zur Zeit
keine Messungen machen. Ich bin in einer Klinik.

[Datterich]

Als Besucher oder als Patient?????


Gute Besserung + alles Gute!
Datterich

[domreuter]

Moin Günni,

hoffe es ist nichts Ernstes und wünsche schnelle Genesung. Danke, dass Du Dir trotz allem Zeit für meine Bastelei genommen hast

Viele Grüße

Dominik

[günni]

Moin,
als Patient. Danke für die Genesungswünsche.

[wzimmermann]

Hallo Dominik,
dass die LEDs die 3V ohne Vorwiderstand überleben, liegt daran, dass eine weisse LED eine Durchlassspannung von 3,2V hat. Bleibt man unter dieser Spannung, dann haut auch der Strom nicht nach oben ab. Man ist also so im Bogen vom Übergang in das fast senkrechte Stück der Diodenkennlinie.
Wenn man mehr anlegt, dann muss die Spannung, die über den 3,2V liegt, an einem Widerstand abfallen.
Die LEDs sind also parallel geschaltet, was man eigentlich nicht macht, da sich die mit der kleinsten Durchlassspannung den grössten Strom nimmt. Das gilt aber nicht bei den 3V sondern erst ab den 3,2V. Das ist der Widerstand (Steigung der Kurve bei der Spannung) der LED noch relativ hoch. Das wird auch bei anderen LED Anwendungen so gemacht. So LED-Schlüsselanhänger sind da ein gutes Beispiel. Da wird eine LED auch direkt mit einer 3V-Knopfzelle verbunden und sie überlebt das aus oben genannten Gründen. Mit einer anderen LED-Farbe geht es in die Hose, da z.B. gelbe LEDs ca. 2V Durchlassspannung haben und da schon der volle Strom aus der Batterie fliessen würde.
Das lässt sich anhand eines Datenblattes leicht erkennen.
Ich würde den LEDs also in ihrer Parallelschaltung nach wie vor nur 3V zukommen lassen.
Dazu würde ich mal den Strom messen, den die Kette bei Batteriebetrieb aufnimmt. Wenn man dann die Differenz zwischen den neuen Versorgungspannung und der alten nimmt (hier also 1,5V) und durch den Strom teilt, dann bekommt man den Widerstand. Wenn man den Strom und die 1,5V malnimmt, dann bekommt man die Leistung was er verbraten muss. Macht beispielsweise bei 10 LEDs parallel mit ca. 15mA Strom 150mA Gesamtstrom und 1,5V Differenz zur neuen 4,5V Quelle also 10 Ohm Widerstand. Die Leistung beträgt ein Viertelwatt.
Kommt jemand auf andere Werte?
Gruß
Wolfgang Z.

[domreuter]

Moin Wolfgang,

danke für die Erklärung zum fehlenden Widerstand, in diese Richtung hatte ich noch gar nicht gedacht. Zu diesen LEDs habe ich logischerweise auch kein Datenblatt, da ich die Lichterkette schon fertig gekauft habe. Daher habe ich auch auf die Parallelschaltung keinen Einfluss.

Wie ich weiter oben schon geschrieben habe, habe ich 100mA für die gesamte Kette ermittelt, werde also 15Ohm-Widerstände verbauen. Damit komme ich auf 0,15W, die der Widerstand "verbraten" muss.

Viele Grüße

Dominik

[wzimmermann]

Hallo Dominik,
das mit dem Datenblatt habe ich allgemein für weisse und auch blaue LEDs gemeint. Wenn man sich da eins anschaut, dann sieht man diese Werte bzw. Kurven in dem Bereich.
Gruß
Wolfgang Z.