Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

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Mr. E-Light
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Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Mr. E-Light » Donnerstag 24. Oktober 2024, 11:23

Moin Kollegen,

zu einem englischen Modellbaubideo, in dem der Einbau und Betrieb von (vorverdrahteten) LEDs in Figuren ohne weitere Lötarbeiten und mit minimalem Materialeinsatz Thema war, hat das "Umfärben" von warmweißen LEDs auf Rot zwangsläufig nur suboptimal funktioniert. Verwendet wurden Knopfzellen (3 V), weshalb die Modellbauerin auch nur weiße (und blaue) LEDs hergenommen hat - klingt ja auch logisch, rote 2 V LEDs an 3 V kann so direkt nicht funktionieren.
Oder etwa doch? :shock: In einem Kommentar hieß es dann nämlich (übersetztes Zitat): "Sie können grundsätzlich auch jede (hier speziell gemeint rote - Anmerkung von mir) LED mit einer 3V-Knopfzelle verwenden. Dies liegt daran, dass der Strom, den diese Zellen erzeugen können, von Natur aus begrenzt ist, wodurch die Spannung effektiv selbst begrenzt wird."

Das klingt ja zu schön um wahr zu sein, war mir auch bisher nicht zu Ohren gekommen... Ich habe versucht im Netz mehr dazu zu finden, ein oder zweimal gab es in anderen Foren ältere, ähnliche kurze Anmerkungen, aber vielmehr war da nicht. Außer noch dem Hinweis, dass dieser Effekt eben nur bei Knopfzellen möglich ist, wenn ich hingegen zwei normale 1,5 V Batterien hernehme, werden die LEDs halt doch wie erwartet gebrutzelt. Wobei in den weiteren Antworten (siehe oben) jemand anderes das so allgemein ausgedrückt hat, dass er offenbar auch Standardbatterien mit einbezogen hat.

:arrow: Meine Frage also, stimmt das mit den 3 V Knopfzellen und roten (bzw. anderen) 2 V LEDs? :hm?:

Daraus ergeben sich dann folglich noch Zusatzfragen wie z.B.: Kann man dann rote und weiße parallel an dieselbe Batterie hängen? Kann man dann weiter mehrere LEDs dann an ein und dieselbe Knopfzelle hängen und so z.B. ein Auto mit Scheinwerfern und Schlusslichter für den "mobilen Einsatz" versehen, in dem nur Platz für Knopfzellen sind? (Wie lange eine Knopfzelle das effektiv durchhalten würde, ist dabei jetzt für die eigentliche Frage nicht relevant.) :wink:

Gür die Leute, welche such das Video nicht abschauen, sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die Kontakte der Drähte von den LEDs in den Figuren zu der jeweiligen Knopfzelle über Magnete erfolgt, welche gleichzeitig als Batteriehalter fungieren, jeweils zwei (für die beiden Pole), zwischen denen die Drahtenden eingeklemmt werden (Leitlack kann den Kontakt der Drahtenden mit den Magneten sinnvollerweise noch sichern/festigen). Das alles sitzt dann in der passend gedruckten Basisplatte der Figuren. Das ist aber nicht Thema dieser Frage, wenn auch nicht uninteressant. :wink:
Gruß
Ralf

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Harry » Samstag 26. Oktober 2024, 08:41

"Kann man dann rote und weiße parallel an dieselbe Batterie hängen?"

Nein.
Die rote LED hat eine Durchlassspannung von 2 und etwas Volt. Die weiße braucht aber über 3 Volt. Da die rote LED die Spannung begrenzt, bleibt die weiße dunkel.

Das mit der Knopfzelle könnte klappen, die haben meines Wissens einen recht hohen Innenwiderstand. Aber ob das wirklich praktikabel ist, das weiß ich nicht. Eine Lithium 2035 (Durchmesser 20, Dicke 3,5) hat glaube ich um die 150mAh. Hängt jetzt vom Strom ab, wie lange die hält.

Viele Grüße
Harry

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Mr. E-Light » Samstag 26. Oktober 2024, 18:52

Hi Harry, vielen Dank für Deine Antwort.
Ob praktikabel = sinnvoll oder nicht ist ja wie gesagt erst mal nicht wichtig, ich habe Modelle auch auf 9 V gebaut, um sie gegebenenfalls auch für eine Weile mit einer Blockbatterie "mobil" betreiben zu können; das wird auch als wenig sinnvoll in manchen Foren bezeichnet, funktioniert aber, und nur darum geht es mir erst einmal...

"Könnte klappen" ist allerdings nun auch keine Aussage, auf die man fest bauen kann, sorry.
Da werde ich wohl nicht drum herum kommen, gegebenenfalls rote LEDs für eigene Tests zu opfern. Na ja, ich habe welche, die ich wohl ohnehin sonst nie mehr verarbeitet bekomme, auch wenn ich derzeit mehr US Modelle plane. Aber da kann ich manches nicht umsetzen, weil ich z.B. 4 LEDs nebeneinander in einen vorgegebenen Leuchtbalkenabschnitt packen muss, wofür selbst 0402er zu groß sind, und brauchbare blaue 0201er gibt es bisher nicht (die bräuchte ich nämlich auch dazu, aber die sind viiiiel zu dunkel). Aber das ist ein ganz anderes Thema...

Rote und weiße parallel: Beide Farben lassen sich ja parallen an eine einzige Spannungsquelle hängen, sofern jede Farbe ihren eigenen Vorwiderstand habt. Im Falle der Knopfzelle bedeutet das aber wohl, dass diese Batterie faktisch einen eigenen (anpassungsfähigen) Vorwiderstand automatisch in sich selber mitbringt und damit ein LED-Anschluss gedanklich so behandelt werden muss, als würde die LED hinter einem bereits vorhandenen Vorwiderstand gehängt und somit jede weitere parallel gesetzte bereits hinter eben diesem von der LED mit der kleineren benötigten Spannung festgelegten Vorwiderstand; => alles also nicht mehr nur an eine reine Spannungsquelle? Das setzt aber voraus, dass das mit 3 V Knopfzelle und roter LED ohne zusätzlichen Vorwiderstand auch tatsächlich so funktioniert...
Da beißt sich ein wenig die Katze selbst in den eigenen Schwanz...

Sieht also wirklich so aus, als wäre ich auf eigene Versuche angewiesen.
Gruß
Ralf

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Harry » Sonntag 27. Oktober 2024, 08:02

Moin Ralf,

mit "praktikabel" meinte ich 3 Volte Zelle und KEINEN Vorwiderstand. Das hängt vom Innenwiderstand der Zelle ab, ob das Sinn macht. Auch wenn er so hoch sein sollte, dass die LED keinen Schaden nehmen, sie könnten viel zu hell leuchten. Du hast den Nagel auf den Kopf getroffen: Du musst es selbst ausprobieren.

Mit dem Widerstand in der Zelle hast Du im Grunde recht. Das elektrische Ersatzschaltbild der Zelle sind eine Spannungsquelle und ein Widerstand. Aber die Höhe des Widerstandes ist vermutlich nicht konstant, also abhängig von Belastung und Entladezustand.

Meine einzige sicher Aussage ist daher: rot und weiß parallel klappt nicht, die weiße bleibt dann dunkel.

Viele Grüße
Harry

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Mr. E-Light » Sonntag 27. Oktober 2024, 17:48

Moin Harry,

ach so, das meintest Du mit praktikabel... Aber das genau war ja die Frage. :mrgreen:

Jedenfalls,
Harry hat geschrieben:
Sonntag 27. Oktober 2024, 08:02
Das elektrische Ersatzschaltbild der Zelle sind eine Spannungsquelle und ein Widerstand.
, da wurde wohl was im Physikunterricht vergessen, jedenfalls kann ich mich daran definitiv nicht erinnern. Das besagte Ersatzschaltbild erklärt dann aber so einiges. Nur leider nicht alles, denn der Innenwiderstand (besser gesagt der Widerstandsbereich) einer jeweiligen Knopfzelle ist nur selten irgendwo angegeben. Für eine CR2032 und CR2450 habe ich was gefunden, nämlich bei beiden 0,02-0,1 Würstchen?, wie ein seliger Mathelehrer von uns in so einem Fall zu fragen pflegte, denn die Einheit wurde dort in der Liste schlicht nicht erwähnt. :shock: :? Ich tippe aber mal drauf, dass KOhm gemeint sein dürften. Wie auch immer, das alles mehr oder weniger explizit durchzurechnen, ist mir echt zu kompliziert; ich habe in einem Forum eine recht ähnliche Frage gefunden, da wurde dann wild mit Beispielsrechnungen um sich geworfen und einig, welche nun überhaupt die richtige sei, war man sich auch nicht.

Vielleicht mache ich irgendwann zum Spaß mal ein paar Versuche, ansonsten ignoriere ich dieses Thema und berechne nötige Vorwiderstände einfach mit dem Nennwert der betreffenden Batterien, die ich gegebenenfalls verwenden will. Bisher hat das jedenfalls soweit gut funktioniert.

Und ja, das mit Rot und Weiß parallel hätte mir eigentlich von Anfang an klar sein müssen :oops: :doof: , aber na ja, gelegentlich fällt der Groschen etwas langsamer (von Jahr zu Jahr).... :roll:
Gruß
Ralf

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Harry » Sonntag 27. Oktober 2024, 19:40

Den Innenwiderstand kann man berechnen. Leerlaufspannung messen. Strom bei exakt bekannten Lastwiderstand messen. Aber wie schon gesagt, er dürfte weder konstant noch linear sein.

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Re: Rote LEDs direkt an 3 V Knopfzellen

Beitrag von Mr. E-Light » Sonntag 27. Oktober 2024, 20:59

Klar kann man den berechnen, wenn man lustig ist - aber ich bin halt nicht man. :devil:
Harry hat geschrieben:
Sonntag 27. Oktober 2024, 19:40
Aber wie schon gesagt, er dürfte weder konstant noch linear sein.
Das ist auch so ziemlich das einzige, worin sich (in sogar mehreren verschiedenen Forendiskusdionen) so ziemlich alle einig waren. :wink:

Aber nun ja, ob ich jemals die Fragestellung auch im realen Modellbauleben anwenden wollte, ist eher unwahrscheinlich. Andererseits fallen mir tatsächlich zwei Verwendungsmöglichkeiten ein, nämlich zwei H0 Figuren als - neudeutsch - "stand-alones": Ein Verkehrspolizist mit Blinkgürtel (gab es auch in Westberlin und sogar NRW, wenn auch eher selten), dazu habe ich vor Jahren mal zwei H0 Figuren gebaut, von denen eine an die damalige Leiterin der Polizeihistorischen Sammlung Berlin für den Schreibtisch ging, Bilder sind leider derzeit nicht verfügbar; oder ein moderner Polizist mit Anhaltestab, der wäre für den reinen Batteriebetrieb geradezu ideal... :wink:

Ansonsten habe ich als "Knopfzellenbatteriemodell" einen bestimmten Streifenwagen aus den späten 1990ern geplant: Der untere soll auf diesem Sockel gegen ein praktisch baugleiches Modell mit Blaulicht und Scheinwerfer/Schlusslichter ausgetauscht werden, unten kommen wegen der kleinen 5 V Blinkelektronik zwei größere 3 V Knopfzellen (im Englischen treffend als Münzen-Batterien bezeichnet) in Reihe in der Sockelplatte unter; das sollte funktionieren, wenn auch vermutlich nicht lange, aber das Teil wird ohnehin meistens nur auf einem Glasregal stehen und selten in Betrieb sein...
Gruß
Ralf

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