Überlegungen zur LED im Auto/unstabilisierten Netzgeräten

[zuBBu]

Da ich immer mal wieder im Forum was über das betreiben von LEDs an schwankenden Betriebsspannungen lese, schreibe ich mal einen kleinen Beitrag hierzu (Achtung extrem trockene Theorie ):

Folgendes Problemem wird öfters im Forum angesprochen schwankende Betriebsspannung der „12Volt“ im Auto bzw. das von unstabilisierten Netzgeräten (also nur Trafo, Gleichrichter und Kondensator, ohne Spannungsregelung)

Da einige sich scheuen den Mehraufwand einer Konstantstromquelle anzutun, sei es aus Kostengründen oder auch mangelndem Know-how hier anhand von einem Beispiel im Auto wie man das elegant umgehen kann.

Als Rechenbeispiel dient eine Standard LED mit folgenden Daten, 3,1V Betriebsspannung , 20mA Typ. Strom, 30mA max. Strom.

Betriebsspannung im Auto, 12Volt aus dem Akku, während der Fahrt durch die Lichtmaschine 13,8Volt (ältere Autos) 14,4Volt neuer Autos.



Rechnet man den Vorwiderstand für eine einzelne LED an 12Volt aus:

R=U/I (12Volt-3,1Volt) / 0,02A = 445Ohm , man nimmt den Normwert 470 Ohm.

Da der Vorwiderstand etwas größer ist als geplant rechnen wir mal aus wie viel Strom eigentlich fließen sollte:

I=U/R (12Volt-3,1Volt) / 470Ohm = 18mA

Jetzt kommt der Fall mit den 14,4 Volt :

I=U/R (14,4Volt-3,1Volt) / 470Ohm = 24mA

Also arbeitet die LED bei 12Volt mit 18mA und bei 14,4volt mit 24mA, also alles ist im grünen Bereich.





Rechnet man den Vorwiderstand für drei LEDs in Reihe (wird oft so gemacht) an 12Volt aus:

R=U/I (12Volt-(3x3,1Volt)) / 0,02A = 135Ohm , man nimmt den Normwert 150 Ohm.

Da der Vorwiderstand etwas größer ist als geplant rechnen wir mal aus wie viel Strom eigentlich fließen sollte:

I=U/R (12Volt-(3x3,1Volt) / 150Ohm = 18mA

Jetzt kommt der Fall mit den 14,4 Volt :

I=U/R (14,4Volt-(3x3,1Volt)) / 150Ohm = 34mA

Also arbeiten die LEDs bei 12Volt mit 18mA und bei 14,4volt mit 34mA, somit ist schon klar das man sich nicht wundern braucht wenn hier die Betriebsdauer sich extrem verkürzt, bzw. bei billigen Exemplaren sich in einem kurzen Aufleuchten während der Inbetriebnahme äußert.


Faxit:
Wollte nur mal mit dem Beispiel aufzeigen das man mit ein wenig Überlegen sich oft viele Probleme sparen kann, und im obigen Fall die Lebensdauer stark verlängert. Klar hat man den Mehraufwand das die LEDs jede einzeln einen Vorwiderstand brauchen, aber ich denke wenn die Bastelei lange hebet, entschädigt das bestimmt den Aufwand.


grüßle zuBBu, hoffe dem einein oder anderen mit dem Beitrag geholfen zu haben

[Neo]

nur das der maximale Strom bei 20maA light und nicht bei 30mA

und das viele LEDs 20mA schon 2.9-3V erreichen


aber man kann deine ergebnisse ja auch so ausdrücken :
Je höher der widerstand destoweniger Auswirkungen haben spannungsschwankungen

[zuBBu]

nur das der maximale Strom bei 20maA light und nicht bei 30mA

Falsch, der Typ. Strom ist 20mA, nicht der maximale, einfach mal ein paar Datenblätter durchsehen. Kurzzeitig vertragen LED peaks von 100mA. 30mA sind der Maximale Dauerstrom den man nicht überschreiten soll.

und das viele LEDs 20mA schon 2.9-3V erreichen

die Spannung spielt doch in diesem Beispiel eigentlich kaum eine Rolle, ich schrieb doch Rechenbeispiel, ist doch klar das man die Werte für seine LED speziell einsetzen muss.

zubbu

[Neo]

in welchem datenblatt den bitte ?

[Fightclub]

@neo: geh bei 5mm leds oder so im unteren kästchen in der beschreibung auf das einblenden, da steht der peak drin, sind echt 100mA habs grad noch gesehn

[Doc_McCoy]

Danke fürs gelungen How².
Ich habe auch noch nie die mA ausgerechnet, wann der Grenzwert überschritten ist...
Werde ich dann wahrscheinlich öfter mal machen müssen.

[zuBBu]

in welchem datenblatt den bitte ?

Oh man, heute mit dem falschen Fuss aufgestanden?

Es ist einfach so das eine Typische 0815 5mm LEd zum Leuchten etwa 20mA braucht, das ist der Typische Wert zum Leuchten. Dann gibt es nocht die Absoluten Grenzwerte, z.b. unter Grenzwert 5-10mA (da fängt sie an zu Leuchten) und dann gibt es noch den oberen Grenzwert, wie gesagt ich rede hier von einer Standard LED, der bewegt sich so um 30-40mA an dem es anfängt das die LED schaden nimmt. Peakstörme sind weitaus höher, 100mA und mehr was eine Standard LED verträgt, interesant für PWM Anwendungen.

5mm LED standard von Osram
Seite 3 Grenzwerte z.B.: Strom 40mA

Aber ich seh durch deine Fragestellungen, Beiträge das du nicht wirklich verstanden hast um was in meinem Beitrag gegangen ist. sorry.

grüßle zuBBu

[Neo]

verstehe das bitte nicht falsch
ich habe nur auf der lumironix Seite leider noch nie Datenblätter gesehen

und zu dem 20mA oder 30mA
ich kann nur einfach nicht verstehen wieso immer alle ans absolute Limit gehen wollen
mit nur 5mA weniger Belastung lebt die LED doppelt so lange und durch niedrigeren Betriebsstrom steigt auch noch die Effizienz

Oh man, heute mit dem falschen Fuss aufgestanden?

nein es gab nur kein kaffee

[zuBBu]

nein es gab nur kein kaffee

na das ist auf jeden fall ein Grund für schlechte Laune

ich kann nur einfach nicht verstehen wieso immer alle ans absolute Limit gehen wollen

Na genau darum habe ich den Beitrag geschrieben, das man das mt ein wenig Überlegung umgehen kann.

ich habe nur auf der lumironix Seite leider noch nie Datenblätter gesehen

Da bin ich auch etwas entäuscht, klar sind die Angaben unter der LED schon ok, aber das orginal Herstellerdatenblatt wäre doch einiges besser, Kundenfreundlicher?

Ansonsten ist es schon so vor 15Jahren gewesen (1. Lehrjahr), das eine LED mit 20mA gerechntet wird, da brauch ich nicht mal ein Datenblatt.

[Nicore]

R=U/I (12Volt-3,1Volt) / 0,02mA = 445Ohm , man nimmt den Normwert 470 Ohm

0,02ma? Sollte das nicht 20mA heissen bzw. 0,02A?

Ich nehm ja nun auch immer 3 LEDs und einen Widerstand.
Aber dabei gehe ich etwas höher ran, sprich bei z.B. 3 roten einen 470 Ohm
Widerstand. Und die sind immernoch extrem hell.

[zuBBu]

@Nicore

Danke, habst verbessert.

[Nicore]

Okay! Mal was anderes wegen der Spannung von 14,4 Volt.
Bei meinem Auto bzw. bei dieser Baureihe ist der Maximalwert
der Lichtmaschine 13,8 Volt. Sollte sie mal mehr Ladespannung
erzeugen ist sie kaputt.

Ab wann spricht man von "neueren Autos" die 14,4 Volt erzeugen?
Welches Modell betrifft das?

[zuBBu]

@Nicore

neu - alt, von einer Grenze kann man nicht sprechen, es ist so das bei modernen Autos mit viel Elektronik die Ladespannung über 14 Volt liegt, man will einfach den Akku im Auto wieder schnell vollbekommen, auch bei Kurzstreckenfahrten, geht natürlich auf kosten des Akkus. Deine 13,8 sind eigentlich so gesehen sehr Akkuschohnend und somit positiv Bei mir sind es gemessene 14,1 Volt.

14,4 ist im übrigen der Theroretische maximale Wert den eine Akku mit diesem Aufbau dauerhaft verkraften sollte, deswegen ist das die Obergrenze.


grüßle zuBBu

[Raver]

Ich hätte hierbei noch ne frage:

Hab bei mir im Auto 4 LEDs (blau, max. 3,6V) in Reihe geschalten.
die laufen jetzt etwa schon 2 wochen, allerdings hab ich ein schlechtes gewissen....
Dachte: 4*3,6V= 14,4V (sollte relativ sicher sein, wegen zu hoher Spannung??)

Kann mir wer sagen in wie fern ich mit Auswirkungen mit den Schwankungen rechnen kann?

[luckylu1]

es treten noch viel höhere impulsspannungen auf, mit ein wenig glück sind die morgen schon kaputt.

die oben gemachte betrachtung ist sehr simplifiziert, im auto könnte man, vorausgesetzt man trägt den ganzen impulsspitzen rechnung und begrenzt diese hinreichend, den strom ohne probleme auf 40 mA festlegen!

der grund für diese überlegung ist recht simpel, ein pkw fährt während seiner gesamten lebensdauer im schnitt etwa
5000h , das entspricht 150 000 Km mit einer durchschnittlichen geschwindigkeit von 30 Km/h! 30% der zeit wird im durchschnitt mit licht gefahren, das ergibt eine betriebszeit für die beleuchtung von 1500h, das sind nur etwa 60
tage, da gehen die leds mit ziemlicher sicherheit nicht kaputt, im winter spielt diese überlastung auf grund der
geringen temperaturen noch eine geringere rolle und im sommer sind es eh weniger nachtfahrstunden, da es länger hell ist. es gilt also immer, erst rechnen, dann posten.^^
da ja bald auch bei hellstem sonnenschein mit licht gefahren werden muss, stimmt diese rechnung dann nicht mehr.
es kommt ja auch unserer umwelt zugute, 0,1 L bis 0,4 L höherer spritverbrauch, die konzerne wirds freuen!
14,4V akkuspannung, cool, dann kochen die mal eben aus, sehr sinnvoll! für den umsatz natürlich! und weil das so prima ist, halten die lampen nur noch die halbe zeit, noch besser!
nach euro-kat 4, kommt dann ein zweiter kat, den konzernen, äh der umwelt zuliebe.

[DnM]

nettes rehcnebeispiel hab ich noch nie drüber nachgedacht da ich kein auto besitze und an die autos meiner eltern net randarf mit m schraubenziehen... und da ich sonst nur stabilisierte netzteil verwende.
wenn es dann doch mal was unstabillisiertes sein muss hab ich für die widerstandsberehcnung imemr die maximal spannung und 20mA genommen aber deine methode ist eigendlich viel besser zuBBu