Konstantstromquelle und Spannung

[grange]

Hey Leute, bin blutiger Anfänger und bitte daher gleich mal um Nachsehen
In den letzten Wochen habe ich mich in die Thematik eingelesen und ein paar Versuche auf meinem Breadboard gemacht. Nun bin ich auf ein Verhalten gestoßen, das ich mir nicht erklären kann. Und zwar habe ich eine KSQ mit 20mA bestellt, diese versuchsweise an mein Labornetzteil angeschlossen und letztendlich dann eine weiße Led (20mA, 3.2V) angeschlossen. Soweit so gut, alles wie erwartet. Auch wenn ich mehrere LEDs in Reihe schaltet, verhält sich alles wie erwartet.

Ich weiß, dass von Parallelschaltungen bei KSQ abzusehen ist, habe aber auch damit experimentiert. Habe 20 LEDs parallel angeschlossen und sehe am Netzteil immer noch 0,02A. Der Strom teilt sich auf aber ich kann mir nicht vorstellen, dass die 20mA-LEDs mit 1mA noch leuchten. Sie werden dunkler aber leuchten immer noch.
Weiters fällt die weiße 3,2V led aus, sobald ich eine rote 1,9V parallel schaltet. Mit dem Multimeter messe ich dann auch eine geringere Spannung als bei nur einer weißen oder mehreren weißen parallel.

Mir gehts nur ums Verständnis. Wieso kommt nur soviel Spannung an, wie am kleinsten Verbraucher abfällt? Ich tu mir ein bisschen schwer mit der korrekten Nomenklatur, daher bitte nicht auffressen wenn Begriffe falsch verwendet werden oder ein grundsätzlicher Irrtum besteht.

Vielen Dank für die Hilfe und die Antworten
LG grange

[jguther]

Was Du beobachtet hast, ist völlig normal und auch so zu erwarten.

Bei der Parallelschaltung von LEDs verteilen sich die 20mA in der Tat auf alle LEDs. Es gibt KEINEN Mindeststrom bei LEDs - ich habe selbstgebaute Taschenlampen, die leuchten im Auszustand mit 30 Mikroampere als Nachtlicht.

Wenn alle LEDs die gleiche Durchlassspannung haben, bekommt jede von den 20 LEDs genau 1 mA ab. Da die Durchlassspannungen wie alles im Leben gewisse Toleranzen (Unterschiede) aufweisen, bekommt eine LED um so mehr vom Kuchen ab, je niedriger ihre Durchlassspannung ist.

Machen wir dazu ein Beispiel, der Einfachheit halber nur mit 2 LEDs:

Wir nehmen mal an, die erste braucht 3,01Volt, damit 10mA fliessen, die zweite braucht vielleicht nur 2,99Volt, damit 10mA fliessen. Wenn Du die beiden parallel schaltest, liegt an beiden immer die exakt gleiche Spannung an. Wenn Du die Parallelschaltung jetzt an Deiner 20mA KSQ betreibst, stellen sich vielleicht 3,00 Volt ein, und insgesamt fliessen 20mA. Durch die erste LED fliessen aber nur 8mA (geschätzt, denn die 10mA würde sie ja erst bei 3,01V erreichen). Durch die zweite LED fliessen die restlichen 12mA, denn bei 2,99V würden ja schon 10mA fliessen, und wir haben jetzt ein bisschen mehr, nämlich 3,00V.

So versteht man auch, warum alle weissen LEDs ausgehen, wenn man eine rote LED parallel schaltet. Die rote LED braucht nur etwa 1,6V, damit 20mA fliessen. Also stellt die KSQ diese 1,6V ein. Wenn die Spannung höher wäre, würden ja mehr als 20mA fliessen, und das macht die KSQ nun mal nicht. 1,6V ist aber viel zu wenig für die weissen LEDs - sie gehen aus. Bei denen liegt nämlich die Schwellenspannung (die Spannung, wo ein Strom anfängt, zu fliessen), zwischen zwei und drei Volt, da tut sich bei 1,6V noch gar nichts.

Alles klar?

[grange]

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Dass LEDs keinen Minimalstrom haben, ist eigentlich logisch, habe ich aber nicht bedacht. Solange die Durchlassspannung erreicht ist...klar.

Der zweite Teil ist jetzt auch klar. Habe nicht verstanden wie die KSQ regelt. Deine Erläuterung macht aber perfekt Sinn

D.h. ueblicherweise nimmt man pro parallelem Strang eine eigene KSQ und hängt an jede so viele LEDs wie es die maximale Spannung erlaubt (natuerlich abzueglich Reserve - in meinem Fall ~20V). Nur sollte ich 20mA LEDs nicht mit einer 20mA KSQ betreiben, richtig? Also grundsätzlich sollte man sowohl beim Led-Strom als auch bei der Netzteil-Spannung rund 20% Reserve einplanen.

Gut, dass ich erstmal Billig-LEDs besorgt hab. Da tuts dann auch nicht weh, wenn sie als (erwartetes) Resultat eines Experiments abtauchen

Vielen Dank nochmal für die Hilfe!

[Borax]

Nur sollte ich 20mA LEDs nicht mit einer 20mA KSQ betreiben, richtig?

Doch. Für genau diesen Strom sind sie ja spezifiziert. Die meisten 20mA LEDs (außer extra Low-Power) vertragen auch 25-30ma. Da sind die 10-20% Reserve schon dabei. Bei der KSQ muss nur der Spannungsbereich passen.
Einfache KSQs kann man sehr leicht selbst bauen (kosten dann nicht mal 0.5€ pro Stück). Siehe: viewtopic.php?f=31&t=7920&start=0
Beim Netzteil ist es anders Wenn es ein Konstantspannungsnetzteil ist, dann sollte man dem nicht den maximalen Strom abverlangen sondern eben nur ca. 80%. Bei einem 5V 1A Netzteil also maximal etwa 800mA. Bei einem Konstantstromnetzteil sollte man dagegen den Spannungsbereich nicht voll ausreizen. In diesem Fall wird zwar das Netzteil normalerweise nicht überlastet, aber es stellt ggf. nicht mehr den vollen angegebenen Strom zur Verfügung.

[grange]

Alles klar, dankeschön!