Einfacher Stromkreis mit Diode

versuchsmaus · Anmeldungsdatum: 16.03.2006 Beiträge: 5

Hey Leute,
vielleicht kann mir jemand von euch helfen? Hilfe

Versuche gerade eine kleine Lampe zu konstruieren. Mit gelber Leuchtdiode (keine weiteren Angaben auf Packung). Hab sie direkt an verschiedene Batterien angeschlossen, es klappt aber am Besten mit 2 Stück 1,5V LR1-E90 Batterien (runde, kleine, flache Uhrenbatterien).
Nun meine Fragen:
Wenn ich jetzt einen dickeren und kürzeren Verbindungsdraht nehme oder anstatt 2 z.B. 6 solche Batterien einbaue, wird die Diode dann heller leuchten? Oder besteht die Gefahr, dass mein Leiter oder die Lampe durchbrennt? Wie finde ich den Grenzwert heraus, wo dies gerade noch nicht passiert? Und wie lange wird die Lampe dann mit diesen 2 Batterien leuchten?
Vielen Dank für Eure Hilfe!
Lieben Gruss von der Versuchsmaus smile

Gast

Leuchtdioden sind keine Glühlampen, d.h. man muss sie immer mit Vorwiderstand betreiben.
Also Vorsicht mit größeren Batterien, das zerstört die Leuchtdiode sehr schnell.
Das geht bei kleinen Batterien nur deshalb gut, weil die nicht viel Strom liefern können,
der Widerstand ist sozusagen in der Batterie schon eingebaut.

Gelbe LEDs haben eine Spannung von etwa 2,5 V, fast unabhängig vom Strom. Der maximale Strom
ist so ungefähr bei 20 mA. Wenn man mehrere Batterien hintereinander schaltet muss dann ein
Widerstand in die Leitung, sonst lebt die Leuchtdiode nur sehr kurz.

Gast

Wie hell die LED leuchtet hängt nur vom Strom ab. Wenn du also 6 Zellen hintereinander schaltest, dann gibt das 9 Volt (wenn jede 1,5 V hat). Wenn die LED 2,5 Volt hat bleiben noch 6,5 Volt übrig für den Widerstand, der den Strom bestimmt. Wenn man den Strom mit 20 Milliampere festlegt, dann wäre der Wert des Widerstandes 6,5 Volt geteilt durch 0,02 Ampere, das sind 325 Ohm. Widerstände mit 330 Ohm gibt es zu kaufen, damit geht es genauso gut. Die Lampe leuchtet dann viel länger als mit 2 Batterien, aber nicht unbedingt viel heller, denn das hängt vom Strom ab, den die LED höchstens verträgt. Durch den Widerstand im Stromkreis kann man jetzt aber auch größere Batterien einsetzen ohne die Leuchtdiode damit zu zerstören. Beim Betrieb mit der 9V Batterie aus 6 Zellen muss man aber schon darauf achten, dass die Leuchtdiode nicht verpolt angeschlossen wird, sie leuchtet nur bei einer Stromrichtung und geht kaputt wenn man eine Spannung von mehr als etwa 5 Volt in der falschen Richtung anlegt, also Plus und Minus vertauscht.

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Moin Versuchsmaus und Gäste

Heller leuchten werden die Dioden durch höhere Spannung wohl kaum.
Also eine gewisse Spannung ist zwar nötig aber die einfach dann weiter hochzutreiben bringt glaube ich nicht den Effekt wie bei Glühlampen.

Dein Leiter wird wohl kaum durchbrennen bei einer Diode, selbst wenn du 0,05mm² Leiter nimmst.
Wie schon gesagt Stromaufnahme ist so grob irgendwas bei 20mA je nach Größe der Diode.

Wie du herrausfindest wann deine LED durchbrennt?
nimm dir einen Vorwiederstand und ein Netzgerät ein Plastikschutzschild wär auch net schlecht,
Jetzt Den Vorwiderstand in Reihe zur Diode und Spannung hochdrehen.
Irgendwann gibt es einen Knall und der Kopf der LED wird sich mit einem "Todesschrei" (Lichtblitz) verabschieden.
Nein, ich habe sowas noch nie gemacht.

Aber warum willst du das wissen sie leuchtet durch die höhere Spannung eh nicht heller (Ausser der Todesschrei, der ist heller:-).

Leuchtdioden leuchten ewig.
Also die Leuchtdioden die zu Werbezwecken in einer Papschachtel blicken werden auch per Knopfzelle betrieben und blicken auch ein Jahr danach noch fröhlich weiter.

Also wenn du das genau wissen willst müsstest du die genaue Stromaufnahme messen und dann das in eine Formel einsetzten und das mit den mA/h Wert deiner verwendeten Batterie rauskriegen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Hiho Leutz

Ich hab da mal was aus Wiki rausgesucht:

Eine LED kann nicht unmittelbar an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Eine weiße LED bleibt beim „Betrieb“ mit der Spannung 2,4 V (z. B. zwei Ni-Cd-Akkus à 1,2 V) dunkel. Bei 3 V (z. B. zwei Zink-Kohle-Primärzellen (handelsübliche nichtaufladbare „Batterien“)) erreicht sie gerade 30 % der Nennleistung. Drei Akku-Zellen mit zusammen 3,6 V jedoch steigern die Leistungsaufnahme auf über 150 %, ohne aktive Kühlung fällt die LED nach kurzer Zeit aus.

also tatsächlich die LED wird heller wenn man mehr Strom durchjagt.
Aber der Bereich der Schadensfreien Überlastung ist "relativ" gering.

Bei Glühbirnen meine ich als Übersteuerungswert mal 400% gehört zu haben (also doppelte Spannung, für kurze Zeit ohne das diese Schaden davonnimmt).
Na egal

LED´s werden heller aber übertreibs nicht.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Bitte nehmt einen Vorwiderstand. Siehe oben.
LEDS schliesst man nicht einfach so an eine Spannungsquelle an.

versuchsmaus · Anmeldungsdatum: 16.03.2006 Beiträge: 5

Hey Dieter, dermarkus, schnudl und alle anderen!
Ich danke Euch!!
Jetzt ist mir das Ganze schon viel klarer geworden.

Eines aber noch:
Wenn ich die Diode ohne dazwischen geschalteten Widerstand an eine niedrig-voltige Batterie anschliesse (z.B. 2,5-3V), kommt das aufs Gleiche heraus, wie wenn ich eine Batterie mit 9V und zusätzlichem Widerstand von 325 Ohm benütze, oder nicht? Das Licht sollte ja so gleich hell werden, sofern ich das korrekt begriffen habe.
ABer ist es möglich, dass ich dafür von einer längeren Leuchtdauer profitiere?

Me again,, Versuchsmaus

Gast

Das Problem ist, dass der Strom den die LED verträgt nicht überschritten werden darf,
sonst brennt sie durch. Wenn man die beiden kleinen Batterien mit zusammen 3V durch zwei
'dickere' Zellen mit zusammen ebenfalls 3V ersetzen würde, dann kann der Strom schon zu
groß werden, weil der Innenwiderstand der größeren Zellen niedriger ist als der der kleinen.
Deswegen kann man nur dann ohne Widerstand auskommen, wenn die Batterien klein sind, weil die
nur einen geringeren Strom abgeben können und ihre eigene Spannung dabei der Spannung der LED
anpassen. Ich würde es nicht mit dickeren Zellen probieren, es wird wahrscheinlich die LED
zerstören. Man kann sich das so vorstellen: Bei 2,3 V fängt die LED an zu leuchten, bei 2,5 V
ist sie optimal hell und bei 2,7 V schon brennt sie durch. Eine kleine Batterie schafft die
2,7V aber gar nicht, obwohl sie ohne Strom 3V hat.

Wenn man einen Widerstand in Reihe schaltet (z.B. 330 Ohm bei 9 Volt) dann wird die Batterie
auch viel länger halten. Es müssen aber nicht 9V sein, für andere Spannungen kann man den
Widerstandswert genauso ausrechnen und dann den verwenden, z.B. für 3 Zellen (4,5V) oder für
4 Zellen mit zusammen 6V. Wie man den berechnet hab ich schon beschrieben: Batteriespannung
minus LED-Spannung (2,5V) geteilt durch LED-Strom (0,02 A).

Wenn man z.B. einen Batteriehalter mit 4 AA Zellen drin nimmt, dann hat man 6 Volt.
Dafür würde der nötige Widerstand 180 Ohm haben und die Batterien halten bestimmt mehr als
zehn mal so lange wie die kleinen Knopfzellen, die man ohne Widerstand dafür nehmen kann.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ganz ohne Widerstand wirst du keine Lebensdauerverlängerung erreichen, denn der Vorwiderstand dämpft die Stromabnahme bei einem Nachlassen der Batteriespannung. Daher verlängert ein großer Vorwiderstand die Nutzungsdauer eines Batteriesatzes.

Aber du hast recht, wenn du deinen Vorwiderstand sehr groß wählst, dann brauchst du mehr Batterien für die erforderliche Spannung, und einige Batterien gehen alleine dafür drauf, den Widerstand zu heizen (also geht die Energie der Batterien verloren und wird nicht in Licht umgewandelt). Die Anzahl der Batterien, die du pro Batteriesatz brauchst, ist also größer.

Also gibt es irgendwo ein Optimum als Zwischending. Und ich denke, das liegt, wie Gast schon abgeschätzt hat, eher bei 6 V als bei 3 V.

Ein interessanter Link zu LEDs und Vorwiderständen dürfte der folgende sein:

http://www.bader-frankfurt.de/widerstandberechn.htm

Der Tabelle dort entnehme ich, dass gelbe LEDs Betriebsspannungen zwischen 2,0 V und 2,4 V haben. Also würde ich bei der Schaltung mit Widerstand erstmal probieren, ob die Helligkeit bei Betriebsspannung 2,0 V schon vernünftig scheint. Und wenns da nur trübe oder gar nicht funzelt, mit einem anderen Widerstand 2,1 V einstellen, ausprobieren und dann, falls nötig, mit wieder einem anderen Widerstand, 2,4 V einstellen.

(Ob die Variante für Draufgänger mit vielen Ersatzdioden wäre, von großen zu kleinen Spannungen zu testen, und wenn die Diode nach ein paar Minuten oder sofort kaputtgeht, dann war die Spannung zu hoch ??? Augenzwinkern

).

versuchsmaus · Anmeldungsdatum: 16.03.2006 Beiträge: 5

Hey hey,
danke für Eure Hilfe, jetzt hab ich keine Fragen mehr- dank Euren guten Antworten.
Der Link ist für mich sehr nützlich, das war ne super Idee, danke.
Werde mich jetzt aber mal wieder ans Konstruieren und Austesten machen. Augenzwinkern

Ist echt super interessant das Gebiet, obwohl ich ja eigentlich was ganz anderes an der Uni studiere, hm..

Also bis ein andermal vielleicht und nochmals Danke!! Wink

Versuchsmaus

Goofy · Gast

Ich hab das gefühl das einige die hier eine Antwort gegeben haben eine LED nur vom hörensagen kennen: Sorry!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788