Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : LED mit Kondenstaor nachleuchten lassen
Hallo an alle,
ich würde gerne eine LED (diese hier: vom Conrad (http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flN0YXRlPTIyMDAxNTc3NTI=?~template=pcat_product_d etails_document&product_show_id=184900&no_brotkrumennavi=1&zhmmh_area_kz=LN#)) mit einem parallel geschaltetem Kondensator (diesem: vom Conrad (http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/?~template=pcat_product_details_document&object_guid=40096248DBD39561E10000000A0102E2&master_guid=&master_typ=&no_brotkrumennavi=&ownrow=84&p_load_area=0245812&p_artikelbilder_mode=Ein&p_sortopt=desc%20A1_VALUE&page=3&p_catalog_max_results=20&cachedetail=#)) nachleuchten lassen, d.h. wenn ich die Batterie abklemme, soll die LED noch 1 - 2 Sek nachleuchten und dann langsam ausgehen.
Mein Kondensator hat 3300µF und verträgt max. 6,3 Volt, wollte daher mit 6Volt arbeiten. Meine LED verbraucht 20mA bei max. 2,1 Volt.
Die Leistung, die der Kondensator aufnehmen kann, habe ich wie folgt ausgerechnet:
W = 1/2 C * U²
W = 1/2 * 3300 * 10^-6 * 6²
W = 59400 * 10^-6
W = 59,4 mW
(Müsste es nicht heißen P = 59,4 Milliwatt (mW)? - Bei Wikipedia und auch in dem Buch "Bauelemente vom Vogel-Verlag" finde ich nur W = ...)
Meine LED verbraucht 2,1V*0,02A = 42mW
Also müsste die LED noch ca. 1,5 Sek. nachleuchten bzw. nach 1,5 Sek komplett aus sein.
Den Widerstand habe ich wie folgt errechnet:
Betriebsspannung: 6 Volt, Strom: 20mA => 300 Ohm
Kann man das so in die Praxis umsetzten oder habe ich Fehler gemacht? Im Simulator läuft es so, wie ich es gern hätte... aber Theorie und Praxis unterscheiden sich ja meistens gravierender, als einem lieb ist...
micky_ficky
09.09.2009, 19:43
Was hast du da für n Simulator benutzt?
Dein Problem wird folgendes sein: der Spannungs- bzw. Stromverlauf nimmt über die Zeit beträchtlich ab. Schau dir das am besten mal über die Zeit in nem geeigneten Simulator (PSPICE oder sowas) an, dann siehst was ich meine. Da die LED aber einen bestimmten Mindeststrom braucht um überhaupt zu leuchten, wird die recht früh wieder ausgehen...
Darüber hinaus dürfte die Einheit, die du bei deiner obigen Berechnung rausbekommst mJ und nicht mW sein. Was du da berechnest ist die im Kondensator gespeicherte Energie, und keine Leistung.
MfG
Daniel
Was hast du da für n Simulator benutzt?
kTechLab (http://ktechlab.org/index.php) für Linux
Dein Problem wird folgendes sein: der Spannungs- bzw. Stromverlauf nimmt über die Zeit beträchtlich ab.
Jetzt wäre interessant, was "über die Zeit" genau heißt ;-) Denn mehr als 1 bis 2 Sekunden soll die LED eh nicht nachleuchten.
Schau dir das am besten mal über die Zeit in nem geeigneten Simulator (PSPICE oder sowas) an, dann siehst was ich meine.
Also unter kTechLab läuft die Simulation, so, wie ich es gern hätte... Werde es mir aber auch noch mal mit PSPICE angucken (das Programm läuft glücklicherweise dank WINE unter Linux). :-)
Searcher
09.09.2009, 20:21
Hi,
ist ja ein Zufall. Hab heute mit dem Sohn von Bekannten das Experiment gemacht - allerdings mit anderen Parametern.
Bei mir: Versorgungsspannung 12V, Vorwiderstand 470Ohm. C=470mikroF. Nachleuchtzeit ca. 1sek.
Zur Berechnung des Widerstandes muß die Spannung, die an der Diode abfällt, abgezogen werden. Also 6V - 2V (bei Standart LED) macht 4 Volt. Die 4 Volt fallen an dem Widersand ab und werden durch den Sollstrom von 20mA geteilt. Macht also einen Widerstand von 200Ohm.
Bei der Berechnung der Nachleuchtzeit kann ich nicht helfen. Versuch es einfach. Besorg Dir viele Kondensatoren. Die kann man dann auch parallel schalten um die Kapazität zu erhöhen.
Gruß
Searcher
Hallo!
Die Spannung an dem Kondensator fällt exponentiell ab. Für Schätzungsrechnungen könnte man aber zur Vereinfachung einen linearen Abfall annehmen und danach, falls nötig, experimentiell korrigieren.
MfG
Besserwessi
09.09.2009, 20:49
Bei einem reinen Widerstand als Last fällt die Spannung exponentiell ab. Wenn man die LED mit konstanter Spannung nähert, fällt der Strom exponetiell ab, die Spannung der LED bleibt sozusagen als Grundspannung bestehen. Der Strom geht also nicht wirklich plötzlich aus, sondern es wird kontinuierlich immer dunkler. Die Zeitkonstante ist dann R*C. Bei 3.3 mF und 300 Ohm also etwa 1 s. Nach 5 s halt man dann aber immer noch etwa 1% der Helligkeit.
Wenn man die Diode mit der echten Kennlinie nimmt, wird der Abfall später noch etwas langsamer als in der Näherung mit konstanter Spannung. Durch die leicht fallende Spannung steht nämlich immer noch etwa extra Ladung zur verfügung.
Dann vielen Dank für die Antworten! Jetzt weiß ich, dass ich meine Schaltung in die Praxis umsetzen kann :)
Ob der Simulator (kTechLab) richtig funktioniert, werde ich dann in Kürze berichten können ;-)
micky_ficky
09.09.2009, 23:03
Das Problem das dabei entsteht wird sein: 1% des Stroms ist nicht 1% der Helligkeit. Ich weiß es leider nicht mehr genau - kommt auch auf die LED an- aber unter 80% des Sollstroms glimmt die LED nur noch, und zwar mit sehr geringer Helligkeit. Deswegen dimmt man LEDs ja auch nicht mit Widerständen sondern mit PWM Schaltungen (was bei dir eher schwierig wird).
Du wirst einen gewissen Nachleuchteeffekt sicherlich hinbekommen, und der wird besser je größer dein Kondensator ist. So schön wie bei ner kleinen Glühlampe isser aber nicht. Kommen Glühlampen auch in Frage?
Was ich mit "über die Zeit" meine ist am besten mit folgendem Bild zu verstehen:
http://upload.wikimedia.org/wikibooks/de/thumb/8/8a/Verhalten_Kondensator_Gleichstromkreis.png/600px-Verhalten_Kondensator_Gleichstromkreis.png
Das Bild gilt für einen Kondensator der erst geladen und dann über einen Widerstand kurzgeschlossen wird. Wie gut zu sehen ist fällt der Strom schnell stark ab. Wies nun mit einer LED aussieht kann ich dir nicht genau sagen, aber nicht elementar anders.
Zur Simulation: deine Simulation dürfte eine statische sein. Guck mal ob du auch eine Simulation des Stroms über die Zeit hinbekommst, dann siehst genauer was passiert.
MfG
Daniel
Searcher
10.09.2009, 08:04
Hi,
hatte ich gestern noch vergessen. In Deiner Simulation wird über der Diode eine Spannung von 788mV gemessen. Das sieht eher nach einer normalen Si-Diode aus und nicht nach einer LED. Bei Standart LED müßten dort ca. 2V gemessen werden. Im Simulator müßtest Du die Diode gegen eine "richtige" Standart LED tauschen falls der Simulator die vorrätig hat. Oder die Werte der Diode irgendwie (kenne den Simulator nicht) anpassen.
Ich kann übrigends nicht die Links zu den Bauteilen öffnen. Dort wird mir immer als Fehler angezeigt, daß der Warenkorb nicht geöffnet werden kann.
Gruß
Searcher
Besserwessi
10.09.2009, 20:32
Die modernen LEDs, vor allem die mit größerer Effizienz haben über einen sehr großen Strombereich eine zum Strom proportionale Lichtstärke. Bei den billigen LEDs findet man vor allem selten ausführliche Datenblätter.
Die alten LEDs vor 30 jahren hatten da mehr Probleme (unter z.B. 20%), aber bei 80% Strom gabs auch damals schon etwa 80% der Helligkeit.
Eine helle LED kann auch bei 1 µA Strom noch sichbar bleiben.
Glühbirnen haben da ein größeres Problem. Da wirds unter 80% des Strom schon recht dunkel.
Das Problem das dabei entsteht wird sein: 1% des Stroms ist nicht 1% der Helligkeit. Ich weiß es leider nicht mehr genau - kommt auch auf die LED an- aber unter 80% des Sollstroms glimmt die LED nur noch, und zwar mit sehr geringer Helligkeit. Deswegen dimmt man LEDs ja auch nicht mit Widerständen sondern mit PWM Schaltungen (was bei dir eher schwierig wird).
Okay, wenn bei unter 80% des Sollstroms die LED nur noch glimmt, könnte das wirklich zu einem Problem werden, wenn ich mir dein Diagramm angucke... ich habe jetzt für eine LED 10'000µF max. eingeplant (1x 4700µF, 1x 3300µF und 2x 1000µF), die Teile werden hoffentlich kommende Woche kommen, dann kann ich berichten bei wie viel µF die LED wie lange leuchtet.
Du wirst einen gewissen Nachleuchteeffekt sicherlich hinbekommen, und der wird besser je größer dein Kondensator ist. So schön wie bei ner kleinen Glühlampe isser aber nicht. Kommen Glühlampen auch in Frage?
Glühlampen wären sicher eine alternative, aber sind die nicht i.d.R noch stromgefrässiger als LEDs? Oder gibt es da auch wieder massive Unterschiede? (Links wären nicht schlecht ;-) )
Zur Simulation: deine Simulation dürfte eine statische sein. Guck mal ob du auch eine Simulation des Stroms über die Zeit hinbekommst, dann siehst genauer was passiert.
Muss ich am Wochenende mal gucken, dann kann ich das ganze auch noch mal mit PSPICE machen.
hatte ich gestern noch vergessen. In Deiner Simulation wird über der Diode eine Spannung von 788mV gemessen. Das sieht eher nach einer normalen Si-Diode aus und nicht nach einer LED. Bei Standart LED müßten dort ca. 2V gemessen werden.
Im Simulator müßtest Du die Diode gegen eine "richtige" Standart LED tauschen falls der Simulator die vorrätig hat. Oder die Werte der Diode irgendwie (kenne den Simulator nicht) anpassen.
Habe eigentlich die Standard LED schon ausgewählt.. hmmm... da muss ich noch mal angucken...
Ich kann übrigends nicht die Links zu den Bauteilen öffnen. Dort wird mir immer als Fehler angezeigt, daß der Warenkorb nicht geöffnet werden kann.
Conrad hat anscheind öfters Probleme mit Links... hmmm... naja, die mal die Bestell-Nrs.:
LED: 184900-62
1000µF: 422026-62
3300µF: 442652-62
4700µF: 442651-62
Die modernen LEDs, vor allem die mit größerer Effizienz haben über einen sehr großen Strombereich eine zum Strom proportionale Lichtstärke. Bei den billigen LEDs findet man vor allem selten ausführliche Datenblätter.
Die alten LEDs vor 30 jahren hatten da mehr Probleme (unter z.B. 20%), aber bei 80% Strom gabs auch damals schon etwa 80% der Helligkeit.
Das wäre ja schön :)
Gruß rrurr
micky_ficky
11.09.2009, 02:17
Die modernen LEDs, vor allem die mit größerer Effizienz haben über einen sehr großen Strombereich eine zum Strom proportionale Lichtstärke. Bei den billigen LEDs findet man vor allem selten ausführliche Datenblätter.
Die alten LEDs vor 30 jahren hatten da mehr Probleme (unter z.B. 20%), aber bei 80% Strom gabs auch damals schon etwa 80% der Helligkeit.
Eine helle LED kann auch bei 1 µA Strom noch sichbar bleiben.
Okay, dann ziehe ich zurück. Meine Annahme kam hauptsächlich daher, dass LEDs in der Regel mit PWM gedimmt werden und ich das als Grund in erinnerung hatte :)
MfG
Daniel
021aet04
12.09.2009, 10:31
Hier ist die I2C-Verteilerplatine von mir. Auf Seite 2 ist ein Bild mit der Helligkeit von Leds. Die Leds sind Superhelle von Octamex. https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=47949&highlight=i2cverteilerplatine
So... heute ist die Conradbestellung bei mir eingetroffen :)
Habe gleich mal 3 Testschaltungen zusammengelötet (siehe Anhang).
Hier das Resultat:
4,7 mF: Das ist Leuchten nach ca. 9 Sek so schwach, dass man es nur in einem dunkeln Raum sieht.
2 mF: Das ist Leuchten nach ca. 3 Sek so schwach, dass man es nur in einem dunkeln Raum sieht.
3,3mF: 4,7mF: Das ist Leuchten ca. 7 Sek so schwach, dass man es nur in einem dunkeln Raum sieht.
Habe die Werte nach Augenmaß und einer Stoppuhr erstellt ;-)
Searcher
20.09.2009, 18:52
Danke für den Bericht. Hat es Deine Erwartungen erfüllt?
Gruß
Searcher
Voll und ganz. :)
Nun möchte ich im nächsten Schritt die Stromzufuhr zur LED bzw. zum Kondenstor durch einen Transistor steuern, der wiederum von einem USB-Interface das Sinal "0" bzw "1" an der Basis bekommt. Allerdings leuchtet die LED nicht mehr solange nach, wenn ich den Transistor mit in die Schaltung einbaue... aber bevor ich darüber etwas genaues sagen kann, möchte ich mich erst noch einwenig über Transistoren informieren, ggf. finde ich ja selbst die Lösung des Problems :)
Hallo!
@ rrurr
Und wenn nicht, poste dein Schaltplan, bitte, vielleicht fällt mir etwas ein... :)
MfG
Wer mal eine Led ca. 1sek nachleuchten lassen will,
mit Mikrokontroller oder Batterie:
http://s1.directupload.net/images/090920/97zazxli.jpg
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