Grundlagen: Spannungsabfall LED-Vorwiderstand

[Dummkopf]

Hi Roboternetz...

Ich bin ein Dummkopf, oder zumindest komm ich mir so vor. Schon seit Jahren bastle ich herum, aber verstehe nicht mal die grundlegendsten Dinge. Ich frage mich, wie ich überhaupt etwas zu Stande gebracht habe.

Ich hab mich nie wirklich für die Theorie interessiert, eigentlich immer nur Schaltpläne abgeguckt und so... Doch nun möchte ich endlich verstehen.
Naja, ich komm zur Sache:

Ich hänge, und zwar gewaltig. Es geht jetzt konkret um U = R * I und Spannungsfall.
Ich habe zB. den Vorwiderstand einer LED immer so berechnet:

12 Volt Spannungsquelle, 20 mA sollen durch die LED fließen, also gemäß Formel R = U / I:

R = 12 / 0.02 = 600 Ohm

Ok, und bis heute dachte ich mir halt, dass dann an der LED immer noch 12 Volt anliegen, was denn auch sonst? Der Widerstand begrenzt doch den Strom, nicht die Spannung??

Bis ich vom ominösen Spannungsfall las. Der berechnet sich aber doch auch so: U (fall) = R (leitwiderstand) * I (leiterstrom)

Somit wäre der Spannungsabfall 600 * 0.02 = 12 Volt, es würden also 0 Volt an der LED anliegen?

Ich kapier es nicht mehr... ich habe gelesen und gelesen, aber verstehe es einfach nicht. Ich weiß nicht, was ich noch sagen soll...

Hilfe... Erklärung für Deppen bitte...

[TNN85]

Also:
Die Durchlassspannung einer Diode ist gegeben durch das Datenblatt: U_d
Der Nennstrom ist auch gegeben mit I_n.
Du hast die Spannungsquelle U_q

Was du haben willst ist R_v der Vorwiderstand.

Den berechnest du aus R_v= (U_q - U_d)/I_n

Also an der Diode fällt immer U_d ab. Mit R_v kannst du den Spannungsabfall an dem Wiederstand berechnen,

[dennisstrehl]

Schnapp dir eine Schaltungssimulation, z.B. LTSpice (kostenlos), und probier's aus ;) Man braucht ein bisschen, um sich einzuarbeiten, aber ich finde, das ist einfach eine tolle Möglichkeit, virtuell herumzuexperimentieren.

Zu dem Problem im speziellen:
Die LED hat eine Kennlinie, die angibt, bei welcher Spannung welcher Strom fließt. Ich nehme mal an, dass die Flussspannung 3,3 Volt beträgt. Dann ist der Strom für Spannungen von (beispielhaft) 0V bis 3,2V ungefähr 0A. Wenn man eine noch höhere Spannung anlegt, beginnt Strom zu fließen, z.B. 20mA bei 3,3Volt. Für noch höhere Spannungen steigt der Strom sehr schnell weiter an. (Man kann näherungsweise annehmen, dass der Verlauf ab 3,2V eine Gerade ergibt.)
Wenn man die Diode in einer Schaltung verwendet, werden sich die Spannungen und Ströme so einregeln, dass einerseits für den Widerstand I=U/R gilt und Spannung und Strom an der LED der Kennlinie entspricht.

Ich häng mal ein Beispiel für LTSpice an, zum Einstieg ;)

Gruß

übrigens: http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#Beschaltung_von_LEDs

[Yossarian]

Hallo
Bei 12V und 600Ohm + LED fließen ja auch nicht 20mA, sondern ca. 17mA.

Die Flußspannung der LED beträgt -je nach Typ- 1,6V.
Das heißt: Es sollen 10,4V am Widerstand verbraten werden.
Ergo : 10,4V/20mA=520Ohm

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[Searcher]

Eine LED mit Vorwiderstand ist eine Reihenschaltung. Legt man da eine Spannung an, fließt ein Strom durch beide Bauteile. Dieser eine Strom muß durch beide Bauteile und ist deshalb in beiden Bauteilen gleich groß. Das ist Gesetz bei der Reihenschaltung! :-)

Da jedes Bauteil dem Strom einen Widerstand entgegensetzt, fällt auch an jedem Bauteil eine Spannung ab. Die kann man mit U = I * R berechnen. Für R darf man aber nur den Widerstandswert des Bauteils einsetzen, bei dem man den Spannungsabfall ausrechnen will. Die Summe der Spannungsabfälle ergeben die Gesamtspannung. Das ist ein weiteres Gesetz bei der Reihenschaltung!

Wie groß darf der Strom sein, um die LED nicht zu zerstören bzw um die LED optimal zu betreiben? Das steht im Datenblatt zur LED; in Deinem Fall 20 mA. Dazu gehört aber immer ein zweiter Wert, oft mit VF (Voltage Forward) bezeichnet. Oft gibt es im Datenblatt auch noch eine Kennlinie, die die Abhängigkeit zwischen VF und dem Strom IF angibt, da das Verhältnis bei einer Diode, anders als beim ohmschen Widerstand, nicht linear ist.

Mal angenommen bei Deiner LED ist VF = 2 Volt bei IF = 20 mA. Damit ist festgelegt, das an der LED 2 Volt von der Gesamtspannung abfallen (bei 20mA Strom). Bei 12 Volt Gesamtspannung must Du jetzt dafür sorgen, daß der Rest der Spannung an dem Vorwiderstand abfällt. Das wären 10 Volt, da ja an der LED 2 Volt abfallen (10 V + 2 V = 12 V).

Nun einfach mit U / I = R den Vorwiderstand ausrechnen. In diesem Beispiel: 10 V / 0,02 A = 500 Ohm .

Gruß
Searcher

[Richard]

Auf die Einheiten achten! 10,4V/ 0,02 A = 520 Ohm
V/mA klappt nicht!

Gruß Richard

[oberallgeier]

... Ich kapier es nicht mehr ... Erklärung für Deppen bitte...Deppen sind doch nur die, die nicht bemerken, dass sie nix kapieren.

Die Sache mit der LE D ist hier ganz gut erklärt, (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm) die Geschichte mit dem zugehörigen Vorwiderstand steht hier. (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1006011.htm) Aber man kann natürlich noch tiefer in die LE D eindringen (http://www.elektroniktutor.de/bauteile/led.html) - bis man dann wieder in der Schulphysik landet. (http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph09_g8/versuche/05led/led.htm) Da, in der Schule, könnte man auch noch die Diodenkennlinie durchgehen. (http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph09_g8/versuche/05diodenkennl/kennlinie.htm)

[dennisstrehl]

Auf die Einheiten achten! 10,4V/ 0,02 A = 520 Ohm
V/mA klappt nicht!

Gruß Richard

Wo hast du den Quark denn her? Er kam offensichtlich mit ein wenig Kopfrechnung auf das gleiche Ergebnis. Wo ist jetzt das Problem?

[oberallgeier]

... Wo ist jetzt das Problem?Offensichtlich in den SI-Präfixen. Offensichtlich haben nur manche Köpfe eine interne Recheneinheit, die von selbst arbeitet.