Hallo, ich bins nochmal, wie man hier villeicht schon gemerkt hat, bastel ich mir im Moment eine Uhr. Dazu möchte ich auch ein paar LEDs ansteuern, und zwar mit Transistoren. Dazu möchte ich gerne wissen, ob meine Überlegungen soweit in Ordnung sind:
Ich denke ich sollte Bipolartransistoren verwenden, da diese schon mal recht billig sind und in meinen Augen ausreichen. Ich wollte das ganze wie folgt aufbauen:
Die Schaltung des IC möchte ich mit ca. 10V betreiben. Ich möchte das IC nicht übermäßig belasten, "erlaubt" sind 10mA pro Ausgang. die LED ist laut Herstellerinformation mit 3.4V zu betreiben und nimmt dann einen Strom von 20-30mA auf (weitere Informationen:
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Ich weiß nicht, worauf ich bei dem Transistor alles achten muss, mir fällt aber grad nur ein: Spannung CE und BE, Strom CE, Widerstand BE. Da ein Transistor wahrscheinlich einen kleinen Widerstand über BE hat, brauche ich wohl für jeden Transistor einen Vorwiderstand. Gefunden habe ich spontan diesen Transistor (der erste eigentlich, den ich gefunden habe...)
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.
Wenn ich das jetzt richtig verstehe, muss ich den hFE-Wert für I_C>=20mA nachlesen. das wären dann 120-300, je nach Typ, für I_C=100mA, richtig? Dann wäre, wenn hFE der Stromverstärkungsfaktor ist, I_B=max. I_C / hFE = 0.33mA (bei hFE=300). Bei max. U_BE = 6V wären das dann 6V/0.33mA =
18k?. Um auf 6V zu kommen bräuchte ich also einen Vorwiderstand von mindestens 12k?.
Meine Frage: Kann man das überhaupt so rechnen oder ist die Überlegung schlicht falsch?
1: Hier fehlt eine Strombegrenzung für die LED!
2: Du brauchst eine Extraversorgung von 3,4 Volt
Eine LED betreibt man nicht mit Spannung sondern mit Strom (als Berechnungsgrundlage)
Und warum nimmst du nicht einfach eine LOW-Power-LED? Die kannst du ganz ohne Transitor nur mit einem Vorwiderstand an den IC hängen.
Alles Aufwand für nix!
Warum so kompliziert? Bist du frisch studierter Ingenieur? Die kommen auch oft auf solche überflüssigen "Ideen"
Ausserdemdem sind deine Spannungberechnungen für die Katz. Du musst nur auf den zulässigen Strom achten.
Klar kann man das rechnen.
Wenn dein Ausgang mit 10mA belastbar ist, kannst du auch jede normale
20mA LED dranhängen. Die brennen meist schon mit 5 mA mit praktisch fast voller Helligkeit. Also einen passenden Widerstand davor und fertig! Kannst du berechnen aus U-Ausgang minus Brennspannung der LED und gewünschten Strom von z.B. 7,5 mA - oder einfach mal ausprobieren und messen.
Bsp:
Uaus = 10 Volt ULED = 3 Volt Differenz = 7 Volt bei 7mA gewünschtem Strom brauchst du also 1k Vorwiderstand
Den Unterschied in der Helligkeit zwischen 7 und 20 mA siehst du nur im direkten Vergleich. Und solange du nicht aus speziellen Gründen wirklich die absolut volle Leistung brauchst würde ich nur mit 7 bis
Umgekehrt wird ein Schuh daraus: Wenn ein Strom von 20mA fliesst, stellt sich eine Spannung von *ungefähr* 3.4V ein.
LEDs werden stets an einer Stromquelle betrieben, nicht an einer Spannungsquelle!
Im einfachsten Fall erreicht man das mit einem passend berechneten Vorwiderstand, in diesem Fall R=(Betriebsspannung-3.4V)/0.02A
Auf nichts, da geht jeder Feldwaldwiesentyp. Nur ein fetter Leistungstransistor solle es besser nicht sein, da wird die Stromverstärkung dann etwas sehr klein.
Geht, ist auch billig.
Die Überlegung ist unsinnig. Du willst den Transistor als Schalter betreiben, also in Sättigung. Laut "Figure3" in dem von dir zitierten Datenblatt brauchst du bei Ic=20mA dafür einen Basisstrom von mindestens ca. 0.1mA.
Als Betriebsspannung wolltest du 10V, am IC wird davon wahrscheinlich etwa 1V abfallen, UBE liegt für einen Silizium-Bipolartransistor bei ca.
0.5V. Der maximale Basiswiderstand wäre damit (10V-1.5V)/0.1mA=85kOhm.
Ich würde das noch einmal halbieren, um Exemplarstreuungen des Transistors aufzufangen, und komme dann auf den nächsten Normwert gerundet auf 39k oder 47k. Ist aber völlig unkritisch, wenn du gerade nur 10k in der Bastelkiste hast, tun es die auch.
"Fabian Lenzen" schrieb im Newsbeitrag news:gpc43v$e67$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...
Nein.
Die Herstellerinformation würden das klarer beschreiben, die Werbeinformationen auf der Seite eines Onlinehändlers sind zu oberflaechlich.
Die LED wird mit einem STROM betrieben (vermutlich von 20mA).
Der bei diesem hindurchfliessenden Strom entstehende Spannungsabfall wird irgendwo im Bereich um 3.4V liegen, so von 3.0 bis 3.8V.
Nennwert ist also dein Strom, den du je nach gewuenschter Helligkeit aussuchen solltest, nicht ueber 30mA, sagenw ir bei 20mA ist es hell genug.
Ja, mindestens die Betriebsspannung deiner Schaltung, also 10V
Ja, mindestens der Strom der LED, also 30mA
Nein.
Ja.
Ja.
Nein.
Du willst den Strom durch die LED nicht von total ungenauen und mit der Temperatur schwankenden Hfe abhaengig machen, sondern du willst den Transistor voll durchsteuern, im Saettigungsbetrieb, wie man sagt.
Dazu sollte 1/10 bis 1/20 des Stroms durch CE in die Basis fliessen, also hier zwischen 1.5 und 2mA. Passt auch, dein IC liefert ja 10.
Wenn du also mit diesen 3mA in die Basis den Transsotro voll durchsteuerst, dann faellt an ihm bei den 30mA des LED-Stroms nur wenig Spannung ab, VCEsat auf jeden Fall unter 0.6V. Hinzu kommen ungefaehr 3.6V fuer die LED. Du brauchst also MEHR Spannung als 4.2V um die 20mA durch die LED zu schicken. Am infachsten definierst du den Strom durch die LED mit einem Vorwiderstand (sow wie du es beim Basisstrom schoin tun wolltest), und gehst von der vorhandenen versorgungsspannung von 10V aus. Von den 10V bleiben nach Abzug der VCEsat und LED-Spannung noch 5.8V ueberig, fuer 20mA also ein 290 Ohm Widerstand (kannst 330 Ohm nehmen, oder sogar noch mehr wenn die LED zu hell wird).
Also +10V | 330R | LED |
--4k7--|< BC547 |E GND
Schliesst du 2 LEDs in Reihe an, bleiben nur noch 10V-0.6-3.4-3.4=2.6V uebrig, fuer 20mA also 130 Ohm. Hast du LEDs, an denen eher viel Spannung abfaellt, so 3.6V, dann fliessen nur 10V-3.6V-3.6V-0.6V = 17mA, brauchen die LEDs eher wenig Spannung, so 3.0V, dann 26mA. Ein Vorwiderstand ist slso keine perfekte Stromquelle, bleibt aber im zulaessigen Bereich.
Siehe de.sci.electronics FAQ:
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F.8. LEDs
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
Noch eine Anmerkung: Es gibt auch LEDs, die mit nur 2mA Betriebsstrom auskommen. Dann kann man die zur Ansteuerung nötige Schaltung auf einen Widerstand reduzieren. Zur Abschätzung der Größe des Widerstands nimmt man die Beziehung R=U/I wobei man für U die als Signal zur Verfügung stehende Spannung und für I den gewünschten Strom von 2mA einsetzt.
Das ignoriert zwar die Spannung, die an der Diode abfällt. Aber LEDs sind einigermaßen unkritisch. Weder bleiben sie bei etwas weniger Strom komplett dunkel, noch brennen sie mit etwas zu viel gleich durch. An einem Teststecker für unseren Laserdiodenstromtreiber erträgt eine rote
20mA-LED ohne wahrnehmbare Schäden regelmäßig einen Strom von 110 mA ;-)
Zu den anderen Erklärungen noch eine. Deine Rechnung um von Ic auf Ib zu kommen ist im Prinzip völlig richtig. Problem ist aber, das hfe stark schwankt und zwar von Exemplar zu Exemplar und von der Temperatur. Im Datenblatt steht da ein Min- und ein Max-Wert. Da man darauf keinen Einfluss hat geht man dabei anders vor. Man schaltet den Transistor voll durch. Da jetzt aber der Strom durch die LED viel zu groß werden würde, begrenzt man diesen durch einen zusätzlichen Widerstand, den man passend aussuchen kann.
Was f=FCr eine LED ist f=FCr eine solche Anwendung eigentlich besser (=3Dheller)? Eine sog. "low power" oder eine "moderne" "high efficiency"?
rote
A ;-)
Schon mal mit 111mA getestet? :-)) Gruss Harald PS: Wenn der Farbton einer roten LED ins gelbliche =FCbergeht, sollte man den Strom reduzieren. Das gleiche gilt =FCbrigens f=FCr LEWs (lichtemitierende Widerst=E4nde) :-)
Nun....für eine Uhr wären die mir auch zu funzelig. :-)
Richtig.
Richtig.
Wie lange? Und war das immer eine "rote" LED? Ich habe schon "grüne" LEDs gesehen, die vor dem Durchbrennen einige Sekunden lang tief kirchrot leuchteten. ;-)
Mit freundlichem Grtuß: Bernd Wiebus alias dl1eic
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Wirtschaft auf Schiebung.
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eine Hürde, zu dieser Welt zu gehören.
danke für die vielen Antworten! Tatsächlich hatte ich vergessen, zu den
3.4V Betriebsspannung noch 20-30mA Betriebsstrom hinzu zu schreiben, also einen Widerstand von min. 113Ohm.
Praktisch alle haben mir geraten, ich solle die LED mit einem Vorwiderstand betreiben und dann an die 10V Betriebsspannung zu hängen. Wäre es auch möglich, die LEDs an einer eigenen Quelle zu betreiben, die 3,4V liefert? Dann müsste doch, wenn ich das jetzt richtig verstehe, durch die LEDs jeweils die 20mA fließen, sodass ich nicht vor jede LED einen Vorwiderstand hängen muss. Oder ist sowas generell nicht möglich?
Eine LED hat keine exakte Spannung, bei der sie den Nennstrom aufnimmt. Das hängt von der Umgebung, den Toleranzen der LED und von der relativen Mondfeuchte ab... Sie wird immer mit einem Konstantstrom betrieben, den man einfacherweise mit einem Widerstand (annähernd) erzeugt.
-ras
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Ralph A. Schmid
http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/
Nein, das ist generell nicht möglich, da die Spannung stark temperatur- und exemplarabhängig ist. Unterschreitest du sie, leuchtet die LED gar nicht, überschreitest du sie auch nur geringfügig, brennt die LED sehr schnell durch.
Entscheidend ist bei einer LED stets der fliessende Strom!
Wobei (wie von anderen schon gesagt) die 20mA nur erforderlich sind, wenn die LED wirklich mit maximaler Helligkeit leuchten soll. Moderne LEDs leuchten auch bei 2-5mA schon recht vernünftig. Solange es nur um einzelne LEDs geht, kannst du dir den Transistor also auch schenken, und stattdessen lieber in Vorwiderstände investieren ;)
Indem man auf Nummer sicher gehen, und auch mit sehr schlechten Transistoren klarkommen will. Stromverstärkungen unter 20 sind praktisch nicht mehr erhältlich. Wie man bei einem bekannten Transistor über das Datenblatt auf den erforderlichen Basistrom kommt, hatte ich schon geschrieben.
"Fabian Lenzen" schrieb im Newsbeitrag news:gpdfmv$93f$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...
Nein.
Alle haben dich darauf hingewiesen, dass eine LED nicht genau 3.4V braucht. Braucht sie 3V, fliessen von deiner Spannungsquelle mehr als 30mA und die LED geht kaputt, braucht die 3.6V, bleibt sie aus.
Trenne dich von der Vorstellung, Strom und Spannung waeren bei der LED fest ueber den (von dir mit angeblich 113 Ohm berechneten) Widerstandswert miteinander gekoppelt. Eine LED ist kein Widerstand. Bei der LED ist der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung eben nicht fest definiert. Deine 113 Ohm sind falsch. Es handelt sich um einen dynamischen Widerstand, je nach Stromfluss und Temperatur und Herstellungscharge ist der anders, mal 50 und mal 500 Ohm
Der Strom durch die LED bestimmt die Helligkeit (und die Frage, ob sie kaputt geht), die Spannung ist eher abhaengig von der Temperatur und der Herstellungscharge.
Um einen exakt konstanten Strom zu erzeugen, braeuchte man eine Stromquelle, um einen halbwegs definierten Strom zu bekommen, tut es auch ein Widerstand, wenn man fuer ihn ein paar Volt uebrig hat, denn da gilt dann I = U/R.
Dass dein IC 10mA liefertm, hast du selbst gesagt.
Dass man 1/10 bis 1/20 des CE-Stroms in die Basis schickt, damit ein Transistor immer satt eingeschaltet ist, kann man aus den Diagrammen entnehmen. Dein Datenblatt zeigt in Figure 3, dass z.B. bei IC=20mA ab Ib=0.1mA durch weitere Steigerung des Basistroms nict mehr viel zu holen ist, der Spannungsabfall zwischen C und E bleibt unter 0.2V. Und bei 100mA Kollektorstrom bleibt er am 6mA Basisstrom unter 0.4V, laesst sich aber auch durch mehr Basisstrom nicht mehr wesentlich druecken.
Fuer 20 bis 30 mA LED-Strom tun es also 1.5 bis 2mA Basisstrom, also ein Basis-Vorwiderstand von 4k7 an 10V (minus Basissspannung von ca. 0.7V und minus nicht erreichter Ausgangsspannung des ICs von sagen wir auch 0.6V weniger also 10V).
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Ein paar Stunden bisher. Sie wird bei mehr als Nennstrom allerdings nicht in dem Maß heller, in dem mna es erwarten würde.
Ja.
Mir ist schon klar, dass man eigentlich die Specs einhalten sollte. Eigentlich hatte ich erwartet, dass die LED mit 100 mA sofort durchbrennt und war neugierig, ob man hinterher einen zerplatzten Kristall, oder ähnliches erkennen würde. Tatsächlich hat sie tapfer auch 130 mA ertragen. So ist sie zum quick-and-very-dirty-solution für einen Funtkionstest des Stromtreibers befördert geworden.
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Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895
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Also im Klartext: Ich sollte die LED nicht annähernd mit dem maximal zulässigen Strom betreiben. Denn sonst - auch wenn ich einen Vorwiderstand benutze - ändert sich ja der Widerstand der LED und damit der der gesamten Reihe, hab ich das soweit richtig verstanden?
Ich werde mir mal die LEDs, wenn ich sie habe, in Bezug auf die Helligkeit bei kleinem Strömen ansehen und entsprechend die Vorwiderstände nach euren Tipps auswählen.
Ich sehe aber gerade, dass die Beschränkung auf 10mA bei dem IC
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pro Pin gilt, also scheinbar auch die Stromversorgung. Damit kann ich nun keine vier LEDs pro IC schalte, denk ich?
"Fabian Lenzen" schrieb im Newsbeitrag news:gpe2le$5t3$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...
Nein, lass das "annaehernd" weg, dann passt es.
Du solltest (wenn du die maximale Helligkeit der LED ueberhaupt haben willst) gerade wo weit unter der Grenze des maximalen Stroms bleiben, dass auch unter schlechtestens Randbedingungen der maximale Grenzwert garantiert nicht ueberschritten wird.
Also, angenommen, LED an 10V ueber einen Vorwiderstand, und per Transistor an Masse geschaltet. Deine LED ist mit 30mA maximal angegeben, bei ca. 3.4V Spannungsabfall. Der Transistor ist mit 0.2V Spannungsabfall bei 20mA und 2mA Baisisstrom angegeben. Also rechnest du
10V - 3.4V - 0.2V = 6.4V bleiben fuer den Widerstand. Fuer 30mA bei 6.4V waehlst du einen Widerstand von 213 Ohm.
Es fliesst genau der maximale Strom durch die LED.
Wenn nun die LED bei 20mA gar keine 3.4V, sondern nur 3.0V braucht, und am Transistor gar keine 0.2V haengen bleiben sondern fast 0V ?
Dann hast du 10V - 3V = 7V, mit 213 Ohm macht 32.8mA und damit mehr, also die LED (nach Datenblatt garantiert) vertraegt. Nimm also lieber 233 Ohm, dann sind es im schlechtesten Fall trotzdem nicht mehr als 30mA, nimm sogar 270 Ohm weil das der naechste Standardwert auf der sicheren Seite ist, das macht dann 25.9mA im schechtesten Fall und 23,7mA im mittleren Fall.
Wenn man noch genauer rechnen will, kann man noch die Schwankung der Versorgungsspannung beachten, und die Toleranz des Widerstandes in die schlechtere Richtung. Aber mit 270 Ohm sind wir so weit auf der sicheren Seite, dass es auch 5% weniger sein duerfen (256 Ohm real) und trotzdem
5% mehr Spannung (10.5V), damit selbst im schlechtesten Fall 10.5V-3V = 7.5V, durch 256 Ohm = 29.3mA bleiben.
Per Transistor kein Problem, du brauchst ja nur 2mA ueber je einen 4k7 Vorwiderstand pro LED, zusammen also 8mA.
Direkt angeschlossene LEDs mit je 10mA benoetigen dann 40mA ueber den Masseanschluss. Das geht zwar in der Praxis noch, ist aber nicht mehr sauber.
Trotzdem taugt das IC, weil in Zeile Clock Pulse Frequency maximal 8MHz steht und in Total Supply Current bei 15V: 1.7*8000 + 600uA also 14.2mA, also mehr als 10mA ueber den Versorgungsspannunganschluss doch irgendwie zulaessig sein muessen. Aber diese Interpretation bleibt den Experten vorbehalten :-)
Wenn du es ausprobieren solltest: Sogar 20mA pro Ausgang, und damit 80mA ueber Masse, haelt der IC aus. Du koenntest die LEDs also ueber 270 Ohm Vorwiderstand direkt nach Masse anschliessen und es funktioniert noch. Der Hersteller garantiert es dir bloss nicht mehr, du kannst bei ihm also nicht meckern gehen, wenn es bei deinem IC nicht funktionieren sollte.
In manchen Datenblattern sieht man sogar, dass der Ausgang oberhalb vom
10mA aber unterhalb von 25mA deutlich an Kraft verliert (absichtliche Strombegrenzung durch Abschnueren) und damit die LED typischerweise sogar ohne Vorwiderstand an den Ausgang kann, trotzdem leuchtet und trotzdem nicht kaputt geht.
Aber solche Grenzwertbelastungen sind kein sauberes Design, es werden meist nur die typischen Werte genannt, stark abweichende ICs koennten schon die LED grillen oder selbst zu heiss werden und ableben.
Die beschriebene Schaltung, der IC, 4 Basisvorwiderstaende, 4 Transistoren,
4 LED-Vorwiderstaende und 4 LEDs ist schon das, was korrekt ist weil es immer zuverlaessig funktionieren wird.
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