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Guten Abend,
ich stehe total auf dem Schlauch und habe mit hoher Wahrscheinlichkeit irgendwo einen Denkfehler in meiner Überlegung:

Ich habe hier ein Gerät mit LED-Hintergrundbeleuchtung aus 70 parallelen gelben LEDs (laut Datenblatt je 2,0V und 20mA). Die LEDs besitzen dummerweise keinen eigenen Vorwiderstand, da die Hintergrundbeleuchtung direkt an einer 2V-Spannungsquelle betrieben wurde. Diese ist leider defekt, also wollte ich die 70 LEDs an einem 5V-Netzteil betreiben.

Laut Widerstandsberechnung muss der Widerstand, der in die Zuleitung vom 5V-Netzteil zur Beleuchtung rein soll, folgende Werte haben:

- Spannungsabfall von 5V auf 2V
- Gesamtstrom der 70 LEDs = 1400mA
--> ergo muss der Widerstand 2,2 Ohm haben und einer Verlustleistung von 4,5 Watt standhalten

Nun habe ich zwei 4,7 Ohm-Widerstände parallel geschaltet, von denen jeder eine Leistung von 5 Watt aushält. Der Gesamtwiderstand beträgt somit 2,35 Ohm (per Messung überprüft). Die LEDs leuchten auch sehr schön und nicht zu grell, doch die beiden parallelen Widerstände werden trotzdem sauheiß, obwohl sie doch nun 10 Watt aushalten müssten? Halbiert sich die Leistung bei parallelen Widerständen etwa?

Wo liegt mein Fehler bzw. wie könnte ich das ohne große Wärmeentwicklung lösen?

Viele Grüße
Chris

» Ich habe hier ein Gerät mit LED-Hintergrundbeleuchtung aus 70 parallelen
» gelben LEDs (laut Datenblatt je 2,0V und 20mA).
Wie oft muss man es wohl noch sagen, dass LEDs es nicht mögen, parallel an einen Vorwiderstand geschaltet zu werden.


» dummerweise keinen eigenen Vorwiderstand, da die Hintergrundbeleuchtung
» direkt an einer 2V-Spannungsquelle betrieben wurde.
Wird ja immer besser.

» - Spannungsabfall von 5V auf 2V
» - Gesamtstrom der 70 LEDs = 1400mA
» --> ergo muss der Widerstand 2,2 Ohm haben und einer Verlustleistung von
» 4,5 Watt standhalten
Ja, etwa.


» Nun habe ich zwei 4,7 Ohm-Widerstände parallel geschaltet, von denen jeder
» eine Leistung von 5 Watt aushält. Der Gesamtwiderstand beträgt somit 2,35
» Ohm (per Messung überprüft).
Dass zwei parallele 4R7 Widerstände 2,35 Ohm haben bezweifelt keiner.
Du solltest mal lieber den Spannungsabfall über den Widerständen messen um zu berechnen, welcher Gesamtstrom wirklich fließt.

» obwohl sie doch nun 10 Watt aushalten müssten? Halbiert sich die Leistung
» bei parallelen Widerständen etwa?
Ganz und gar nicht. Die Verlustleistung teilt sich auf beide Widerstände auf, da sich ja auch der Strom aufteilt.
Du nimmst jetzt einfach an, dass der Widerstand bei Nennleistung kalt bleibt, dem ist jedoch nicht so. Gerade zementierte Widerstände vertragen einiges.
Hier mal ein Beispiel: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/5W_Axial%23YAG.pdf
Der 5W Typ hat einen thermischen Widerstand von 50K/W.
In deinem Fall fallen etwa P=I^2R=(0,7A)^2*4,7R=2,3W Verlustleistung an. Es resultiert damit ein Temperaturanstieg um 115K.

» Wo liegt mein Fehler bzw. wie könnte ich das ohne große Wärmeentwicklung
» lösen?
Der Fehler liegt schon im Gesamtkonzept.

Nimmst du jede Frage eines Laien gleich persönlich?? Es gibt eben nicht nur Profis auf dem Gebiet!
*kopfschüttel*

Außerdem habe ich dieses Gerät nicht gebaut, wollte es nur gerne weiter verwenden, daher die wohl zu blöde Frage.
Aber kein Problem, ich finde auch woanders freundlichere Kommentare, denn sowas nehme ICH persönlich!

Schönen Abend noch!

Christiane

» Nimmst du jede Frage eines Laien gleich persönlich?? Es gibt eben nicht nur
» Profis auf dem Gebiet!
» *kopfschüttel*
War nicht persönlich gemein, nur eine Feststellung.

» Außerdem habe ich dieses Gerät nicht gebaut,
O.k. Zeugt jedoch nicht gerade vom Sachverstand des Entwicklers.

»wollte es nur gerne weiter
» verwenden,
Dann ist es aber sehr wahrscheinlich, dass einige LEDs das zeitliche segnen.

thermischen Widerstand der R_Ziegeln im Datenblatt nachgucken,
dann dem entsprechend die notwendige Kühlung berechnen.
bzw. größeren Rippchen_R, oder Lüfter nehmen.

Auch nicht zu vergessen, die R's haben Toleranzen, die Rechnungen sind üblich bei 25°, (spez. temp.Koeff beachten),
die LEDs fressen wie ein Leiter bis sie platzen, wennst den Strom nicht begrenzt.

Hast den Gesamtstrom auch gemessen, oder nur "berechnet"?
Fallen an den LEDs echt die 2V ab, oder ist's ne andere LED-Spannung?

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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

Moin, erstmal sorry für die spontane Reaktion auf den zweiten Post. War im Augenblick etwas genervt. Schnee von gestern.

Okay, nun zu den technischen Dingen. Ich hab's verstanden, dass der Parallelbetrieb der LEDs ohne Vorwiderstand reiner Mist ist, und selbst mit individuellem Vorwiderstand wäre es nicht ideal. Sinnvoll wäre also eine Konstantstromquelle. Das ursprüngliche Netzteil war wohl eine.

Was könnte man also tun, um die LEDs bzw. das Gerät in der jetzigen Konfiguration nicht zu schrotten? Anbei mal ein Bild von dem Teil, dort sind 70 Taster mit integrierter LED verbaut. Ist für einen Flugsimulator.

@geralds: der Strom ist noch nicht gemessen, nur berechnet, und auch den Spannungsabfall muss ich noch verifizieren. Ich werd's dann sofort hier posten.

Danke für alle bisherigen Hinweise und Tipps!
Viele Grüße

Chris

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» Konstantstromquelle. Das ursprüngliche Netzteil war wohl eine.
»

ja, das hätte ich auch so erwartet.
Zumindest ein Vielkanal-LED-Treiber.

Sind die LEDs echt zu 100% alle parallel geschaltet?
Oder, in Kombinationen von Seriell- Parallelgruppen?
Das wäre ein wichtiger Hinweis auf einen Vielkanal-Treiber.
Habe aber noch nichts dazu gesagt, sondern lediglich vorerst
auf die Erwärmung der Widerstände hingewiesen.

» Was könnte man also tun, um die LEDs bzw. das Gerät in der jetzigen
» Konfiguration nicht zu schrotten? Anbei mal ein Bild von dem Teil, dort
» sind 70 Taster mit integrierter LED verbaut. Ist für einen Flugsimulator.

Ah, danke für die nachträgliche Info, wäre fein gewesen gleich am Anfang das zu erzählen.
Jetzt weiß ich, dass du ein aktives Gerät und keine Bastelei hast.
Also - Vielkanal-LED-Treiber wäre die Lösung.

Solche gibt es zB von Maxim, Onsemi, Linear, Intersil, Infineon, Texas Instruments,,, etc..

www.maximintegrated.com
www.onsemi.com
www.linear.com
www.intersil.com
www.ti.com
www.infineon.com

Dann halt entsprechend die Händler finden.

»
» @geralds: der Strom ist noch nicht gemessen, nur berechnet, und auch den
» Spannungsabfall muss ich noch verifizieren. Ich werd's dann sofort hier
» posten.

Ja, danke. Am Besten auch ein Foto vom Inneren, weil
dann kann man besser sagen, was drinnen ist.


»
» Danke für alle bisherigen Hinweise und Tipps!
» Viele Grüße
»
» Chris
»
»


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Grüße
Gerald
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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Guten Abend,
» ich stehe total auf dem Schlauch und habe mit hoher Wahrscheinlichkeit
» irgendwo einen Denkfehler in meiner Überlegung:
»
» Ich habe hier ein Gerät mit LED-Hintergrundbeleuchtung aus 70 parallelen
» gelben LEDs (laut Datenblatt je 2,0V und 20mA). Die LEDs besitzen
» dummerweise keinen eigenen Vorwiderstand, da die Hintergrundbeleuchtung
» direkt an einer 2V-Spannungsquelle betrieben wurde. Diese ist leider
» defekt, also wollte ich die 70 LEDs an einem 5V-Netzteil betreiben.
»
» Laut Widerstandsberechnung muss der Widerstand, der in die Zuleitung vom
» 5V-Netzteil zur Beleuchtung rein soll, folgende Werte haben:
»
» - Spannungsabfall von 5V auf 2V
» - Gesamtstrom der 70 LEDs = 1400mA
» --> ergo muss der Widerstand 2,2 Ohm haben und einer Verlustleistung von
» 4,5 Watt standhalten
»
» Nun habe ich zwei 4,7 Ohm-Widerstände parallel geschaltet, von denen jeder
» eine Leistung von 5 Watt aushält. Der Gesamtwiderstand beträgt somit 2,35
» Ohm (per Messung überprüft). Die LEDs leuchten auch sehr schön und nicht zu
» grell, doch die beiden parallelen Widerstände werden trotzdem sauheiß,
» obwohl sie doch nun 10 Watt aushalten müssten? Halbiert sich die Leistung
» bei parallelen Widerständen etwa?
»
» Wo liegt mein Fehler bzw. wie könnte ich das ohne große Wärmeentwicklung
» lösen?
»
» Viele Grüße
» Chris

ohne Wärmeentwichlung garnicht !
ist doch alles im grünen Bereich.
Ab 50-60 Grad wird es für dir Finger unerträglich heiß.
Diese Temperatur kann man mit 4,5 Watt leicht erreichen.
Es gibt Lötkolben, die mit 10 Watt eine Löttemperatur von über 300 Grad erreichen.
Hochlastwiderstände können locker 150 Grad vertragen.
Also alles im grünen Bereich.
Wenn ein Thermometer vorhanden ist, dann mal die Temperatur nachmessen.

Hallo geralds,
danke für die Posts!

Vielkanal-Treiber... ist das mit einer LED-Matrix zu vergleichen, wo alle LEDs mit einer für's Auge unsichtbaren Frequenz quasi nacheinander kurz ein- bzw. ausgeschaltet werden?
Und kann man so ein Teil auch dimmen? Alle anderen Hintergrundbeleuchtungen in dem Sim sind nämlich per PWM mit IRL3803 über ein Arduino dimmbar, aber da stecken halt 5V-Glühbirnchen drin.

Seriell-Parallel-Gruppen: Whow, das ist in der Tat eine extrem wichtige Frage! Also werde ich das Teil doch nochmal aufmachen und messen.

Die Taster im Inneren sind jedenfalls C&K K6 Key Switches mit gelber LED (Bild im Anhang).
Ich berichte dann später inkl. Messwerten.

LG Chris

» ist doch alles im grünen Bereich.
» Ab 50-60 Grad wird es für dir Finger unerträglich heiß.

Wärmewiderstand der üblichen Drahtwiderstände (4-5W) im weißen Keramikklotz: 50-60 K/W!

Hi Chris,

Handelt es sich bei dem Gerät um ein Spielzeug oder um professionelle Technik?

Sicher, dass herkömmliche LEDs verbaut worden sind oder handelt es sich um LEDs mit integrierten Vorwiderständen?

Um derlei Lasten zu steuern würde ich einen geschalteten Stromregler verwenden. Spart Energie.

Gruß
Ralf

» Seriell-Parallel-Gruppen: Whow, das ist in der Tat eine extrem wichtige
» Frage! Also werde ich das Teil doch nochmal aufmachen und messen.
»
» Die Taster im Inneren sind jedenfalls C&K K6 Key Switches mit gelber LED
» (Bild im Anhang).
» Ich berichte dann später inkl. Messwerten.
»
» LG Chris
»
»

Moin Ralf,

naja, für ein Spielzeug würde ich es jetzt nicht halten, aber es ist für Flugsimulation konzipiert.
Im Datenblatt zu den Tastern steht leider nix von einem integrierten Vorwiderstand. Ich muss das Ganze erst nochmal aufmachen und alles ausmessen.

Was muss ich mir unter einem geschalteten Stromregler vorstellen bzw. wo findet sich sowas?

VG Chris


» Hi Chris,
»
» Handelt es sich bei dem Gerät um ein Spielzeug oder um professionelle
» Technik?
»
» Sicher, dass herkömmliche LEDs verbaut worden sind oder handelt es sich um
» LEDs mit integrierten Vorwiderständen?
»
» Um derlei Lasten zu steuern würde ich einen geschalteten Stromregler
» verwenden. Spart Energie.
»
» Gruß
» Ralf
»
» » Seriell-Parallel-Gruppen: Whow, das ist in der Tat eine extrem wichtige
» » Frage! Also werde ich das Teil doch nochmal aufmachen und messen.
» »
» » Die Taster im Inneren sind jedenfalls C&K K6 Key Switches mit gelber LED
» » (Bild im Anhang).
» » Ich berichte dann später inkl. Messwerten.
» »
» » LG Chris
» »
» »

Hi Chris,


die Antwort lautet: PWM verwenden.
Natürlich ist das Parallelschalten von LEDs so eine Sache. Aber womöglich lässt der Hersteller der LEDs ein bedingtes Parallelschalten unter bestimmten Voraussetzungen zu (Selektion, max. Breite der Strom-Impulse in Verbindung mit Ri des Netzteils..).

Unseren Azubis predige ich seit geraumer Zeit folgendes:

die einzige Aufgabe eines Widerstand ist es, den durch ihn hindurchfließenden Strom in Wärme umzuwandeln.

UND - je kleiner die Oberfläche bei identischem Leistungsumsatz ist, desto heisser wird die Oberfläche. Schließlich muss die Wärme ja irgendwohin abtransportiert werden. Gelingt bei kleinen Oberflächen schlechter als bei großen.
Sehr schön lässt sich das an einer 58W Leuchtstoffröhre und einer 60W Halogenbirne zeigen.
"Umgreife beides fest mit der ganzen Hand und berichte..."


Gruß
Ralf

» Wo liegt mein Fehler bzw. wie könnte ich das ohne große Wärmeentwicklung
» lösen?
»
» Viele Grüße
» Chris

Moin Chris,

sagt Dir Schaltregler etwas?
Die gleiche Technologie kann man dazu verwenden um anstatt konstante Spannungen, konstante Ströme zu generieren.
Im einfachsten Fall wird der Spannungsabfall an einem Serienwiderstand gemessen und damit die Regelparameter eines Schaltreglers verändert.

guggst Du mal hier:

http://www.google.com/patents/EP0288015A2?cl=de

Gruß
Ralf

» Was muss ich mir unter einem geschalteten Stromregler vorstellen bzw. wo
» findet sich sowas?
»
» VG Chris
»
»
» » Hi Chris,
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» » Handelt es sich bei dem Gerät um ein Spielzeug oder um professionelle
» » Technik?
» »
» » Sicher, dass herkömmliche LEDs verbaut worden sind oder handelt es sich
» um
» » LEDs mit integrierten Vorwiderständen?
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» » Um derlei Lasten zu steuern würde ich einen geschalteten Stromregler
» » verwenden. Spart Energie.
» »
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» » » Seriell-Parallel-Gruppen: Whow, das ist in der Tat eine extrem
» wichtige
» » » Frage! Also werde ich das Teil doch nochmal aufmachen und messen.
» » »
» » » Die Taster im Inneren sind jedenfalls C&K K6 Key Switches mit gelber
» LED
» » » (Bild im Anhang).
» » » Ich berichte dann später inkl. Messwerten.
» » »
» » » LG Chris
» » »
» » »

... oder hier:

http://www.mikrocontroller.net/topic/350289

Hallo Ralf,

danke für deine Ausführungen.
Also wenn ich diesen LED-Cluster (mal vorausgesetzt, die LEDs darin sind tatsächlich alle parallel geschaltet) mit einer 2V-Versorgung vom Arduino-PWM über den IRL3803 pulsen lasse, dann wäre das für die LEDs "gesünder"? Kann der IRL3803 denn auch eine so kleine Spannung durchschalten?
Spannung am Gate vom Arduino ist ja 5V.

VG Chris