LED länger leuchten Lassen

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Autor
LED länger leuchten Lassen
Suche nach: led (32474)

    







BID = 834734

Desmu

Gerade angekommen


Beiträge: 3
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Guten Abend,
ich komme aus der Programmierung und habe mich nun mit Mikrocontrollern beschäftigt. Allerdings fehlen mir die Grundlagen im Löten und von elektischen Bauteilen habe ich, abgesehen von den Info's im Physikunterricht keine Ahnung.

Ziel meiner Schaltung ist es mit einem 5V-Adapter und einer entsprechenden Buchse Strom an die Platine zu bekommen, das klappt auch alles schon super. Dann habe ich eine LED mit Vorwiederstand über zwei Kabel an die Buchse gelötet. Mit dem Einstecken des Adapters beginnt die LED zu leuchten.
Doch wie groß ist der Vorwiederstand der LED? Im Datenblatt finde ich dazu absolut keine Angaben, habe jetzt mal nach Ohm gesucht. :/

Nun habe ich einen Taster dazu gebaut, zwischen LED und Buchse gesetzt. Ob nun vor oder hinter der LED, aus Sicht der Stromfluss ist doch praktisch egal?


Was ich jetzt vorhabe ist, dass die LED nach dem los lassen des Tasters noch kurz durch einen Kondensator weiter leuchtet. Theoretisch ist das ja kein Problem, aber ich hätte gerne eine sichtbare Zeitspanne.


Also packe ich jetzt mal meine Schulphysikkenntnisse aus:

Die Kapazität (C) ist die Proportionalitätskonstante zwischen der auf dem Kondensator vorhandenen Ladung (Q) und der angelegten Spannung (U).

Q = C * U

Weiterhin ist die Spannung, bzw. die Spannungsdifferenz die Energie die eine Ladung abgibt, wenn sie vom einen Potential in das andere gelangt.

U = W / Q

Lege ich also nun eine Spannung an den Kondensator an, so steigt die Ladung in diesem an. Dadurch wird auch mehr Arbeit benötigt um weitere Ladungen auf diesem zu platzieren. Diese Arbeit steht den einzellnen Ladungen nach dem Aufladen natürlich zu verfügung.

Die Arbeit (W) ist somit gegeben durch:

W = 1/2 * Q * U

Sofern also nun keine Wiederstände, bzw nur vernachlässigbar kleine Wiederstände bestehen ist der Kondensator sofort aufgeladen, bzw. direkt entladen.

Sollte der Kondensator jedoch über einen Wiederstand (R) entladen oder geladen werden, so gibt tau die sogenannte Zeitkonstante an.

τ = R * C

In einem Zeitraum von 5τ ist der Kondensator praktisch vollkommen geladen/entladen.


Der Wiederstand ist gegeben durch
U = R * I =>
R = U / I

Frage ist nun, wie viel Ampere die LED braucht um zu leuchten.
Angenommen ich würde mir eine 2mA LED besorgen. So lange der Taster gedrückt ist und 5V anliegen brauche ich einen Wiederstand von

R = U / I
R = 5V / 0.002A
R = 2500Ω

Soweit ist es doch noch richtig oder?

Wenn nun der Taster losgelassen wird, so entläd sich der zuvor losgelassene Taster.

Die Entladung erfolgt über die Exponentialfunktion (Lösung der Differentialgleichung)

Uc(t) = U0 * e ^ ( - t / τ )

Ic(t) = U0 / R * e ^ ( - t / τ )

Ziel ist es jetzt natürlich den Stromfluss durch geeignete Wahl von der Kapazität und dem Wiederstand und somit von τ, solange über 2mA zu halten die LED nachleuchten soll, z.B. 1s.

Nehmen wir z.B. folgende LED. Ich denke mal nicht, dass ich die Stromstärke beliebig hoch setzen kann oder die Spannung über alle Grenzen wachsen darf, wo kann ich das z.B. ablesen?

Zunächst gucke ich welche Kondensatoren es denn gibt. Da sehe ich welche mit 340µF.

Wenn also nun Ic(1s) > 0.002A sein soll muss man mit U0 = 5V R entsprechend wählen.

Da bei

Ic(t) = 5V / R * e ^ ( - 1s / ( 340µF * R ) )

R aber sowohl in der Basis als auc im Exponenten liegt, ist die Gleichung nur Numerisch lösbar.

Mein Taschenrechner schlägt mir einen Wiederstand von 222.34Ω vor. Also kann ich auch mehr nehmen, da sich der Kondensator dadurch nur noch langsamer entläd.

Im Zeitpunkt t=0 ist

Ic(0) = U0/R
Ic(0) = 5V / 250Ω = 20mA

ist das nicht zu viel für die kleine 2mA LED?

Ich hoffe ihr versteht meine Fragen und könnt mir helfen,
noch eine gute Nacht euch allen

BID = 834736

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Was ich jetzt vorhabe ist, dass die LED nach dem los lassen des Tasters noch kurz durch einen Kondensator weiter leuchtet.
Warum lässt du die LED nicht durch den Mikroprozessor ausschalten?

Deine Kenntnisse der Schulphysik bezweifle ich nicht, aber ich kontrolliere die Rechnung auch nicht, denn dieser Weg führt in die Wüste.
Low-Current-LEDs verwendet auch kaum noch jemand, denn moderne 20mA LEDs funktionieren bei 2mA mindestens genau so schön, wie die alten Low-current-Typen. Afaik gab es davon aber keine weissen oder blauen.


BID = 834762

Desmu

Gerade angekommen


Beiträge: 3
Wohnort: Brühl
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Nun, würde ich es über den Mikrocontroller machen wollen, hätte ich es getan. Ziel war aber mit Kondensatoren zu arbeiten und die entsprechenden Werte wie Kapazität und Wiederstand zu berechnen. Einfach irgendwas machen ist ja blödsinn.

Aber du da meinst rechnen führt in die Wüste, wie soll ich denn sonst darauf kommen, welche Eigenschaften die Bauteile haben müssen, damit das erreicht wird, was ich möchte?

Es sollte keine Demonstration meiner Kenntnisse sein, sondern lediglich meinen Gedankengang schildern, den ich mir als Anfänger mache um eine blöde LED am leuchten zu halten.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Desmu am 20 Jun 2012 10:44 ]

BID = 834764

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
wie soll ich denn sonst darauf kommen, welche Eigenschaften die Bauteile haben müssen, damit das erreicht wird, was ich möchte?
Existente Schaltungen studieren!
Außerdem müsste man erst einmal genau wissen, was du möchtest.
Wenn die Spannungsquelle weiterhin zur Verfügung steht, ist es, anstatt große Elkos zu verwenden, weitaus günstiger einen viel kleineren Kondensator zu nehmen und von der Stromverstärkung eines Transistors für 3 Cent Gebrauch zu machen.

Aber auch, wenn als einzige Energiequelle ein Elko zur Verfügung steht, kann man von der Verwendung eines Transistors profitieren.

BID = 834766

Desmu

Gerade angekommen


Beiträge: 3
Wohnort: Brühl
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Zitat :

Wenn die Spannungsquelle weiterhin zur Verfügung steht, ist es, anstatt große Elkos zu verwenden, weitaus günstiger einen viel kleineren Kondensator zu nehmen und von der Stromverstärkung eines Transistors für 3 Cent Gebrauch zu machen.

Aber auch, wenn als einzige Energiequelle ein Elko zur Verfügung steht, kann man von der Verwendung eines Transistors profitieren.


:D danke für den Tipp, das werde ich direkt mal ausprobieren.


Edit: so etwa? Muss ich den Basis-Widerstand des Transistors, den der Diode und den 100-Ohm-Widerstand addieren und für die Berechnung des Entlandes herran ziehen? Allerdings sollte ich hier die Schließstromstärke des Transistors nehmen, als Wert für das erlöschen der LED?
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      5V ===           |--------.
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          |          V ->      ---
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          |   100               |
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          '--|___|--------------'
              10


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Desmu am 20 Jun 2012 12:08 ]

BID = 834775

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
so etwa?
So kann man das machen, aber dabei nutzt man nur einen Bruchteil der für die Kondensator(ent)ladung zur Verfügung stehenden Spannung aus.

Wenn du die LED mit ihrem Vorwiderstand in die Kollektorleitung legst, und die Basis über den zeitbestimmenden (großen) Widerstand mit dem Kondensator verbindest, verlischt die LED erst, wenn die Kondensatorspannung ungefähr 0,6V unterschreitet.

Wie groß der Widerstand sein darf, richtet sich nach dem geforderten LED-Strom und der Stromverstärkung des Transistors.
Du kannst davon ausgehen, daß eine blaue oder weiße LED bei 5mA immer noch sehr hell ist, und dass ein Transistor BC...C eine Stromverstärkung von vielleicht 300 hat.
Damit errechnet sich bei 5V Anfangsspannung der benötigte Basistrom zu 17µA und ein maximaler Widerstand von etwa 240 kOhm.

Im Extremfall nimmst du anstelle des npn-Transistors einen N-Kanal-MOSFET, weil der praktisch überhaupt keinen Steuerstrom benötigt.
Da reicht selbst die Eigenkapazität des auf 5V aufgeladenen Gate, damit über etliche Sekunden der volle Strom fliessen kann.
Bei den entsprechenden Typen können das durchaus einige Ampere sein!
Deshalb braucht man bei MOSFETs, wenn man über einen Kondensator ansteuert, stets einen Entladewiderstand, der im MOhm-Bereich liegen kann, sonst landet man bei unkontrollierbaren Zeiten im Stunden- bis Tagebereich.

BID = 834784

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12676
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Doch wie groß ist der Vorwiederstand der LED? Im Datenblatt finde ich dazu absolut keine Angaben
Kann ja auch nicht drin stehen, weil das Datenblatt deine Betriebsspannung nicht kennt.


Offtopic :

Zitat :
Q = C * U
[...]
U = W / Q
[...]
W = 1/2 * Q * U
[...]
τ = R * C
Danke, dass du noch mal alle Grundgleichen hingeschrieben hast



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.


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