Entladezeit-Kondensator

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Autor
Entladezeit-Kondensator
Suche nach: kondensator (17340)

    







BID = 547334

logos23

Gerade angekommen


Beiträge: 11
Wohnort: Haßfurt
 

  


Guten Tag,

bin neu hier und möchte mich gerne mit neuem Wissen bereichern. Folgende Frage: Ich würde gerne berechnen, wie lange die LED leuchtet.
Das heißt ich lade den Kondensator erstmal 2 s lang auf, dann trenne ich ihn von der Spannungsquelle und lasse den Widerstand mit 463 Ohm und die LED( Standart LED 2V/20mA)"saugen". Die krummen Werte kommen daher, dass ich die Schaltung aufgebaut habe und die Teile, außer der LED gemessen habe (Kondensator auch mittels Messgerät).
Die mathematische Herleitung über Diff.-Gleichungen kann ich aufgrund meine Studiums. Daran soll es nicht scheitern.
Nur wie behandele ich die LED in der Schaltung.
Mein erster Gedanke:
U(Kapazität)=7.27e^-t/(R1*C1) als Funktion des Kondensators bei Schalterstellung 2. Und dann als U(Kapazität) 2 Volt eingesetzt und nach t aufgelöst. Aber da würde ich die LED ja gar nicht mit betrachten; was sich in der Praxis auch zeigt; da ich dort eine andere Zeit bekomme.
Kann mir jemand weiterhelfen?
Danke schon mal im Voraus für die Hilfe.
Mfg
Logos



BID = 547367

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

 

  

Hallo,
hast du die Durchlaßkennlinie der LED?
Die einfachste Näherung ist, an der LED
eine konstante Durchlaßspannung anzunehmen
und von der Spannung der Quelle abzuziehen.
Die Entladung ist dann schlicht Kondensator
über den Widerstand von 7,21 minus Ud
bis auf 0 Volt.
Um es genauer zu machen, müßtest du einen
analytischen Ausdruck für die Kennlinie haben
oder die Durchlaßkurve empirisch als Tabelle annähern
und in Stufen rechnen.
Gruß
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am  8 Sep 2008 19:50 ]

BID = 547396

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Nur wie behandele ich die LED in der Schaltung.
In erster Näherung, wie GeorgS bereits geschrieben hatte, kannst du bei Strömen, die ein gut sichtbares Leuchten hervorrufen, die Spannung als konstant und durch die Lichtfarbe also Bandabstand und Dotierung gegeben ansehen.
Wenn du genauer hinsiehst, wirst du bemerken, dass bei einer LED, genau wie bei einer anderen Sperrschichtdiode, ein exponentieller Zusammenhang zwischen Strom und Spannung besteht.

Dass man die Flussspannung als einigermassen konstamt ansehen kann, liegt daran, dass der Bandabstand relativ hoch und der normale Betriebsstrombereich relativ gering, vielleicht 1..100mA ist, also nur etwa 2 Dekaden beträgt.

Hier ein die U/I-Kennlinie einer LED, die ich vor längerer Zeit mal gemessen habe:



BID = 547457

cholertinu

Inventar



Beiträge: 3755
Wohnort: CH

Als erstes sollte mal die LED in Durchlassrichtung eingezeichnet werden. Die Chancen, dass die LED leuchtet sind dann bedeutend grösser ("Pfeil" von oben nach unten).

BID = 547542

logos23

Gerade angekommen


Beiträge: 11
Wohnort: Haßfurt

Danke erstmal für die Antworten,

das mit der Richtung der LED ist abhängig von deiner Definition. Am Anfang is der Kondensator Verbraucher, danach Erzeuger; bleibt man bei der Definiton als Verbraucher, muss man den "Pfeil herumdrehen", wenn ich das noch richtig in Erinnerung hab.

Oh mann war ich gestern auf dem Schlauch gestanden. Danke für die Hilfe.
Also wenn man Uled=konstant=2 V annimmt und den Rest der Schaltung so beibehällt,
dann gilt die "Formel" 0=(7.25V-2V)*e^-(t/0.81s)
und da niemand für die Ewigkeit Zeit hat, nimmt man keinen Limes sondern einfach 5*tau. Das bedeutet auch dass die Entladezeit und damit die "Brenndauer" der LED von der Spannung des Kondensators völlig unabhängig ist.
5*tau=t(unendlich)= 4.05 s passt sehr gut zu der Messung in "Realität" auch bei anderer Spannung, aber 11 V merkt man aber eine deutliche Differenz, die ich aber mit der der von Praxis und Theorie verbinde.

Ist das soweit richtig, oder irre ich mich?

mfg
logos

BID = 547562

cholertinu

Inventar



Beiträge: 3755
Wohnort: CH


Zitat :
logos23 hat am  9 Sep 2008 14:00 geschrieben :

Das bedeutet auch dass die Entladezeit und damit die "Brenndauer" der LED von der Spannung des Kondensators völlig unabhängig ist.

Der fliessende Strom hängt aber von der Spannung ab. Ist diese zu gross, leuchtet die LED nur sehr kurz und intensiv
...womit wir dann bei der effektiven "Brenndauer" der LED wären

BID = 547581

logos23

Gerade angekommen


Beiträge: 11
Wohnort: Haßfurt

Ich bitte um nähere Erläuterung. Ich nehme die LED als "Konstant-Verbraucher" mit 2 V an. Der Strom definiert sich über die Kondensatorspannung und dem Widerstand. Soweit sogut. Mit dem Strom steigt auch der Leistungsverbrauch der LED, ok.
Wie kann ich das jetzt in eine Näherungs/Fausformel packen.
Um sagen zu können, wie lange die LED leuchtet?
Oder geht das nur mit dem U/I -Diagramm der LED?

BID = 547785

cholertinu

Inventar



Beiträge: 3755
Wohnort: CH


Zitat :
logos23 hat am  9 Sep 2008 16:45 geschrieben :

Um sagen zu können, wie lange die LED leuchtet?

Die Näherung hast du ja schon mit den 5*tau, daran ändert sich auch nichts. Du hast ja selbst schon bemerkt, dass die Entladekurve resp. das tau unabhängig von der Spannung ist.

Du könntest noch definieren, bis zu welchem Durchlassstrom die LED als "leuchtend" definiert sein soll, dann könntest du die Zeitdauer noch ein bisschen genauer berechnen.

Mit dem "kurz und intensiv" ist lediglich angedeutet, dass bei zu hoher Spannung eben auch ein zu hoher Strom fliessen kann, welchen die LED möglicherweise nicht überlebt.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: cholertinu am 10 Sep 2008 14:15 ]

BID = 547786

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450


Zitat :
Das bedeutet auch dass die Entladezeit und damit die "Brenndauer" der LED von der Spannung des Kondensators völlig unabhängig ist.

Hallo Logos23,
so muß wohl jeder mal die Grundeigenschaft der
Exponentialfunktion wiederentdecken!
Gruß
Georg


_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 547788

cholertinu

Inventar



Beiträge: 3755
Wohnort: CH


Zitat :
GeorgS hat am 10 Sep 2008 14:27 geschrieben :

so muß wohl jeder mal die Grundeigenschaft der
Exponentialfunktion wiederentdecken!

Klar könnte man die Problemstellung fast beliebig kompliziert berechnen.
Die Nichtlinearität der LED Kennlinie zeigt sich ja sehr schön in der Messung von perl. Die ideale LED hätte da ja eine genau horizontale Kennlinie bei der Durchlassspannung.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: cholertinu am 10 Sep 2008 14:32 ]

BID = 547794

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Cholertinu,
das (die nach perls Aufnahme sehr gute Annäherung
der Diodenkennlinie an eine Exponentialfunktion)
meinte ich nicht, sondern die "Entdeckung"
daß die Entladezeit 5tau (nach jeder anderen
Definition auch, z. B. Halbwertszeit)
unabhängig von der Anfangsspannung ist. :=)
Gruß
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 547799

cholertinu

Inventar



Beiträge: 3755
Wohnort: CH

Ach so, das meinst du.
Da habe ich grosszügig drüber hinweggelesen, da dies ja sowieso klar ist.

BID = 547839

logos23

Gerade angekommen


Beiträge: 11
Wohnort: Haßfurt

Ok ich glaube ich hab verstanden. Danke dafür.
Ich bin davon ausgegangen, dass bei 2 V, 20 mA als Imax(der LED) vorgegeben sind und ich den Widerstand daher bestimmen musste.
Anders herum ginge das ja auch, ich gebe 'nen beliebigen Widerstand vor (mit Glück^^) und hab dann einen Strom. Diesen widerum müsste ich in dem U-I-Diagramm nachlesen (wenn man den eines hat), um den Spannungsabfall an der LED zu erfahren.
Wenn dem so ist, habe ich das endlich gerafft.
Das ist hier mit einer Exponentialfktion daher komme, tut mir Leid, aber mir ist bis jetzt eben nur dieser Weg vom Studium her bekannt.
Da ich mich jetzt voller Forscherdrang in die Praxis stürzen will, möchte ich auch die Arbeitsweise eines Elektrikers/Elektronikers kennen lernen. Ich möchte Näherungen und so weiter und keinen Limes

Mfg
Logos

BID = 547842

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Die ideale LED hätte da ja eine genau horizontale Kennlinie bei der Durchlassspannung.
Nein !
Eine LED ist eine Sperrschichtdiode und als solche verhält sich eine ideale LED auch wie eine ideale Sperrschichtdiode, hat also auch eine genau definierte Exponentialkennlinie.

Diese hier tut das schon ganz gut und in der halblogarithmischen Darstellung bedeuten Abweichungen von der Geradlinigkeit Abweichungen vom idealen exponentiellen Verhalten.


_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !


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