Verbrät ein Widerstand V oder A ? oder Beides ?

nadsas · Mi, 03.02.10, 08:11

Hallo zusammen
Bin mal wieder am Basteln mit meinen LED's. Ich dachte bis anhin immer, dass ich mit dem Widerstand die Volt die über der Nennspannung der LED sind verbraten muss. Dieser rechnet sich ja Eingangsspannung-Nennspannung/mA der LED. Nun steht aber bei meiner LED der Nennstrom sei 20mA man könne aber bis zu 50mA Strom fliessen lassen. Nun meine Frage, wie soll ich den Strom erhöhen, wenn der Widerstand von den Volt her gegeben wird ? Wird mit einem Widerstand nun die Volt oder die mA geregelt ?

Ich frage das, weil ich auch Beispielsweise um einen Kondensator langsam zu laden einen Widerstand vorgeschaltet habe. Messe ich nun die ankommende Spannung hinter dem Widerstand, dann habe ich die gleiche Spannung wie vor dem Widerstand. Folglich reduziert dieser nur die mA ?

Danke Euch vielmals

Gruss
Sascha

Synthy82 · Mi, 03.02.10, 08:28

Na ja, das kannst du so pauschal nicht sagen. Das Leuchtenlassen einer LED und das Aufladen eines Kondensators sind zwei unterschiedliche Vorgänge. Ich versuchs mal auf einen einfachen Sachverhalt runterzubrechen: Hast du nur einen Widerstand an der Spannungsquelle, nimmt dieser die gesamte Spannung auf und der Strom, der fließt, berechnet sich nach der Formel U / R, also Spannung durch Widerstand. Wenn du einer LED einen Widerstand vorschaltest, nimmt dieser einen Teil der Spannung auf - wenn du ihn vergrößerst, fließt nach dem Ohmschen Gesetz auch weniger Strom. Daran ändert die LED mit ihrer im Arbeitsbereich steilen Kennlinie nichts. Der Anteil der Spannung, die der Widerstand aufnimmt, wird natürlich auch größer - aber nur wenig, weil die LED durch ihre Kennlinie ihren Widerstand bei weniger Spannung auch vergrößert und somit in gewissen Grenzen kompensierend wirkt.
Beim Aufladen eines Kondensators wird dieser immer bis zur Spannung der Spannungsquelle aufgeladen, egal, ob du einen Widerstand dazwischen hast oder nicht. Der Widerstand bestimmt nur, wie schnell das geschieht. Du kannst dir Strom da so ähnlich wie Wasser vorstellen - ein Leiter ist ein dicker Schlauch, ein Widerstand ein dünner. Wenn jetzt die Spannungsquelle ein großes Becken ist und der Kondensator ne Tasse, dann wird diese am Ende immer die gleiche Füllhöhe aufweisen, wie das Becken.

Sailor · Mi, 03.02.10, 08:35

Verbraten tut er Leistung, also Volt mal Ampere, indem er die Leistung in Wärme umwandelt.

Über einem Widerstand fällt immer eine Spannung ab, wenn Strom fließt.
Über einem Widerstand fällt keine Spannung ab, wenn kein Strom fließt.
Über 2 Widerstände in Reihe fällt jeweils eine Teilspannung ab, wenn Strom fließt. Diese Teilspannungen stehen im direkten Verhältnis zur größe der Widerstände.
In einer Reihenschaltung fließt durch alle Bauteile der gleiche Strom.

Zu den LED´s:

Diese haben eine typische Spannung und einen typischen Strom.

Über den Widerstand muss die Spannung abfallen, die höher ist, als die Nennspannung der LED. Dabei soll der Nennstrom fließen.

Beispiel LED mit typisch 3,2 Volt und 20 mA an 5 Volt Netzteil:
Die Spannung, die über dem Widerstand abfallen muss ist 5 Volt Netzteilspannung - 3,2 Volt LEDspannung = 1,8 Volt.
Durch den Widerstand sollen 20 mA fließen, wie von der LED vorgegben.

Der Widerstandswert errechnet sich also aus R = U/I = 1,8 Volt/0,02 Ampere = 90 Ohm.

Ist diese LED auch mit 50 mA Strom zugelassen, so wird die Spannung an der LED auch höher sein, z.B. 3,5 Volt. Damit ist die Differenz zur Netzteilspannung nur noch 1,5 Volt.

Der Widerstandswert errechnet sich also aus R = U/I = 1,5 Volt/0,05 Ampere = 30 Ohm.

Wenn mehr Strom durch die LED fließen soll, muss der Vorwiderstand also kleiner werden.

Zum Kondensator.

Wenn Du zwischen Widerstand und Kondensator die Spannung misst wirst Du feststellen, dass sie (bei zuvor leerem Kondensator) zunächst 0 Volt ist und dann bis zur Netzteilspannung ansteigt.

Das hängt damit zusammen, dass ein Strom in den Kondensator fließt bis dieser gefüllt ist. Leer wirkt er wie ein Kurzschluss, gefüllt ist er ein Isolator. Ein Kurzschluss ist ein unendlich kleiner Widerstand, ein Isolator ist ein unendlich großer Widerstand.

Damit herzlich Willkommen im Forum!

Na, da war doch Synthy82 schneller.

Synthy82 · Mi, 03.02.10, 08:41

Dafür warst du ausführlicher.

nadsas · Mi, 03.02.10, 10:42

Hallo zusammen

Danke erstmal.

Das hängt damit zusammen, dass ein Strom in den Kondensator fließt bis dieser gefüllt ist. Leer wirkt er wie ein Kurzschluss, gefüllt ist er ein Isolator. Ein Kurzschluss ist ein unendlich kleiner Widerstand, ein Isolator ist ein unendlich großer Widerstand.

Dann dürfte ich ein Kondensator nie ohne Widerstand betreiben weil wenn er leer ist eienn Kurzschlus smachen würde ? Oder ist die Zeit in der er diesen Kurzschluss macht so klein, dass nichts passiert ? Würde da eine Sicherung rausfliegen ?

Ist diese LED auch mit 50 mA Strom zugelassen, so wird die Spannung an der LED auch höher sein, z.B. 3,5 Volt. Damit ist die Differenz zur Netzteilspannung nur noch 1,5 Volt.

Also müsste mich die Spannung der LED gar nicht interessieren, sondern nur der maximale Strom der zugelassen ist ?

Danke Gruss
Sascha

Sailor · Mi, 03.02.10, 11:01

Je nach Größe des Kondensators merkt das die Sicherung schon und fliegt raus.

Die Spannung der LED interessiert bei Verwendung eines Vorwiderstandes schon, weil man den Vorwiderstand sonst nicht ausrechnen kann.

Bei Verwendung einer Konstantstromquelle bestimmt die Spanbnung der LED die Anzahl der LED´s, die in Reihe betrieben werden können. Die Summe der LED-Spannungen darf die maximale Spannung der LED nicht überschreiten.

Wenn Deine Frage darauf abzielt, welcher der beiden Werte für den Betrieb der LED maßgeblich ist: das ist der Strom. Wenn dieser stimmt, stimmt autonmatisch auch die Spannung.

Der Umkehrschluss, dass bei richtiger Spannung auch der Strom stimmt ist bei LED´s nicht falsch, da schon kleine Abweichungen (Bauteiltoleranzen) den Strom sehr stark vom typischen (bzw. zulässigen)abweichen lassen.

Synthy82 · Mi, 03.02.10, 11:11

Das genauste Ergebnis hättest du, wenn du die LED an eine Konstantstromquelle anschließt, den Strom so einstellst, wie du ihn haben möchtest und dann die Spannung, die über der KSQ abfällt, misst. Dann kannst du den Widerstand für die Spannung, die das Netzteil gerade hat und die LED, die du gerade verwendest nach R = U / I genau ausrechnen.

Der Kondensator schließt die Spannungsquelle zwar einen Moment kurz, da diese in aller Regel aber bereits einen Innenwiderstand hat, wird der Strom nicht unendlich groß. Was passiert, wenn du einen leeren Kondensator ans Netz anschließt, kannst du sehr gut bei einigen Schaltnetzteilen (z. B. aus dem Notebook-Bereich) erkennen, es gibt einen schönen Funken. Hatte auch schon mal ein Netzteil, das die Sicherung rausgeholt hat, in der Regel ist das aber nicht der Fall. Der Grund, warum es eine sehr schlechte Idee ist, elektronische Trafos mit einem Phasenanschnittdimmer zu betreiben, ist, dass die meisten dieser Gattung vorne eben diesen Kondensator haben, was im Betrieb zu hohen Stromspitzen führt, ähnlich, wie das Betreiben konventioneller Trafos an Phasenabschnittdimmern, weil die Spannungskurve am Ende plötzlich abgehackt wird, zu Spannungsspitzen führt.

Kunibert93 · Mi, 03.02.10, 13:15

Bei meinem PC-Netzteilen fliegt jedes mal die Sicherung raus, wenn ich einen mäßig großen Kondensator anschließe und ein Vorwiderstand muss halt relativ groß sein, wenn man gerade nur die 1/4W Version hat. Sind Heißleiter eigentlich besser geeignet als normale Widerstände zum begrenzen zum Ladestrom?

Sailor · Mi, 03.02.10, 13:57

Heißleiter haben den Vorteil, dass sie im Einschaltmoment, also wenn der Kondensator richtig Strom ziehen will, einen großen Widerstand haben. Durch die (Eigen-) Erwärmung nimmt der Widerstand ab, so dass nur noch eine kleinere Spannung über dem Widerstand abfällt und somit auch weniger Energie in Wärme umgesetzt wird als bei einem "normalen" Widerstand mit gleicher Schutzwirkung.