Anfänger-Schaltungsfrage zu LEDs

hallo,
eine Anfänger-Schaltungsfrage zu LEDs:

wenn ich z.B. 4 LEDs an 4 verschiedenen digi-Pins anschließe, habe ich es bisher immer so gemacht:
(R1-R4 ca. 470 - 1 KOhm)

pin1 - R1 - LED1 - v
pin2 - R2 - LED2 - v
pin3 - R3 - LED3 - v
pin4 - R4 - LED4 - GND  // das soll heißen: alle Kathoden an 1 gemeinsame GND-Leitung

das verbraucht allerdings 4 Widerstände und auch rel. viel Platz auf meinem Mini-Steckboard.
Wäre es nicht auch so machbar...?

pin1 - LED1 - v // alle Kathoden an gemeinsame Anschlussleiste
pin2 - LED2 - v
pin3 - LED3 - v
pin4 - LED4 - ^- R'  - GND // dann Anschlussleiste über 1x R' gemeinsam an GND

(R' z.B. = 1kOhm?)

Ich möchte es nicht einfach ausprobieren, um nicht auf dem Arduino Board was kaputt zu machen...

HaWe:
Wäre es nicht auch so machbar...?

In folgendem Fall funktioniert es gar nicht:
Wenn Du LEDs mit unterschiedlichen Lichtfarben verwendest, z.B. rote und grüne und blaue LEDs, dann haben die LEDs alle eine unterschiedliche Vorwärtsspannung VF. In dem Fall würde beim Einschalten nur die LED mit der niedrigsten Vorwärtspannung leuchten. Und das unabhängig davon, für welche Vorwärtsspannung Du den Vorwiderstand berechnet hast. Schaltest Du beispielsweise so eine rote und eine weiße LED zusammen, wird die rote superhell leuchten und die weiße allenfalls dunkel funzeln.

In folgendem Fall funktioniert es eingeschränkt:
Wenn alle LEDs bis auf wenige hundertstel Volt dieselbe Vorwärtsspannung haben, weil sie dieselbe Lichtfarbe haben, dieselbe Bauart und aus derselben Charge sind, gilt am Widerstand trotzdem das Ohmsche Gesetz:
U= RI
D.h. der Spannungsabfall am Widerstand ist proportional zum fließenden Strom. Oder anders gesagt: Wenn der Widerstand einen bestimmten Anteil der 5 Volt Betriebsspannung vernichten soll, damit die Vorwärtsspannung an der LED übrig bleibt, muß das Produkt aus R
I durch den Widerstand konstant sein. Das bedeutet, wenn Du zwei statt eine LED einschaltest, dann bekommt jede der zwei LED s nur den halben Strom und leuchtet nur noch halb so hell. Je mehr LEDs geschaltet sind, desto dunkler leuchten die LEDs.

ah ja - dankeschön, also doch die "große" Lösung :sunglasses:

Das funktioniert, aber nur, wenn du nur jeweils EINE LED anschaltest.
Wenn du mehrere zugleich anschalten willst kommt es zu den von Jurs beschrieben Effekten.

HaWe:
ah ja - dankeschön, also doch die "große" Lösung :sunglasses:

Wobei Du den Fall "alles gleiche LEDs" mit der unterschiedlichen Helligkeit je nach geschalteter LED Anzahl noch mit einer intelligenten Softwareansteuerung rausreißen und vermeiden kannst.

Hintergrund: Das Auge ist träge und kann in schneller Abfolge abgespielte Bilder nicht mehr auseinander halten. Durch eine trickreiche zeitliche Ansteuerung im "zeitlichen Multiplexing" kannst Du die LEDs in kleinen Zeitscheiben auch einzeln ansteuern, ohne dass dabei mehrere LEDs gleichzeitig geschaltet sein müssen.

Jede LED kann einen Zeitschlitz bekommen, in dem sie leuchtet. Mal rechnen: Schaltfrequenz 1000 pro Sekunde, 5 LEDs:

  • erste Millisekunde ==> Zeitschlitz für LED1
  • zweite Millisekunde ==> Zeitschlitz für LED2
  • dritte Millisekunde ==> Zeitschlitz für LED3
  • vierte Millisekunde ==> Zeitschlitz für LED4
  • fünfte Millisekunde ==> Zeitschlitz für LED5
    Danach dann alles von vorn und immer reihum.
    Innerhalb von fünf Millisekunden leuchtet jede LED einmal, pro Sekunde kommt jede LED 1000/5=200 mal dran zu leuchten, also Bildwiederholfrequenz 200 Hertz, das nimmt das Auge nicht mehr als flimmern wahr.

Der Strom durch den Vorwiderstand entspricht dabei zu jedem Zeitpunkt entweder null oder genau dem Strom, den eine einzelne LED zieht.

Da jede LED dann nur noch zu einem fünftel der Zeit leuchtet, fällt natürlich die maximale Lichtstärke ab, aber das kannst Du durch einen niedrigeren Wert des Vorwiderstands ausgleichen, so dass die LED dann für ganz kurze Zeit mit einem höheren Impulsstrom angesteuert wird. Wenn Du mal in die Datenblätter der LEDs reinschaust, ist der zulässige Impulsstrom immer höher als der zulässige Dauerstrom.

So ein zeitliches Multiplexing der LEDs könntest Du über einen Timer-Interrupt in Software realisieren.

auch super Ideen, danke!

Hallo,

nochwas, selbst wenn alle LEDs zu 100% die gleichen elektrischen Eigenschaften hätten, würde sich der Strom je LED aufteilen. Je mehr LEDs leuchten würden, umso weniger Strom bekommt jede einzelne. Das heißt, je mehr zu gleich leuchten sollen, je dunkler leuchten alle, weil sich der gemeinsam verfügbare Strom aufteilen muß.

stimmt, macht nur Sinn, wenn man hintendran keine LEDs hat sondern nur Relais oder MOSFETs o.ä. zum Schalten der Endverbraucher, denen das dann egal wäre.
Macht schaltungstechnisch auf dem Minibreadboard ntl keinen Sinn, weils noch komplizierter ist.
Dann doch lieber die einzelnen Vorwiderstände, dann hat man auch volle analogWrite-Features :slight_smile: