ganz simple infrarot-leds-reihenschaltung-frage

hallo ihr!

ich hab 4 infrarot-leds die ich in reihe schalten will und per usb (laptop) mit strom versorgen will
hier die spezifikationen:
forward voltage typ. 1,25 V
forward voltage max. 1,6 V
reverse voltage 6 V
forward current 60 mA

  1. geht das so?: 5v --- LED --- LED --- LED --- LED --- GND
    sind ja 4 LEDs a 1,25 V, macht 5 V in reihe geschaltet. oder brauche ich nen vorwiderstand? ich will ja, dass die kompletten 5v möglichst
    ankommen. sollte ich einen 1 ohm widerstand benutzen? den hab ich nämlich nicht da, wäre blöd, den noch extra
    zu bestellen. oder geht das auch so?
  2. reihenschaltung geht ja klar für die 100 mA, die usb standardmäßig liefert, oder?
  3. kann so was kaputt gehen? ist das irgendwie gefährlich mit usb-power?
  4. wie finde ich genau heraus, welche adern vom usb-kabel 5v und GND liefern? ich hab mein voltmeter an die schwarze und die rote ader
    gehalten, als das kabel im laptop steckte, aber mein voltmeter hat nix angezeigt (stand richtig eingestellt auf "20 V"). warum?

vielen dank für antworten! :slight_smile:

Hallo zehneinsvierzehn
Die Spannungversorgung am USB sind die äußeren Kontakte.

Willst Du die Infrarotleds dauernd leuchten lassen oder sie ein und ausschalten?

Ich würde nur jeweils 2 in Reihe schalten mit je einem Vorwiderstand ( also 2 ReihenLEDs mit Vorwiderstand paralellschalten).
Ich kann Die nicht beantworten wieso Du nichts gemessen hast.
Grüße Uwe

Hallo 10114

zehneinsvierzehn:
... stand richtig eingestellt auf "20 V" ...

Fehlerquellen:

  • Meßbereich für Wechselspannung ( AC ) gewählt
  • falsche Meßbuchsen gewählt
  • Meßleitungen nicht richtig angehalten

Gruss
Kurti

das ist mir jetzt natürlich peinlich... nach zig-fachem messen waren in der tat die falschen meßbuchsen ausgewählt... :roll_eyes:
die stromversorgung habe ich gefunden, gut.

warum würdest du (uwefed) jeweils 2 in reihe und die beiden reihen parallel schalten? nur damit man einen vorwiderstand einbauen kann?
wieso kann ich das mit dem vorwiderstand nicht einfach lassen? ich meine, per usb krieg ich exakt 5v, und die 4 leds ziehen exakt 5v zusammen.

ausserdem, würde ich 2 in reihe und beide reihen parallel schalten, würde sich doch der strom aufteilen, das heisst 50 mA pro strang. die leds sollen aber je 60 mA ziehen (sorry, meine 70 mA forward current waren ne falsche angabe)

Ich schließe mich mal Uwes Meinung an und liefere die gewünschte Begründung: Die Betriebsspannung wird meist mit einem kleinen Zusatz angegeben, z. B. wie in deinem Fall typ. 1,25V bei 60mA. Aber schau dir mal die U/I-Kennlinie der Diode im Datenblatt an. Da ist nicht der Betriebspunkt, sondern eben ein gesamter Verlauf abgebildet. Wie bei jedem Halbleiterelement haben auch deine LEDs gewisse Serienstreuungen. Es könnte durchaus sein, dass eine LED dabei ist, die (typ. ;)) 1,2V bei 60 mA verbraucht. Und diese Serienstreuung kann deine Schaltung (im schlimmsten Fall deinen USB-Port) in den Halbleiterhimmel schicken.
Daher immer eine Strombegrenzung einbauen: im einfachsten Fall einen Vorwiderstand, sonst sogar eine Konstantstromquelle.

okay, aber da ich nicht weiß, ob da eine LED "typ" 1,2v anstatt 1,25v verbraucht, welchen vorwiderstand baue ich ein? (wir reden von einem vorwiderstand für die ganze reihe, oder?)

soll ich einfach für alle LEDs von 1,2v ausgehen? dann würd ich irgendwie 3-4 ohm als widerstand in reihe schalten. seh ich das richtig?

Mein Vorschlag ist nicht 4 LED in Reihe zu schalten sondern 2 mal 2 LED mit jeweils einem Vorwiderstand in Reihe schalten.
Das weil durch Streuung der Parameter der LED oder durch kleine Spannungseinbrüche der Versorgungspannung die Begrenzung mit einem 1 oder 3 Ohm Widerstand sehr ungenau ist. Da machen einige Milivolt weniger oder mehr an der Versorgungspannung gleich einige Miliampere LED-Strom aus.
Brauchst Du 4 LED? tun es 3 nicht auch? 3 in Reihe würde gehen.

Grüße Uwe

ich brauche 4 LEDs. 2x2 LEDs (serie/parallel) wäre natürlich auch eine idee, aber da ein stromteiler durch die parallelschaltung gegeben ist, reicht dann doch der strom nicht mehr aus, da usb standardmäßig wohl maximal 100 mA liefert, 100 mA/2 = 50 mA, meine LEDs brauchen aber 60 mA

Was heißt sie brauchen 60 mA? Du kannst mit dem Vorwiderstand doch genausogut den Stromfluss auf 50 mA begrenzen, das geht aber etwas auf Kosten der Leuchtintensität. Wirst du bei IR-Dioden auch gar nicht wahrnehmen (können)... :wink:
Kannst du mal den genauen Anwendungszweck beschreiben?

wird ne sensorbar für eine wiimote (wii controller) - heisst zwar sensorbar, ist aber eigentlich bloß eine leiste mit infrarot-leds. die wiimote kann mit sensoren dann ihre position gegenüber der sensorbar bestimmen, die daten gehen über bluetooth ans macbook.
gibt schon anleitungen zum selberbau für solche sensorbars im netz, aber alle ohne fundiertes wissen, scheint mir, oder nicht exakt genug.

die infrarot-leds sind eigentlich von einer lichtschranke, und haben ihren peak bei 950nm. infrarot ist aber bei so 850nm am stärksten, da büße ich schon etwas an effektivität ein.
jetzt noch weniger strom, ich weiß nicht. wobei 50 mA vllt eben auch reichen.

hier ist auch die kennlinie drin (seite 4, unten links):
http://www.pollin.de/shop/downloads/D120592D.PDF

wie kann ich denn jetzt spannung sowie strom begrenzen? es ist ja auch so, dass die spannung der LEDs je nach alter und temperatur variiert.
bin noch nicht gut genug in elektrotechnik, LEDs etc. aber ich weiß ja jetzt nicht, wie viel spannung die LED bei nur 50 mA zieht.
die angaben sind If 60 mA, Vf typ. 1,25 V, Vf max 1,6 V
aus der Vf - If - kurve kann ich das auch nicht gut genug ablesen
hm ich bin verwirrt

USB liefert 100mA standartmäßig und 500mA auf Anfrage, wobei dies meist sehr elastisch von der PC-Hardware interpretiert wird.
Du kannst meiner Meinung ohne Probleme 120mA von der USB ziehen.
Grüße Uwe

aber muss ich dafür nicht noch irgendwo definieren, dass 120 mA freigegeben werden?

und wie gehe ich jetzt mit der kennlinie und den spannungsschwankungen der LEDs um? wie reguliere ich was? begrenze ich spannung? oder strom? oder beides?

ich denke eigentlich ich kenn die elektronik-basics so... grob... als anfänger... aber hier komm ich wieder durcheinander

20 mA mehr müßten nichts ausmachen.

Mach Dir nicht so viel Sorgen mit der Kennlinie. Rechne mal den Widerstand für 2 LED in Reihe und 60mA aus und dann wirst Du sehen daß du einen Normwert wählen mußt der etwas vom berechneten wert abweicht.
dann ob es 60mA oder 59,8mA sind ist egal.

Grüße Uwe

das hiesse dann

---R--- LED ----- LED -----
5 V --- I I --- GND
---R--- LED ----- LED -----

und für R = U / I
R = (5V - 2 * 1.25 V) / 60 mA = 2.5 V / 60 mA = 41,6666667 Ohm
wenn ich einen 47 Ohm Widerstand nehmen würde hätte ich I = 53 mA

geht das auch noch?

und warum kann ich jetzt die 4 LEDs nicht in Reihe schalten, wenn die "typ. forward Voltage" eh 1.25 V ist?

zehneinsvierzehn:
das hiesse dann

---R--- LED ----- LED -----
5 V --- I I --- GND
---R--- LED ----- LED -----

und für R = U / I
R = (5V - 2 * 1.25 V) / 60 mA = 2.5 V / 60 mA = 41,6666667 Ohm
wenn ich einen 47 Ohm Widerstand nehmen würde hätte ich I = 53 mA

geht das auch noch?

Genau so dachte ichs mir. Du kannst auch 2x 22Ohm in Reihe schalten und dann hast Du 57 mA.

zehneinsvierzehn:
und warum kann ich jetzt die 4 LEDs nicht in Reihe schalten, wenn die "typ. forward Voltage" eh 1.25 V ist?

Weil dann eine minimale Spannungänderung eine große Stromänderung hervorrufen würde (U/I-Diodenkennlinie).
Grüße Uwe

reichen denn die ~ 53 mA noch, um 60 mA-LEDs zu versorgen?

Mal eine Grundsatzinformation:
LEDs leuchten auch mit 1mA, aber schwach.
IF = 60mA bedeutet daß das LED maximal 60mA verträgt. Wenn Du ihm mehr Strom gibst, dann wird es zu heiß. Das bedeutet, daß sich die Ledensdauer verkürzt oder es sehr schnell kaputgeht.
Du kannst dem LED aber ohne weiteres weniger Strom geben, es wird nur schwächer leuchten.
Grüße Uwe

ja, sowas dachte ich mir schon. aber die kennlinie, die man im datenblatt sieht, geht über einen so dermaßen kleinen bereich, dass ich dachte, dass man schon 7 mA zu wenig deutlich was an licht einbüßt. die LEDs senden infrarot aus, was von einer wiimote (nintendo wii controller) lokalisiert und in daten umgewandelt werden soll. deshalb bräuchte ich halt die bestmögliche lichtausbeute für 4 LEDs mit den beschriebenen spezifikationen und den USB-5V. trotzdem soll die schaltung relativ sicher sein.

meint ihr, 47 Ohm widerstand in reihe, 2 reihen a 2 LEDs parallel, 53 mA statt 60 mA pro LED, 106 mA insgesamt statt 100 mA vom USB gezogen wäre die beste lösung?
sollte ich vielleicht noch eine sicherung einbauen (ptc oder so)?

danke für eure hilfe

sorry, dass ich nochmal frage. ich komm mir schon ein wenig blöd vor, aber ich bräuchte noch ne konkrete antwort, ob ichs so bauen kann oder nicht, damit ich mir endlich die passenden widerstände besorge und das ding umsetze.

entweder ich machs mit 43 ohm ca., dann hab ich so ca 59 mA pro LED:
---- ca. 43 R ------ LED 1 ------- LED 2 ------
5V(USB)------| |--------- GND
---- ca. 43 R ------ LED 3 ------- LED 4 ------

oder eben 47 ohm (einfach zu realisieren, nur ein widerstand je), dann hab ich nur 53 mA pro LED.
wenn aber die "forward voltage" der LED sich ändert, z.b. zu 1,1V, kriegen die LEDs 59,5 mA, brennen also noch nicht durch (forward current ist 60 mA). wenn die spannung höher ist, z.b. 1,4V, kriegen die LEDs nur 47 mA:
---- 47 R ------ LED 1 ------- LED 2 ------
5V(USB)------| |--------- GND
---- 47 R ------ LED 3 ------- LED 4 ------

  1. reichen 53 mA für infrarot-licht, wenn die LEDs 60 mA laut datenblatt "wollen"? sind 47 mA viel zu wenig?
  2. sind diese minischaltungen so relativ sicher gebaut? funktionieren die so gut oder gibt's ne bessere aber auch einfachere lösung?
    alle LEDs in reihe ist ja viel unstabiler
  3. kann USB mir denn jetzt z.b. 106 mA oder sogar bis zu 120 mA liefern ? oder muss ich da im betriebssystem irgendwas freigeben?

danke, vielen dank für eure hilfe

  1. Ja
  2. Ja so ist die Schaltung richtig aufgebaut und wird auch lange halten.
  3. müßte kein Problem sein. Die meisten PC sind so tollerant auch wenn die USB-Spezifikation anders lautet.
    Grüße Uwe