Moin,
ich habe eine PowerLed mit 150mA und möchte diese mit dem Arduino ansteuern.
Da die Pins ja nur maximal 40mA liefert muss ich mit einem Transistor die Led schalten.
Als Collector und Led Vorwiederstand nutze ich 15Ohm, das müsste bei 5V und 3V Abfall
an der Led ca. einen Strom von 133mA.
Nun würde ich gerne wissen, wie ich den Basis Vorwiederstand berechne bzw. mit welcher
Stromverstärkung ich arbeiten muss.
Als Transistor nutze ich einen 2N3904.
Danke schonmal im vorraus 
Hallo,
eine klare Angabe zur Stromverstärkung finde ich nicht im Datenblatt. Laut Datenblatt hat er wohl hfe=30, aber dann noch eine Uce von 1,0V. Ungünstig. Darunter stehen noch 2 Einträge, was jeweils eine Stromverstärkung von 10 ergibt. Nicht so das wahre.
Erstmal zu Deiner Vorwiderstandsberechnung.
Du hast ein Kommafehler in Deiner Rechnung.
2V / 150 Ohm ergibt 13,3mA
mal ausführlich
LED Strom = 150mA
LED Spannung = 3V
Schaltung hat 5V.
Ergibt Spannungsabfall über den LED Vorwiderstand 5V - 3V = 2V
Ergibt Vorwiderstand in Ohm: 2V durch 0,150A = 13 Ohm !
Verlustleistung des Vorwiderstandes: 2V * 0,150A = 0,3W > sollte also ein 1/2W Typ sein
Strom Ic: 150mA
Angenomme Transistor Stromverstärkung: 10
ergibt erforderlichen Basistrom: 150mA / 10 * 4 = 60mA
(die *4 zur sicheren Übersteuerung das er in die Sättigung geht, kann man auch reduzieren, wenn man an der Schaltung mißt wie es aussieht)
60mA sind immer noch zu viel für den Arduino.
Hast Du noch andere Transistoren? Oder Du nimmst den LED Strom runter.
Edit:
Zur Vollständigkeit, die Berechnung vom Basisvorwiderstand.
Der Transistor Basistrom wären die 60mA aus dem Bsp.
Ube wird immer mit 0,7V gerechnet, weil es einer Diode entspricht.
Das bedeutet, am Vorwiderstand fallen 5V - 0,7 = 4,3V ab.
Widerstand in Ohm wären dann, 4,3V / 0,06A = 72 Ohm rechnerisch (Leistung 4,3*0,06= 0,258W)
1/4W Typ würde noch grenzwertig ausreichen, wenn er nicht in Dauerbetrieb arbeiten muß
So wäre das Rechenprinzip.
Grundlegend würde ich jedoch einen anderen Transistor verwenden. Zum Bsp. einen BC337-40. Da kannste bedenkenlos mit einer Stromverstärkung von 100 rechnen.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand
Mit einer Konstantstromquelle bist du aber wahrscheinlich besser bedient. Bei der Stromverstärkung - gerade in Sättigung - ist oft viel Schätzen dabei.
Erst einmal danke für die Hilfe :D.
War kein Kommafehler, hast dich wahrscheinlich verlesen 15 Ohm nicht 150 :D.
Also müsste ich das bei gleichem Transistortyp über eine Darlingtonstufe machen und hätte demnach eine Stromverstärkung von 100?
Dann müsstenes (150mA/100)*4 = 6mA sein, die der Pin liefern muss?
Ja, der Widerstand ist nicht der Basiswiderstand sondern der Vorwiderstand der LED.
Ein TIP120 Darlington Transistor ist sicher besser geeignet.
Noch besser ist wie bereits vorgeschlagen eine PWM steuerbare Switching-Konstantstromquelle.
Grüße Uwe
Ich gehe mal davon aus, du hast eh ein paar 2N3904 rumfliegen. Wofür sollen die denn überhaupt gut sein, wenn nicht für 100 mA LED ?
Einfach den Basiswiderstand so bemessen, dass es für den Arduino passt ( 20 mA an 5V-0.7V = 220 Ohm )
Selbst wenn der 2N3904 nicht komplett durchschalten sollte, übernimmt er eben einen Teil der Aufgabe des LED-Vorwiderstands Die Vce des Transistors habt ihr übrigens vergessen, oder ( Aber 15 Ohm passt schon trotzdem )
Hallo,
nö, die Vce wurde nicht vergessen. Die typischen 0,1V (Kleinleistungstransisitoren) sind vernachlässigbar in der Berechnung. Es wurde immer vom Sättigungsbereich des Transistors ausgegangen. Wenn Du jetzt sagst, der Transistor soll als Vorwiderstand verwendet werden, dann muß man die Verlustleistung im Auge behalten. Würde ich aber so nicht machen. Wenn der Basisstrom reduziert werden soll, dann sollte man auch den LED Vorwiderstand anpassen und damit dem LED Strom, damit der Transistor in Sättigung bleibt als reiner Schalter.
Der LED-Strom würde ja eh weniger werden, aber der Transisitor würde ansonsten eine unnötig erhöhte Verlustleistung verbraten müssen.
Das Fazit bleibt jedoch bestehen. Anderen Transistor oder eben getaktete Konstandstromquelle. Je nach Vorlieben.
Gut, dann werde ich es erstmal mit dem TIP120 versuchen.
Habe das vorhin mal mit 2 2N3904 in Darlingtonschaltung versucht und für den Basiswiederstand 2,2 kOhm genomme
(abgerundet von den aus der Rechnung kommenden 2,8kOhm -> 4.3V/0.0013A) die LED hat aber blos halb hell geglüht und sie hat auch nur dann voll geglüht, sobald ich mit dem Finger den wiederstand berührt habe. 
Liegt das daran, dass die Transistoren nicht richtig durchschalten?
MfG.
Addi
Bei einer Darlington-Schaltung musst du bedenken dass du zwei Basis-Emitter-Strecken hast! Außerdem fällt an der Kollektor-Emtter-Strecke insgesamt auch einmal die Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors ab; also UBE + UCE(sat)
Schließlich verdoppelt sich die Basis-Emitter-Spannung beim Darlington gegenüber dem Einzeltransistor (etwa 1,2 bis 1,4 Volt bei einem Silizium-Darlington), und die Kollektor-Emitter-Spannung im leitenden Zustand erhöht sich um die Durchlassspannung der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors, also etwa 0,9 Volt bei Kleinsignaltypen (gegenüber 0,2 Volt) bzw. bis über 2 Volt bei Leistungstypen.
Warum nimmst du nicht den oben schon vorgeschlagenen BC337?
Das ist ein oft verwendeter Wald- und Wiesen Transistor den du überall kriegst.
Mit IB=10mA hat er UCE<0,1V
Also einen Basiswiderstand von 220 - 470 Ohm und alles ist gut.
Darlington sind meiner Meinung hier völlig falsch. Du brauchst die hohen Stromverstärkung nicht und die die hohe UCE verursacht dir nur höhere Verlustleistungen.
Ob es gut ist, einen Transistor als Vorwiderstand zu verwenden, will ich nicht verteidigen.
Ich sehe die Frage so:
Was kann man mit vorhandenen 2N3904 überhaupt anfangen, wenn man damit noch nicht mal 100 mA schalten kann ?
Stimmt, im Fairchild - Datenblatt ist auf jeden Fall bei Ic = 100 mA Schluss.
Wie hoch Vce bei IB = 10 mA , Ic = 100 mA ist, würde ich nachmessen:
(abgerundet von den aus der Rechnung kommenden 2,8kOhm -> 4.3V/0.0013A) die LED hat aber blos halb hell geglüht und sie hat auch nur dann voll geglüht, sobald ich mit dem Finger den wiederstand berührt habe
Verstehe ich nicht:
Aber wie gesagt: die Grenze sind erstmal die Ic = 100 mA und dagegen hilft eine Darlington-Schaltung nicht, selbst ein hFE von 30 reicht dir dicke.
Kannst natürlich ausprobieren und nachmessen, was jenseits der Datenblatt - Kurven zwichen Ic = 100 mA und dem abs. Max von 200 mA passiert. VCEsatsteigt mit höherem Ic an, und bei 50°C ist die max. Verlustleistung 0.5W beim TO92 Gehäuse...
Für alle Fälle: 2N Transistoren haben eine andere Pinbelegung als BC, nicht dass du da was verwechselt hast.
Also 4.3 V desswegen, weil an der BE Strecke 0.7V abfallen.
Als Basisstrom 1.3 mA, da sich die Stromverstärkungen ja multiplizieren in Darlingtonschaltung (133mA/(10*10))
Was aber dabei nicht berücksichtigt war, ist das sich die BE Spannungen addieren (s. Post von Serenifly).
Wenn das Teil nur maximal 100mA sicher schalten kann, dann ists wohl klar, warum es nicht richtig klappt.
Habe mich wohl im Datenblatt verlesen.
Ich versuche es aber mal mit den von euch vorgeschlagenen Transitoren
Transitoren will ich übrigens desswegen mal nutzen, um da mal Erfahrungen mit zu machen
Als Basisstrom 1.3 mA, da sich die Stromverstärkungen ja multiplizieren in Darlingtonschaltung (133mA/(10*10))
Hab ich mir schon so gedacht
hFE ist aber eher interessant im Verstärker-Betrieb, und stellt nur die aller-unterste Grenze für Schalterbetrieb dar.
( Deswegen nimmst du auch nur 10 statt der eigentlichen worst case 30 bis typisch 100 ).
Geschaltet wird aber möglichst zwischen Sättigungsbereich, wo durch Erhöhen von IB keine Verstärkung des IC mehr stattfinden kann, weil der Transistor schon ( so gut wie ) offen ist, und komplett gesperrt bei IB=0.
Der IB bei dem sich wohl der gewünschte IC einstellt und wo der Verstärkungsfaktor eine Rolle spielt, ist also eher egal und gilt auch eher bei kleineren Strömen.
Transitoren will ich übrigens desswegen mal nutzen, um da mal Erfahrungen mit zu machen
Viel Spass.
Eine LED die 150 mA aushält, sollte auch bei 100 mA schon recht hell sein, und eigentlich schon einen Kühlkörper brauchen.
Moin.
Also ich habe es mal mit dem BC337 Probiert.
Funktioniert echt super danke für die Hilfe ;).
Nun habe ich nurnoch eine Frage:
Mir ist aufgefallen, dass wenn ich Collector und Emitter vertausche sprich die LED an den Emitter und Collector an GND,
dass das dann auch funktioniert, obwohl ich keinen pnp nutze.
Ist das normal und ist das schädlich für den Transistor?
Addi2438:
Mir ist aufgefallen, dass wenn ich Collector und Emitter vertausche sprich die LED an den Emitter und Collector an GND,
dass das dann auch funktioniert, obwohl ich keinen pnp nutze.
Ist das normal und ist das schädlich für den Transistor?
Das funktioniert nur weil du eine kleine Last hast.
Man kann Emittor und Collektor vertauschen aber dann hat der Transistor kaum eine Stromverstärkug. Das heißt Du hast an der Basis fast den gesamten Kollekorstrom. Es ist also besser den Transistor richtig anzuschließen.
Grüße Uwe
Ok, danke für die Erklärung und eure Hilfe :D.
Denke ich habe jetzt alles verstanden ;).
Thema kann geschlossen werden.