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Formel für Widerstand: Parallelschaltung Ampere
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:29 Fr 16.02.2018
Autor: SoWhat

Aufgabe
Gegeben ist ein 5V WS2812b LED-Strip.
Jede LED benötigt 40 mA.
Der LED Strip soll mit einem Netzteil 12V, 2A betrieben werden.

Gesucht ist der benötigte Vorwiderstand.



Hallo und danke, dass Du meine Frage ansiehst.
Um den Vorwiderstand zu berechnen, berechne ich erst die zu vernichtende Spannung, was [mm] I_{vernichten}=12-5 [/mm] V= 7V ergibt.
Nun ist meine Frage, ob ich bei der Formel auch die Ampere der einzelnen LEDs addieren muss. So wie ich das sehe, sind die LEDs auf dem Strip parallel geschaltet, also hat jede die gleiche Spannung und die Ampere der einzelnen LEDs addieren sich, oder?
Ist also die Formel richtig
[mm] R=\bruch{I_{vernichten}}{0,04A}=\bruch{7V}{0,04A} [/mm]
oder
[mm] R=\bruch{I_{vernichten}}{a\cdot 0,04A}=\bruch{7V}{a \cdot 0,04A}, [/mm] wobei a die Anzahl der LEDs auf dem LED-Strip.

Danke im Vorraus!

        
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Formel für Widerstand: Antwort (fehlerhaft)
Status: (Antwort) fehlerhaft Status 
Datum: 18:47 Fr 16.02.2018
Autor: HJKweseleit

Ja, alles richtig. Überlege dir zusätzlich, was passiert, wenn eine der LEDs durchbrennt und kein Strom mehr hindurchfließt.

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Formel für Widerstand: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:59 Fr 16.02.2018
Autor: SoWhat

Hm. Ich hatte die Frage als "entweder oder"-Frage gedacht. Welche Formel stimmt nun?
Die erste für den Fall dass nur eine LED angeschlossen wird (also a=1) und die zweite falls a LEDs angeschlossen werden? Oder gilt immer die erste, egal wie viele LEDs auf dem Strip?
Diese LED-Strips sind doch in parallel geschaltet, nicht??

edit:

> Überlege dir zusätzlich, was passiert,
> wenn eine der LEDs durchbrennt und kein Strom mehr
> hindurchfließt.

Das wäre ein Problem, wenn sie in Reihe geschaltet wären, da sich die nun übrigen Volt auf die anderen LEDs verteilen und diese ggf. überlasten. Bei dieser Parallelschaltung dürfte einfach kein geschlossener Stromkreis mehr vorliegen. Wenn ich bei den Strips die erste, kaputte, LED abschneide und den Rest dranhänge müsste alles wieder funktionieren.

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Formel für Widerstand: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:40 So 18.02.2018
Autor: HJKweseleit

Zunächst: LEDs werden i.A. von Mikroprozessoren oder anderen elektronischen Elementen gesteuert, und Event-Horizon hat völlig Recht, wenn er meine/unsere Berechnung kritisiert; allerdings kenne ich mich mit dieser speziellen LED nicht aus und bin von einem konstanten Verhalten/Strom"verbrauch" ausgegangen.

Die untere Formel ist dann richtig, und wenn du dort für nur eine LED a=1 einsetzt, erhältst du die obere Formel.

Nicht richtig ist aber nun deine Aussage für die Reihen- bzw. Parallelschaltung:

Brennt bei einer Reihenschaltung eine LED durch, kann durch sie kein Strom mehr fließen, und damit auch nicht durch alle anderen - es sei denn, beim Durchbrennen entstünde ein Kurzschluss, wovon ich aber nicht ausgehe.

Brennt bei der Parallelschaltung eine LED durch, fließt durch diese kein Strom mehr, aber durch alle anderen doch noch. Dann ist es so, als ob du von vorn vornherein eine LED weniger eingebaut hättest, und weil nun weniger Strom durch das System fließt/fließen soll, fällt am Vorwiderstand zu wenig Spannung ab, und die LEDs bekommen zu viel Spannung. Sie brennen dann schneller durch. An der Formel siehst du auch, dass bei einem kleineren a der Vorwiderstand höher sein muss. Nach dem Durchbrennen einer LED wird es also für die anderen gefährlich, und je mehr von ihnen durchbrennen, desto schneller brennen dann auch die anderen durch.

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Formel für Widerstand: Korrekturmitteilung
Status: (Korrektur) fundamentaler Fehler Status 
Datum: 23:27 Fr 16.02.2018
Autor: Event_Horizon

Hallo!

Im Grunde hast du ja recht, aber das ist keine normale LED. Ich markiere das hier daher als falsch, damit das nicht irgendwer für bare Münze nimmt.

Eine WS2812B ist eine RGB-LED mit integriertem Controller, und wird mit maximal 5V versorgt.
Der Controller versorgt jede der drei Farben mit Konstantstrom, und kann zusätzlich noch per PWM die Helligkeit jeweils in 256Stufen regeln. Gesteuert wird das ganze über einen einzigen digitalen Eingang, in den die 24 Bits seriell und pulsweitenmoduliert rein geschoben werden. Schiebt man mehr Bits rein, kommen die aus einem digitalen Ausgang wieder raus, und können so in eine weitere WS2812B geschoben werden.
Im Endeffekt kann man so n LEDs hintereinander schalten, alle zusammen an 5V, und vorne schiebt man 3*n Bits rein, um Farbe und Helligkeit jeder einzelnen LED zu steuern.


Für die Frage hier bedeutet das: Der Stromverbrauch hängt davon ab, welche Farbe und Helligkeit grade eingestellt ist. Grade, wenn man die Spannung einschaltet, sind die LEDs noch aus, und verbrauchen so gut wie keinen Strom, nur der Controller braucht ein paar Mikro(!)ampere. Da liegen dann volle 12V an, wenn man nen Vorwiderstand für 40mA vorsieht, und die LED ist fratze, bevor sie nur einmal geleuchtet hat.

Da der Strom sehr stark variiert, muß diese LED unbedingt mit einer geregelten Spannung von bis zu 5V betrieben werden. Sowas könnte man mit einem 7805 machen, aber der verheizt dann auch ganz schön Energie, wenn man viele LEDs betreiben will. Besser wäre dann ein Netzteil, das direkt 5V rausgibt.

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Formel für Widerstand: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 01:02 Sa 17.02.2018
Autor: Eisfisch

die zu vernichtende Spannung ....   jetzt bin ich ....:

Ich habe mir wohl fälschlich  U = Spannung in V Volt, I = Stromstärke in A Ampere  und R = Widerstand in  [mm] \Omega [/mm] Ohm   und  U=R*I  oder eben R=U/I gemerkt.....

Also diese physikalischen Vokabeln...


  


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Formel für Widerstand: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 12:11 Sa 17.02.2018
Autor: Event_Horizon

Hi!

Tatsache, da oben wird die Spannung mit I bezeichnet... Aber bei den Zahlen stimmts dann wieder.

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