Weerstand LED's uitrekenen, wat doe(n) wij/ik fout?

[Twazerty]

Ik en mijn vader komen er maar niet uit (Discussie). Het probleem is als volgt:
Specificaties IR LED:
100mW output. Significantly higher than remote control types.
Max forward current 50mA, forward voltage 1.2-1.6V

Onze bron:
15V voeding

10x Infrarood LED's worden in serie geschakeld met een weerstand

Nu heb ik de volgende calculator gebruikt om de benodigde weerstand uit te rekenen:
http://led.linear1.org/led.wiz
en daarbij heb ik de volgende waarden ingevuld:
15 Volt Source voltage
1.5 Volt diode forward voltage
50 diode forward current (mA)
10 number of LEDs in your array

de calculator geeft mij een weerstand van 1 Ohm.

Maar voordat wij bovenstaande uit gingen rekenen heeft mijn vader het zaakje al in elkaar gesoldeerd met een 47Ohm weerstand. Maar omdat wij het resultaat tegen vonden vallen ben ik op zoek gegaan naar een calculator. Hier kwam dus 1 Ohm uit. Mijn vader geloofde het niet echt en voor de test heeft hij een 2Ohm weerstand gepakt. Gevolg: Led's worden zeer warm. Stroomsterkte bleek ergens rond de 200 mA te zijn. Vervolgens een weerstand van 8Ohm en toen was de stroomsterkte 100 mA. Nog steeds te veel. Dus terug de 47 Ohm geplaatst en daarbij hebben wij een stroomsterkte van rond de 50 mA en een spanningsval per led van 1.28 V.

Maar met 1.28V per led haal je toch niet het maximale vermogen uit de LED's? Met 1.6V per led een een stroomsterkte van 50mA haal je toch een hoger vermogen per LED? Maar mijn vader zegt dat dat niet kan. Hogere spanning is hogere stroomsterkte. De praktijk heeft dit bij ons aangetoond. Maar ik kan er niet inkomen dat 1.6V met 50mA niet gaat. Kun je 1.6V @ 50 mA wel halen? Zo ja geeft dit dan ook het maximale resultaat?

1.28V * 50mA geeft mij een vermogen van 64 mW. Dit is geen 100 mW zoals in de specs staat. Maar 1.6V*50mA geeft mij geen 100mW.

Gebruik ik nu de calculator verkeerd? want 1 Ohm weerstand kan gewoon niet. Dit word echt super heet. Als ik de calculator verkeerd gebruik: Hoe moet ik hem dan gebruiken? Of klopt mijn redenering niet? Zo ja wat klopt er dan niet?

Wij komen er echt niet uit wat nu eigenlijk verkeerd gaat. Wie kan ons helpen?

[Bloemstukje]

In mijn berekening moet je ongeveer 160 Ohm weerstand gebruiken !
Maar dat kan ik verkeerd hebben
Ben beginnend electrotechneut, dus foutjes zijn hoog waarschijnlijk


Edit : NVM

[ Voor 17% gewijzigd door Bloemstukje op 10-11-2009 19:24 ]

[kippy]

Om te beginnen moet je LED's nooit in serie plaatsen als je het maximale vermogen er uit wil halen.

Voor de rest gebruik je gewoon de wet van ook.

U = I x R

Voor 1 LED op een 15 V bron (schakel de leds gewoon parallel, het kost je meer weerstanden maar het vermogen door de leds wordt groter)

15V - 1.5V = 13.5V

R = U / I
R = 13.5 / 0.05
R = 270 Ohm

Voor 10 leds in serie (wat ik je dus af raad) zou je relatief geen weerstand nodig hebben. Want 10 x 1.5V = 15V. Maar omdat de spanningval over een LED niet altijd het zelfde is, dit is ook de reden dat het niet slim is om LEDs in serie te schakelen heb je toch een weerstand nodig.

Er van uit gaand dat een de LED een spanningsval van 1.2V heeft. Maal 10 maakt dat 12V.

R = 3 / 0.05
R = Zou je op een weerstand van 60 Ohm moeten uitkomen.

Het IR vermogen van een LED mag je niet uitrekenen door het opgenomen vermogen van de LED uit te rekenen. Dat kan heel anders liggen, hoe dat precies zit weet ik ook niet.

[ Voor 9% gewijzigd door kippy op 10-11-2009 19:24 ]

[Sprite_tm]

10 IR-diodes in serie geschakeld geeft een forward voltage van 12 tot 16 volt, afhankelijk van de spanning. Daar is feitelijk niet mee te rekenen: volgens de datasheet is het bijvoorbeeld zelfs mogelijk (als de Vfwd tussen 16 en 15 volt blijkt te liggen) dat je leds niet eens aan gaan! Beter is het om de leds in tweeen te delen, dus 2 strings van 5 leds met elk een serieweerstand. Dan heb je een Vfwd tussen de 6 en 8 volt. Ga even uit van 6 volt, dan moet de weerstand (15-6=)9 volt opsoepen en daarbij 50mA doorlaten. 9/.050=180 ohm. Mocht de Vfwd dan toevallig aan de andere kant van de range liggen en 8V zijn, dan staat er over de weerstand (15-8=)7 volt en loopt er dus een spanning van 7/180=0.038=38mA, wat ook nog netjes is.

Kippy: Wait, what? Wat is er mis met leds in serie zetten? Zolang je met je spanning genoeg headroom hebt (Vfwd>Vcc) gaat dat prima; door elke led gaat precies dezelfde stroom namelijk. Kan je me uitleggen waarom je denkt dat het vermogen er minder op zou worden?

Kippy heeft wel gelijk met dat je output (aan IR-licht) niet gelijk is aan je vermogen; je verlies (=warmte) gaat er namelijk nog vanaf. Buiten dat: Ik snap zowiezo de datasheet niet helemaal: in het beste geval stop je er 1.6V*50mA=80mW in, en er zou 100mW aan licht uit moeten komen? Laten we het op een afroningsfout houden

En nog een vraagje: Waar haal je de maximum stroom vandaan? Toch niet uit het tabelletje 'Absolute maximum ratings' van de datasheet? Zoja, dan is dat de maximum stroom waarbij ze garanderen dat het ding niet uitelkaar knalt, maar niet de stroom waarbij je de LED veilig kan laten branden!

[ Voor 38% gewijzigd door Sprite_tm op 10-11-2009 19:31 ]

[Sphere-]

Je zal toch een hogere spanningsbron moeten gebruiken voor tien LED's, met 1.6V maximum forward voltage kom je op 16V spanningsval uit.

[Bloemstukje]

Ja precies zat ik net ook te denken !
Je hebt 10x1,6 V spannigs val dus gewoon te weinig spanning !
Maar waarom worden die LED's dan zo heet als je er (bijna) geen weerstand aan hangt ?

[ Voor 50% gewijzigd door Bloemstukje op 10-11-2009 20:29 ]

[Twazerty]

Ok, er worden een beetje tegenstrijdige dingen gezegt. Hoezo staat er dan 16 Volt over de eerste LED. Volgens mij is dat onzin.

Maar als onze spanning over de 1.28 Volt per LED heen gaat dan gaat de gemeten stroomsterkte over de 50 mA. Met een hogere input spanning en grotere Weerstand gaat de spanning per LED alleen maar achteruit.

Maar wat kan ik nu het beste doen? De 2x 5 stuks met 180 Ohm per serie lijkt mij de beste oplossing. Dan zou de spanning per LED op 1.6 V moeten komen?

[Puch-Maxi]

Ik vind deze ook wel handig: Led voorschakelweerstand Calculator maar dat gaat over één LED natuurlijk.

[Bloemstukje]

Waarom zet je ze niet gewoon paralel ?

EDIT : Dat van die 16V is inderdaad onzin, my bad
Maar als je 10 LED's hebt van 1,6 V.
Dan red je het niet met een 15V spanningsbron hoor ?
Want : I = U/R
I = 15/(10x32) = 0,0468 = 48,7 mA dus geen 50 mA.

Je mist dus 1 Volt

[ Voor 87% gewijzigd door Bloemstukje op 10-11-2009 20:12 ]

[Sphere-]

Twazerty schreef op dinsdag 10 november 2009 @ 19:42:
Ok, er worden een beetje tegenstrijdige dingen gezegt. Hoezo staat er dan 16 Volt over de eerste LED. Volgens mij is dat onzin.

Maar als onze spanning over de 1.28 Volt per LED heen gaat dan gaat de gemeten stroomsterkte over de 50 mA. Met een hogere input spanning en grotere Weerstand gaat de spanning per LED alleen maar achteruit.

Maar wat kan ik nu het beste doen? De 2x 5 stuks met 180 Ohm per serie lijkt mij de beste oplossing. Dan zou de spanning per LED op 1.6 V moeten komen?

De spanning per LED kan je niet zelf bepalen.. dat is fabrieksaf en vastgelegd in de forward voltage specificatie in de datasheet. Deze verschilt dus ook per LED, in jouw geval ligt dat tussen de 1.2 en 1.6V. Als je de pech hebt dat ze allemaal een forward voltage hebben die hoger ligt dan 1.5V dan is een 15V spanningsbron gewoon te laag en gaat geen enkele LED aan. Het beste is inderdaad om het advies van sprite_tm op te volgen.

[W.Wonderland]

Heb je een datasheet?
de forward spanning van een LED is afhankelijk van de stroom die er door loopt.

Als je bijvoorbeeld de LTE-4208 pakt komt dit overeen met jou specifiacties.
Na bestudering van de datasheet blijkt:
forward voltage typical 1.2V, max. 1.6V geldt bij 20mA
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS AT TA=25C
Power Dissipation 100mW
Continuous Forward Current = 50mA
forward voltage bij 50mA wordt niet gegeven maar kan worden afgeleid uit de grafiek.

Ik zou zelf bij de berekeningen uitgaan van de typical waarden.

conclusie: zorg dat je een datasheet te pakken krijgt !!

[ Voor 0% gewijzigd door W.Wonderland op 10-11-2009 20:56 . Reden: typo ]

[Twazerty]

Dit zou de juiste datasheet moeten zijn voor de LITE-ON LTE-4208:

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/124932/LITEON/LTE4208.html
Die had jij toevallig al gevonden

[ Voor 7% gewijzigd door Twazerty op 10-11-2009 21:09 ]

[yannickie111]

misschien kun je hier iets mee: http://faq.tweakers.net/cme/ledweerstand.html
succes ermee!

edit: ik zag dat Puch-Maxi deze ook al aan had gedragen....
sorry....

[ Voor 30% gewijzigd door yannickie111 op 10-11-2009 21:14 ]

[W.Wonderland]

inderdaad datasheet had ik gegokt (adv google resultaten)
direct van de fabrikant: http://optoelectronics.li...2-0015&txtPartNo=LTE-4208
Ik neem aan dat je het maximale uit de leds wilt halen?
100mW ga je alleen halen met de Peak Forward Current pulsen.
Indien je 50mA continue wilt hebben is de forward spanning 1.4V (typical) (zie grafiek)(70mW)
bij 5 in serie (2x parallel) 5x1.4 = 7V spanning over weerstand 15V-7V/50mA = 160 ohm (per tak)
In theorie kan je ook alle 10 in serie zetten 15V-14V/50mA = 20ohm

Ik houd hier GEEN rekening met de spreiding van de forward spanning (indien die werkelijk zo groot is)!!

Zelf zou ik 2x5 LEDs in serie zetten en met 2x een LM317+weerstand een stroombron maken van 50mA (45mA), hierdoor ben je verlost van de spreiding van VF en voedingspanning.

[memphis]

SanderPS3 schreef op dinsdag 10 november 2009 @ 19:29:

Maar waarom worden die LED's dan zo heet als je er (bijna) geen weerstand aan hangt ?

Omdat LED's geen stroombegrenzing kennen en bij het overschreiden van de werkspanning van de LED de stroom direct omhoog schiet. Je moet de spanning over de serieweerstand niet te laag houden want een kleine spanningsverandering zal direct de spanning op de weerstand veranderen (omdat de LED een eigen spanning vast houdt) en zal dus de stroom in dezelfde proporties mee veranderen.

[guus.assmann]

Een led is ook een "gewone" halfgeleider.
En de drempelspanning van een diodeovergang is afhankelijk van een aantal factoren.
Daaronder mede de stroom en de temperatuur. (En veroudering)
Daarbij is het ook nog zo, dat de stroom de temperatuur hoger maakt.
En de spanning is zelfs afhankelijk van externe belichting. (Ook een led is lichtgevoelig)
Kortom, een led heeft geen vaste drempelspanning.

De veiligste oplossing is om de led's over 2 groepen te verdelen, dus 2 sets van 5 in serie.
Als je dan per led meet, zul je vrijwel zeker verschillende spanningen meten.
Qua stroom, kun je beter niet boven de 30mA gaan zitten.
Met die waarde zit je voldoende onder het maximum, maar haal je bijna de volle lichtopbrengst.
Eventuele fluctuaties in spanning, zullen dan de stroom niet zo snel te groot doen worden.