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Warum sterben meine LED's?

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andy007

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Hallo, ich habe mir eine Anzeige für meinen Schattenbahnhof gebaut. Es werden der Streckenverlauf (Gerade oder Abzweig), die virtuellen Signale und die Stellung des Zuges mittels verschiedenfarbiger LEDs angezeigt.
Leider muss ich feststellen, dass mir schon nach kurzem Probebetrieb einige LEDs ausgefallen sind. Zwei grüne sind heute ganz ausgefallen, eine leuchtet nur noch schwach und wird wohl auch bald sterben.

Ich benutze diese LEDs
https://www.amazon.de/gp/product/B00II6SB9K/ref=oh_aui_detailpage_o02_s00?ie=UTF8&psc=1

Die gesamte Anzeige ist an den Zubehörklemmen eines Fahtrafos Piko FZ1 angeschlossen. Weiterhin betreibe ich über diese Klemmen die Weichen.

Normal kann das ja nicht sein, oder sind diese LEDs minderwertig? Ich stelle auch fest, dass die vorgeschalteten Widerstände recht heiß werden. Oder sollte ich die Anzeige besser an einen separaten Zubehörtrafo anschließen? Ich habe auch irgendwann gelesen, dass man evtl. noch eine Diode vorschalten soll.
Vielleicht weiß jemand Rat. Vielen Dank im Voraus,
Andreas
 
Die LED sind für 12 V ausgelegt. Der FZ1 Zubehörabgang liefert 16 bis 18 V. Die Vorwiderstände müßten erhöht werden.
 
Wenn Du den Widerstand für den Betrieb mit 22,5 V oder sogar mit 25 V berechnet hast umso besser.
Einne Diode davorzuschalten ist dann zusätzlich auch eine gute Maßnahme.
 
LED müssen mit Gleichstrom betrieben werden. An den Zubehörklemmen eines FZ1 kommen meines Wissen Wechselstrom raus. Und zwar 16V. Wenn man diese gleichrichtet und mit einem Elko glättet, hat man ca. 22V Gleichspannung. Je nach Konstellation kann es einfacher sein, sich ein passendes 12V Steckernetzteil zu beschaffen.

Und dann ist ein Blick nach http://www.ferromel.de/tronic_16.htm recht hilfreich. Insbesondere Bild 2 und dessen Text erklärt, wie man eine LED richtig mit Wechselstrom betreibt.
 
Zuletzt bearbeitet:
LEDs sind sehr empfindlich gegen Überspannung (für Korinthenkacker: es ist natürlich der zu hohe Strom, der dadurch durch die Diode fliesst). Ich kenne es allerdings eigentlich nur, dass sie dann gleich ganz den Geist aufgeben.
Am besten betreibt man sie mit stabilisierter Gleichspannung. Es geht aber auch mit Wechselspannung/strom wie sie der FZ1 liefert, wenn man ein paar Dinge berücksichtig:
- deutlich höhere Vorwiderstände (wie der Vorredner schrieb), die müssen auf die maximale Spitzenspannung ausgelegt sein (bei 16V ist die Spitzenspannung schon 22,7V, der FZ1 kann problemlos auch über 18Veff liefern, also Pi*Daumen auf mindestens 30 V auslegen
- es muss für die Gegenpolung eine Zusatzsicherung vorhanden sein: entweder eine Diode in der gleichen Richtung in Reihe oder eine antiparallel.
- Induzierte Überspannunge aus Magnetische Antriebe sollten ebenfalls mittels Gegendioden (an diesen) vernichtet werden. Da muss man gerade bei Motoren allerdings etwas aufpassen für die richtige Schaltung ...

Luchs.
 
Danke für die vielen Tipps, muss ich mich erstmal durcharbeiten:) Da es 17 LEDs sind, wäre schon aus Platzgründen und vom Aufwand her wahrscheinlich die Variante mit dem 12V- Netzteil am besten, glaub ich.
 
Schau mal hier nach - da haben wir Thema mal ausgiebig behandelt.
Mit Hoffmann Antrieben geht es so
Andere Schaltung mit antiparallelen Schutzdiode (hellgrau)
Gibt auch Led in antiparalleler Schaltung für den Betrieb an Wechselspannung
Dabei dient die gerade leuchtende als Schutzdiode für die in Sperrichtung mit Spannung beaufschlagte.
Noch einige Schaltungsvorschläge
Allgemeines zum Thema Led gibt es hier....

Viele bunte Ringe - einfach gemacht

Ausrechnen geht so >Klick<
Farbe markieren, Spannung eingeben, fertig - gilt für Gleichspannung!

Achso - das Datenblatt wäre vielleicht noch interessant -Standard Led 20mA oder low Current 2 mA, dann ist der Widerstand zu vezehnfachen.

Dass man den Widerstand komplett unter dem Schrumpfschlauch mit verschwinden lässt ist falsch, da die Verlustwärme schlecht abgeführt werden kann

Halbleiter kauft man im Fachhandel:
Reichelt und andere, Conrad und Voelkner sind wohl eins, Pollin, Neuhold usw....
 
Zuletzt bearbeitet:
Soweit ist zu dem Thema ja alles gesagt. Nur eins interessiert mich: Warum ist es falsch, eine LED inklusive richtig bemessenen Vorwiderstand an pulsierender Gleichspannung zu betreiben? Mal vom eventuellen Flimmern abgesehen. Nichts anderes ist ja das Vorschalten einer einfachen Diode...
 
Es ist überhaupt nicht falsch.
„Pulsierende“ Gleisspannung nutzt man z.B bei Lichterketten. Da unsere LEDs/SMDs aber Gleichspannung benötigen, baut man sich aus 4 Dioden eine Brückenschaltung.
Dabei müssen immer 2 Dioden mit Wechselspannung, versetzt vom Trafo eingespeist werden.
Dadurch einsteht dann die pulsierende Gleichspannung.
 
TTDanielTT schrieb:
Es ist überhaupt nicht falsch.
„Pulsierende“ Gleisspannung nutzt man z.B bei Lichterketten. Da unsere LEDs/SMDs aber Gleichspannung benötigen, baut man sich aus 4 Dioden eine Brückenschaltung.
Dabei müssen immer 2 Dioden mit Wechselspannung, versetzt vom Trafo eingespeist werden.
Dadurch einsteht dann die pulsierende Gleichspannung.
Zum Vergrößern anklicken....
Bei pulsierender Gleichspannung unterscheidet man Halbwellen- und Vollwellengleichspannung. Während mit nur einer Diode auch nur eine Halbwelle der Wechselspannung genutz und die andere (negative) gesperrt wird, werden bei der Brücken- oder Graetzschaltung mit 4 Dioden beide Halbwellen genutzt. Im Gegensatz zur Halbwellengleichrichtung ist dann auch die Effektivspannung bei Vollwellengleichspannung höher. Doch für einen LED- Betrieb muss man aber die maximale Spanung zu Grunde legen, egal, ob Halb- oder Vollwellenbetrieb. Nur wird die LED mit Halbwellenbetrieb nicht so hell leuchten. Schaden kann sie damit aber keinen nehmen (vorausgesetzt, der richtige Vorwiderstand wird verwendet).
 
Doch, sie kann Schaden nehmen bei Halbwellenbetrieb ohne zusätzlichen Ladekondensator.
Denn die Gleichrichterdiode in Sperrichtung läßt noch den Sperrstrom durch, der bewirkt,
daß an der LED eine Sperrspannung anliegen kann, die höher ist als die max. zulässige und
die LED sich in den Himmel verabschieden kann. Also entweder Vollwellenbetrieb oder
(Kleiner) Ladekondensator. Amazist in #10 geht auf alles ein.

Viele Grüße Wolfgang
 
Man sollte nochmal eindeutig betonen, dass die hier hohen vorhanden Sperrspannungen (über 25 V) für LED's nicht geeignet sind. Eine LED ist keine Gleichrichterdiode. Sie vertragen Sperrspannungen im Bereich von 7 V. Bei höheren Sperrspannungen werden die LED's im Durchbruchbetrieb gefahren. Dann fließen auch ordentliche Ströme. Deswegen werden die Widerstände auch warm und der pn-Übergang der LED verträgt das nicht lange.
 
Per schrieb:
Was bei Wechselspannung etwas schwierig wird...
Zum Vergrößern anklicken....
Es geht relativ einfach. Bei Versorgungsspannung z.B. 16V~ einfach zwei antiseriell geschaltete Z- Dioden mit 27V Z-Spannung
parrallel zum induktiven Verbraucher oder kapazitiv die Überspannungen begrenzen mit einem Kondensator 0,47myF/50... 70V,
Geht für Modellbaumotoren, BTTB- Weichenantriebe, ... .

Viele Grüße Wolfgang
 
Diese Schaltung mit unstabilisierter Led Versorgung (Einweggleichrichtung mit Puffer) ist seit Jahrren ohne Ausfall i.B..
Led001.jpg
Da sich die Anzahl der leuchtenden Led nicht ändert habe ich auf eine Stabilisierung verzichtet.
Der Elko ist zur Flimmerunterdrückung und sorgt für eine gewisse Stabilisierung. D1 die Einweggleichrichtung, D2 eine zentrale Schutzdiode.
Irgendwelche 3A Typen aus der Bastelkiste. Elko Spannung mind. 25V.
Die Schutzdioden (leeres Dreieck) hab ich mit eingezeichnet, hab ich aber auch nicht, da ja D2 eigentlich dafür sorgt dass an der Led keine Sperrspannunganliegen kann. Widerstand über 1,5K.
 
Zuletzt bearbeitet:
harry71.ffm schrieb:
Wie oben schon geschrieben, ist unter http://www.ferromel.de/tronic_16.htm erklärt, warum dieser Vorschlag keine gute Idee ist.
Zum Vergrößern anklicken....

Wobei auch dort nur die übliche Halbwahrheit steht. Es ist eben nicht die Spannung der tödliche Faktor, sondern es ist der durch die anliegende Spannung durch die Diode fliessende Strom, der die LED zerstört. Dieser wird bei dieser Schaltung aber zusätzlich noch durch die Gegendiode begrenzt - weil die den ja zuverlässig sperrt. Bleibt nur die Frage, ob der Reststrom bis zum Sperren ausreicht die LED hinzurichten. Das ist bei einer möglich, wenn Du aber mehrere (mit jeweils eigenem Vorwiderstand) parallel schaltest hast Du ganz schnell auch hier kein Problem mehr.
So ich die Kennlinien der Dioden richtig in Erinnerung habe ...

@Per: und genau deswegen benötigst Du Dioden, um aus dem Wechselstrom Gleichstrom zu machen (oder ihn in der Diode zu verbraten).

Luchs.
 
@amazist
Funktion von D2 verstehe ich. Ich würde aber denken, man sollte Schutzdioden parallel zu den Induktivitäten setzen. Diese Dioden dienen dem Schutz vor den Spannungsspitzen, die durch das Abschalten der Spulen entstehen können. Diese Spannungsspitzen werden durch die Dioden dann kurzgeschlossen.
Da Du diese Dilden anscheinend nicht hast, vertragen die LED‘s diese Induktionsspannungen anscheinend ...?
 
Die Spulen werden mit 16 (19) V Wechselspannung beaufschlagt - was soll ich denn für Wechselspannung für Schutzdioden einsetzen? Suppressordioden? Varistoren? - gibt es auch für Spannungen um die 25V. Also ich hab stinknormale Led gelb 3mm mit 20mA Strom wie schon gesagt seit über 25 Jahren da drin. Betrieben mit der Einweggleichrichtung mit Pufferkondensator.



Luchs schrieb:
, sondern es ist der durch die anliegende Spannung durch die Diode fliessende Strom, der die LED zerstört.
Dieser wird bei dieser Schaltung aber zusätzlich noch durch die Gegendiode begrenzt - weil die den ja zuverlässig sperrt.
Zum Vergrößern anklicken....

Dieser (Sperr-Strom) wird bei dieser Schaltung aber durch die antiparallele Gegendiode aufgehoben- weil die den ja zuverlässig an der Leuchtdiode vorbeileitet. - sollte es heißen.

Die Flusspannung der antiparallelen Schutzdiode von ca 0,7V sorgt dafür, dass an den Anschlüssen der Led in Sperrichtung nur Spannungen von 0,7V anstehen können. In Flussrichtung stellt sich die im Datenblatt der Led angegebene Spannung ein.
Der gute alte Ferromel. Ist schon weitestgehend richtig, was der so schreibt.
 
Zuletzt bearbeitet:
Also nochmal vielen Dank für die vielen Tipps. Möglich, dass ich mich später mal mit der Materie befasse. Momentan ist mir das zu hoch, deshalb werde ich die LEDs abbauen und durch herkömmliche Stecklämpchen ersetzen.
Danke für Eure Mühe, Andreas
 
Hab eben wirklich großartig gelacht. Toll wie man aus einer Mücke einen Elefanten machen kann und der Elefant mit seinen großen Füßen alles platt macht.

@andy007
Ist nicht so schwer. Ich würde es mit einem Gleichstromnetzteil und passenden Vorwiderständen noch mal versuchen. Kannst auch eine 9V Batterie mit Vorwiderstand nehmen.
 
andy007 schrieb:
Momentan ist mir das zu hoch, deshalb werde ich die LEDs abbauen und durch herkömmliche Stecklämpchen ersetzen.
Danke für Eure Mühe, Andreas
Zum Vergrößern anklicken....
Da empfehle ich Permot Stellpulte - da ist das schon drin.
 

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