Hallo,
die Diskussion ob LEDs mit Vorwiderstand oder Konstantstromquelle (KSQ) betrieben werden sollen hatten wir ja schon einige Male. Beide Wege funktionieren und haben sowohl Vor- als auch Nachteile, die schon ausreichend diskutiert wurden.
Wer sich über die Grundlagen informieren möchte, dem sei das Dokument von Christian (RCfreund) empfohlen.
Weniger Beachtung haben aber bisher LEDs mit integriertem Vorwiderstand bekommen. Elektrisch gesehen unterscheiden sie sich quasi nicht von LEDs mit externen Vorwiderstand, verdienen meiner Meinung nach aber eine gesonderte Betrachtung. Was ich hiermit machen möchte, insbesondere mit Hinblick auf den Betrieb an verschiedenen Spannungen.
Erstmal die Vorteile:
- Einfache Verdrahtung, keine zusätzlichen Bauteile wie Vorwiderstand oder KSQ nötig
- Immer technisch korrekte Parallelschaltung (niemals nur ein Vorwiderstand bei x LEDs), auch bei verschiedenen Farben
- Weiter Spannungsbereich laut Hersteller
Und fairerweise die Nachteile:
- Wenig Auswahl bei Größe, Bauform, Abstrahlwinkel und Gehäuse (klar/diffus)
- Kleinere Auswahl bei der Farbe, aber die „Grundfarben“ kalt weiß, warm weiß, rot und gelb (Bernstein) werden abgedeckt
- Maximale Verlustleistung des Widerstands unbekannt, daher Betrieb an höherer Spannung nur mit Vorsicht
- Teurer als LEDs ohne integriertem Vorwiderstand
Ich habe mir mal einige 5V und 12V LEDs von diesen hier bestellt. Bei Reichelt gibt es auch LEDs mit integriertem Widerstand und farbigem Gehäuse
Die 5mm LEDs mit „Hut“-Gehäuseform (hat) finde ich nicht so gut, da diese im Vergleich zum Gehäusedurchmesser nur einen kleinen Leuchtpunkt von vielleicht 2mm haben. Ich habe diese daher nicht gemessen. Es mag aber vielleicht den ein oder anderen Anwendungsfall dafür geben.
Die LEDs mit Standard-Gehäuseform passen insbesondere für Tamiya US Trucks oder überall da, wo normale 3mm und 5mm LEDs eingebaut werden sollen / können.
Für alle getesteten LEDs gilt, daß sie ein klares Gehäuse haben und sehr hell sind. Für einige Anwendungen werden diese wahrscheinlich zu hell sein, z.B. bei Seitenmarkierungs- oder Dachleuchten. Es kann daher notwendig sein, diese über zusätzliche Widerstände oder das Lichtmodul (wo vorhanden und möglich) zu dimmen.
Die weißen LEDs sind extrem hell, auch bei halber Leistung sollte man nicht direkt hineinsehen!
Die wichtigste Frage ist natürlich, ob man für den Betrieb mit 6 Zellen (7,2V) oder 2S (7,4V) besser die 5V oder 12V Typen nehmen soll, sofern letztere überhaupt bei der wesentlich geringeren Spannung schon leuchten.
Ich habe daher mal ein bisschen rumgemessen. Die Spannung wurde über ein Step-Down Modul eingestellt und der Strom mit einem Multimeter gemessen. Bei der Helligkeit habe ich die Werte normiert, d.h. der Messwert bei Nennspannung (5V bzw. 12V) wurde auf 100% gesetzt und die Abweichung bei anderen Spannung davon ausgehend berechnet.
Da ich keine professionelle Testumgebung habe (stattdessen musste ein Smartphone mit einer App herhalten welche LUX-Werte misst, diese ist im Vergleich zu einem richtigen Messgerät aber überraschenderweise relativ genau) und sich Änderungen im Abstand und Winkel zwischen den verschiedenen Messungen ergeben haben, sind die absoluten Werte nicht aussagekräftig, und vor allem zwischen den verschiedenen LEDs auch nicht direkt vergleichbar.
Auch ergäben sich Unterschiede durch die Größe und Farbe, daher gibt es nur die %-Werte, welche immer nur für eine LED gelten, d.h. 100% bei LED1 ist nicht gleich 100% bei LED2 usw.
Bei den 5V LEDs habe ich in 0,5V Schritten gemessen, bei den 12V LEDs in 0,5V Schritten bis 8,0V, danach nur noch in 1V Schritten.
Meßfehler sind sehr wahrscheinlich vorhanden, sollten aber nicht so stark ins Gewicht fallen, da der „Trend“ bei allen Messung ähnlich ist. Ein paar % mehr oder weniger sieht wahrscheinlich eh keiner.
1. LED 3mm Gelb 590-592nm
3,7-5V 20mA
2000-2500mcd
| Spannung (V) | Strom (mA) | Relative Helligkeit (%) |
|---|---|---|
| 3,7 | 9,5 | 67 |
| 4 | 10,1 | 83 |
| 4,5 | 12,8 | 85 |
| 5 | 14,8 | 92 |
| 5,5 | 16,1 | 100 |
| 6 | 17,8 | 100 |
| 6,5 | 19,1 | 100 |
| 7 | 20,0 | 100 |
| 7,5 | 20,1 | 100 |
| 8 | 23,0 | 100 |
Fazit (5V LED):
Betrieb bis 7,5V stellt kein Problem dar. Ab 5,5V bleibt die Helligkeit konstant. Ich konnte subjektiv keinen Unterschied erkennen, auch nicht bei den Spannungen unter 5V. Wenn überhaupt war dieser so minimal, daß er nur im direkten Vergleich und/oder bei absoluter Dunkelheit auffallen würde.
2. LED 5mm Kalt-Weiß 6000-6500K
11-13V 20mA
23000-26000mcd
| Spannung (V) | Strom (mA) | Relative Helligkeit (%) |
|---|---|---|
| 5 | 4,4 | 30 |
| 5,5 | 5,2 | 38 |
| 6 | 6,0 | 48 |
| 6,5 | 6,8 | 53 |
| 7 | 7,4 | 61 |
| 7,5 | 8,1 | 62 |
| 8 | 8,7 | 64 |
| 9 | 10,0 | 75 |
| 10 | 11,3 | 80 |
| 11 | 12,5 | 90 |
| 12 | 13,6 | 100 |
| 13 | 14,5 | 109 |
| 14 | 15,2 | 112 |
| 15 | 15,8 | 116 |
| 16 | 16,5 | 116 |
| 17 | 17,2 | 116 |
3. LED 5mm Warm-Weiß 2800-3200K
9-13V 20mA
23000-26000mcd
| Spannung (V) | Strom (mA) | Relative Helligkeit (%) |
|---|---|---|
| 5 | 5,3 | 55 |
| 5,5 | 6,3 | 62 |
| 6 | 7,4 | 69 |
| 6,5 | 8,2 | 73 |
| 7 | 9,0 | 73 |
| 7,5 | 9,8 | 77 |
| 8 | 10,7 | 80 |
| 9 | 12,0 | 86 |
| 10 | 12,9 | 93 |
| 11 | 14,0 | 97 |
| 12 | 14,8 | 100 |
| 13 | 15,6 | 103 |
| 14 | 16,1 | 105 |
| 15 | 16,7 | 107 |
| 16 | 17,2 | 107 |
Messung bei 17V nicht möglich, da die Eingangsspannung am Step-Down Wandler nicht mehr hoch genug war.
4. LED 5mm Rot 620-625nm
11-13V 20mA
12000-14000mcd
| Spannung (V) | Strom (mA) | Relative Helligkeit (%) |
|---|---|---|
| 5 | 6,0 | 52 |
| 5,5 | 6,8 | 56 |
| 6 | 7,7 | 65 |
| 6,5 | 8,5 | 71 |
| 7 | 9,2 | 79 |
| 7,5 | 9,8 | 83 |
| 8 | 10,4 | 87 |
| 9 | 11,8 | 102 |
| 10 | 12,2 | 101 |
| 11 | 13,0 | 108 |
| 12 | 13,8 | 100 |
| 13 | 14,0 | 96 |
| 14 | 14,5 | 98 |
| 15 | 15,3 | 105 |
| 16 | 15,3 | 103 |
Ich kann die Messung bei 11V, 13V & 14V nicht erklären, aber da die Abweichung vom Normwert relativ gering ist habe ich das mal so hingenommen - den Unterschied zwischen 100% und 96% oder 105% sieht niemand.
Fazit (12V LEDs):
Betrieb bis ~18,0V stellt strommäßig kein Problem dar, ich würde aber nur bis 15V gehen, da die Verlustleistung des Vorwiderstandes nicht bekannt ist. Ab 13V bleibt die Helligkeit quasi konstant. Ich konnte subjektiv keinen Unterschied bei Spannungen unter 12V bis ca. 8V erkennen. Selbst bei kleineren Spannungen ist die LED noch sehr hell, nur wenn die absolut maximale Helligkeit benötigt wird ist IMHO der Betrieb mit ca. 13-15V erforderlich.
Auch bei niedrigen Spannungen sind die LEDs dank dem klaren Gehäuse immer noch wesentlich heller als die meisten gefärbten, diffusen LEDs, was auch durch einen Vergleich des mcd-Wertes bestätigt wird.
In der Praxis:
Ich restauriere graden einen King Hauler und werden diesen soweit möglich mit den 12V LEDs ausstatten, obwohl er erst mal nur mit 6 Zellen (7,2V) betrieben wird. Ich selbst nutze auch bei gefärbtem Glas immer farbige LEDs, also z.B. rot für das Rück-/Bremslicht und gelb für Blinker. Meiner Meinung nach ist die Leuchtkraft mehr als ausreichend und der kleine Strom kommt der Fahrzeit zu Gute. Allerdings halte ich mir auch die Möglichkeit vor, auf 10 Zellen (12V) / 3S (11,1V) wechseln zu können, falls der Antrieb zu langsam ist. Der Motor sowie die ganze Elektronik sind dafür schon ausgelegt.
