LED länger leuchten Lassen

Guten Abend,
ich komme aus der Programmierung und habe mich nun mit Mikrocontrollern beschäftigt. Allerdings fehlen mir die Grundlagen im Löten und von elektischen Bauteilen habe ich, abgesehen von den Info's im Physikunterricht keine Ahnung.

Ziel meiner Schaltung ist es mit einem 5V-Adapter und einer entsprechenden Buchse Strom an die Platine zu bekommen, das klappt auch alles schon super. Dann habe ich eine LED mit Vorwiederstand über zwei Kabel an die Buchse gelötet. Mit dem Einstecken des Adapters beginnt die LED zu leuchten.
Doch wie groß ist der Vorwiederstand der LED? Im Datenblatt finde ich dazu absolut keine Angaben, habe jetzt mal nach Ohm gesucht. :/

Nun habe ich einen Taster dazu gebaut, zwischen LED und Buchse gesetzt. Ob nun vor oder hinter der LED, aus Sicht der Stromfluss ist doch praktisch egal?


Was ich jetzt vorhabe ist, dass die LED nach dem los lassen des Tasters noch kurz durch einen Kondensator weiter leuchtet. Theoretisch ist das ja kein Problem, aber ich hätte gerne eine sichtbare Zeitspanne.


Also packe ich jetzt mal meine Schulphysikkenntnisse aus:

Die Kapazität (C) ist die Proportionalitätskonstante zwischen der auf dem Kondensator vorhandenen Ladung (Q) und der angelegten Spannung (U).

Q = C * U

Weiterhin ist die Spannung, bzw. die Spannungsdifferenz die Energie die eine Ladung abgibt, wenn sie vom einen Potential in das andere gelangt.

U = W / Q

Lege ich also nun eine Spannung an den Kondensator an, so steigt die Ladung in diesem an. Dadurch wird auch mehr Arbeit benötigt um weitere Ladungen auf diesem zu platzieren. Diese Arbeit steht den einzellnen Ladungen nach dem Aufladen natürlich zu verfügung.

Die Arbeit (W) ist somit gegeben durch:

W = 1/2 * Q * U

Sofern also nun keine Wiederstände, bzw nur vernachlässigbar kleine Wiederstände bestehen ist der Kondensator sofort aufgeladen, bzw. direkt entladen.

Sollte der Kondensator jedoch über einen Wiederstand (R) entladen oder geladen werden, so gibt tau die sogenannte Zeitkonstante an.

τ = R * C

In einem Zeitraum von 5τ ist der Kondensator praktisch vollkommen geladen/entladen.


Der Wiederstand ist gegeben durch
U = R * I =>
R = U / I

Frage ist nun, wie viel Ampere die LED braucht um zu leuchten.
Angenommen ich würde mir eine 2mA LED besorgen. So lange der Taster gedrückt ist und 5V anliegen brauche ich einen Wiederstand von

R = U / I
R = 5V / 0.002A
R = 2500Ω

Soweit ist es doch noch richtig oder?

Wenn nun der Taster losgelassen wird, so entläd sich der zuvor losgelassene Taster.

Die Entladung erfolgt über die Exponentialfunktion (Lösung der Differentialgleichung)

U[SUB]c[/SUB](t) = U[SUB]0[/SUB] * e ^ ( - t / τ )

I[SUB]c[/SUB](t) = - U[SUB]0[/SUB] / R * e ^ ( - t / τ ) ; Das - stellt die andere Fließrichtung dar, ist aber praktisch zu vernachlässigen.

Ziel ist es jetzt natürlich den Stromfluss durch geeignete Wahl von der Kapazität und dem Wiederstand und somit von τ, solange über 2mA zu halten die LED nachleuchten soll, z.B. 1s.

Nehmen wir z.B. folgende LED. Ich denke mal nicht, dass ich die Stromstärke beliebig hoch setzen kann oder die Spannung über alle Grenzen wachsen darf, wo kann ich das z.B. ablesen?

Zunächst gucke ich welche Kondensatoren es denn gibt. Da sehe ich welche mit 340µF.

Wenn also nun I[SUB]c[/SUB](1s) > 0.002A sein soll muss man mit U[SUB]0[/SUB] = 5V R entsprechend wählen.

Da bei

I[SUB]c[/SUB](t) = 5V / R * e ^ ( - 1s / ( 340µF * R ) )

R aber sowohl in der Basis als auc im Exponenten liegt, ist die Gleichung nur Numerisch lösbar.

Mein Taschenrechner schlägt mir einen Wiederstand von 222.34Ω vor. Also kann ich auch mehr nehmen, da sich der Kondensator dadurch nur noch langsamer entläd.

Im Zeitpunkt t=0 ist

I[SUB]c[/SUB](0) = U[SUB]0[/SUB]/R
I[SUB]c[/SUB](0) = 5V / 250Ω = 20mA

ist das nicht zu viel für die kleine 2mA LED?

Ich hoffe ihr versteht meine Fragen und könnt mir helfen,
noch eine gute Nacht euch allen

 

AW: LED länger leuchten Lassen

Vielen danke für euere Hilfe, ich habe hier die entsprechende Schaltung zusammen gelötet und es funktioniert so, wie ich es gerne hätte.

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