Hi! Ich möchte demnächst ganz viele weiße LEDs mit Strom versorgen. Die Spannung soll aus 12V mittels eines Step-Down Reglers erzeugt werden. Nun soll das ganze möglichst effektiv werden, d.h. es soll wenig Energie an Vorwiderständen verloren gehen. Wenn ich das ganze mit 5V betreibe und 3,3V brauchen die LEDs bei meinetwegen 30mA Strom und das an 100 LEDs, dann sind das 5Watt verlust. Ist zwar nicht viel aber trotzdem blöd. Ist es auch möglich die Vorwiderstände für 4V auszulegen oder wird dann ihr Effekt zu gering? Es sind weiße LEDs vom namhaften Hersteller Nichia mit 44000mcd. Meint ihr die Exemplarstreung ist da sehr groß oder wäre es möglich alle LEDs parallel an einer Konstantstromquelle mit 3A zu betreiben? Die LEDs verkraften soweit ich weiß auch 50mA. Je nach Steilheit der Kennlinie für die Flusspannung müsste sich der unterschiedliche Stromfluss ja im Rahmen halten. So Effekte wie Temperaturdrift und alterungsbedingte Änderung der Flussspannung wirken sich ja auf alle LEDs gleichzeitig aus und der Regler regelt den Strom trotzdem sauber auf 3A aus. Oder ist hier eher von abzuraten und die 5W Verlust in Kauf zu nehmen? lg PoWl
step up wandler und dann immer viele in reihe paralell wird nicht gehen weil wenn eine verreckt bekommen die anderen immer mehr strom ab etc usw -> dominoeffekt
stimmt, das wär auch ganz gut. Allerdings bräuchte ich dann schon einige Step-Up Wandler bei 100LEDs, die jeweils eine Flussspannung von 3,3V haben möchten. Das wären 330V. Also müsste ich so um die 10 StepUP-wandler nehmen. Zusatzaufgabe: Die LEDs sollen gedimmt werden können zwecks ein- und ausfaden.
Du musst ja nicht alle in Reihe schalten - sinnvoller sind hirer eher mehrere lange Reihenschaltungen und diese Reihenschaltungen dann parallel. Das geht, wobei du hier natürlich in jedem Strang einen Vorwiderstand hast und nicht einen Zentralen vor der Parallelschaltung. Sonst kann es zum von Paul Hamacher beschriebenen Massensterben kommen...
ich habe gestern gelernt das man die High-Power LEDs in Reihe schalten kann (mit Stromregelung und Spannungsüberwachung). Wenn diese LEDs kaputtgehen dann werden sie niederohmig und die Stromregelung muss das ausgleichen bzw. die Spannungsüberwachung Alarm melden.
Wenn du eh schon den Aufwand für einen Drosselwandler hast, nimm den Vorwiderstand ganz raus, und lass den Wandler den Strom konstanthalten. (Idee: Regelkreis im Wandler versucht nicht die Spannung, sondern den Strom konstant zu halten) So bleibt nur der Wandlerverlust übrig, und kein Heizwiderstand... Beispielschaltungen dafür gibts hier: Konstantstromquelle
Bei der Konstantstromquelle ist wieder das Problem da, dass man entweder für jede LED eine braucht oder aber, wenn die LEDs parallel sitzen, der Ausfall einer LED den anderen LEDs mehr Strom zu führt => Massensterben setzt ein. Bliebe noch die Reihenschaltung der LEDs, da die aber gedimmt werden sollen...nunja, soll denn jede LED dimmbar sein oder alle gleichmäßig? Ich denke mal, Konstantstromquelle ist hier ungeeignet, da wäre Paul schon selbst drauf gekommen.
Man braucht einen Step-Up, der als Konstantstromquelle geregelt wird und schaltet entsprechend viele LEDs in Reihe. Wenn eine ausfällt, regelt der Wandler die Spannung runter, um den Sollstrom einzustellen. Zum Dimmer: Das geht über die PWM im Wandler.
Es sollten alle auf einmal dimmbar sein. Aber das gibt wahrscheinlich Probleme mit dem Step-Up Stromregler, oder? Wenn ich vor die LEDs einen Transistor setze und diesen im PWM-Zyklus abschalte, wird der Stromregler versuchen die Spannung zu erhöhen, um den Strom wieder auf das konstante Niveau zu kriegen, da jedoch kein Strom fließen kann wird die Spannung beliebig hoch steigen, das darf sie aber nicht da sonst der Regler sich selbst killt und der Pufferkondensator mit hoher Spannung geladen wird, um die LEDs nach Durchschalten des Transistors mit Stromstößen zu killen. Vielleicht wäre ein Konstantspannungsregler und eine nachfolgende Konstantstromquelle geeigneter? Oder eine intelligentere Lösung, bei der ein µC das ganze steuert, der könnte dann den Strom messen und mit Einstellen der Ausgangsspanung des Step-Up Reglers auch die Helligkeit der LEDs. lg PoWl
Schau Dir mal den TI-Regler TPS40211 an. Damit kannst Du ca. 10 LEDs in Serie schalten und per PWM dimmen. Falls der Regler nicht in Frage kommt, stehen im Datenblatt immer noch interessante Ansätze zu Deinem PWM-Problem drin. Viele Grüße, Stefan
Hm, wie wäre es mit einer spannungsgesteuerte Stromquelle? Wäre das denn keine Möglichkeit? Damit kann man den LEDs ja immer einen anderen Strom einprägen und damit wird ja die Helligkeit geregelt. Oder wird diese Möglichkeit ausgeschlossen?
Ja hast völlig recht, eine spannungsgesteuerte Stromquelle bräuchte ich, allerdings für nur 30mA, hohe Spannung und als Step-Up Schaltregler^^
>Ja hast völlig recht, eine spannungsgesteuerte Stromquelle bräuchte ich, >allerdings für nur 30mA, hohe Spannung und als Step-Up Schaltregler^^ Genau das brauchst du ;-)
Und als Step-Up-Schaltregler? Nunja, eine Stromquelle mit genügend hoher Betriebsspannung würde es ja auch tun aber das ist das Problem, die hohe Spannung. Willst du die 100 LEDs auf einmal schalten? Wahrscheinlich ja. Vielleicht könnte man die 100 LEDs aufteilen, z.B. wenn man 10 gleiche Stromquellen nimmt und alle gleichzeitig ansteuert. 30 mA sind ja kein Ding für ne Stromquelle. Problem wird dann vielleicht die unterschiedliche Temperaturdrift der einzelnen Stromquellen sein.
Die meisten Wandler machen ja so um die 40-50V mit. Bei einer durchschnittlichen Flussspannung von großzügigen 3,4V entspricht das 11-15 LEDs. jedoch brauch ich dann auch um die 7-10 Konstantstromquellen. Temperaturdrift müsste ja kein Problem sein, der Strom wird so oder so konstant gehalten. lg PoWl
>der Strom wird so oder so konstant gehalten. Haha. Wenn aber der Vergleichswert wegläuft...? >7-10 Konstantstromquellen. Temperaturdrift... Koppel doch einfach die aktiven Elemente thermisch. Schraub alle auf einen Kühlkörper.
Ich würde immer 10 LEDs in Reihe schalten, und dann noch 100 Ohm um die Toleranzen auszugleichen (die 100 Ohm kann man gleichzeitig auch als Strommesswiderstand verwenden). Davon dann mehrere Ketten parallel. Geregelt wird dann zwar nur eine Kette (oder wenn man nicht direkt an den 100 Ohm Widerstand geht, sondern alle 100 Ohm Abgriffe über Widerstände zusammenführt der Mittelwert alles Ströme), aber wenn die Toleranzen nicht allzugroß sind, bekommen alle LEDs in etwa den selben Strom. Kleinere Änderungen durch Temperaturdrift usw. werden durch die 100 Ohm Widerstände abgefangen.
Meinst du eine Stromquelle und dann mehrere Ketten von 10 LEDs parallel anschließen? Wenn ja, diesen Vorschlag halte ich für äußerst kritisch. Wenn eine Kette ausfällt muss der Strom dann von den restlichen Ketten aufgefangen werden, bzw. die Stromquelle prägt den Strom ja ein und der ist es egal wieviel Ketten da sind. Die Folge ist klar, das Massensterben ist nicht fern. >>der Strom wird so oder so konstant gehalten. >Haha. Wenn aber der Vergleichswert wegläuft...? Ich dachte tatsächlich an die einfache Stromquelle mit Bipolartransistor. Wenn der warm wird läuft Ube weg und damit der Vergleichswert -> deshalb die Temperaturdrift. Eine Thermische Kopplung wäre eine Idee. Es gibt aber bestimmt auch andere Stromquellen, z.B. mit OPs. Da fehlt mir aber die Erfahrung. Ich hab für konstante Ströme bisher immer Spannungsregler "missbraucht", da ist Temperaturdrift eher gering. Allerdings weiß ich nicht, wie man mit Spannungsreglern spannungsgesteuerte Stromquellen aufbauen kann. Eine OP-Schaltung hilft hier dann wohl eher weiter. Eben bei der hohen Flussspannung denke ich schon, dass du mehrere Stromquellen verwenden musst. Wenn du nur eine hast und alle in Reihe schaltest sind das bei 100 LEDs ja schon 340V Gleichspannung, nicht grad ungefährlich und ich würde versuchen das zu vermeiden. Bei einer Parallelschaltung besteht halt die Gefahr des Massensterbens weil plötzlich alle noch heilen LEDs möglicherweise den Strom der defekten LEDs übernehmen müssen. Ach, ich weiß auch nicht, ist nicht grad einfach. Ich würde mir wohl die Arbeit machen und zehn Stromquellen zum Einsatz bringen. Aber ich denke, das ist Geschmackssache.
Als Konstantstromquelle muss ich Step-Up Regler verwenden weil mir nur eine 12V Spannung zur Verfügung steht. Der MC34063 (siehe Konstantstromquelle) verkraftet also nur 40V? Aber wo denn? Am Schalttransistor, oder? Ich könnte ja extern einen Hochvolt Transistor nehmen (natürlich ist es nicht empfehlenswert dann die Schaltung noch anzufassen.) Das Problem könnte dann nur der Kondensator werden, der diese Spannung verkraften muss, aber bei 30mA ist die Kapazität nicht so kritisch und Kondensatore bis 100V sind ja drin. Der Regler scheint die Ausgangsspannung intern mit einer Referenz zu vergleichen. Über den Widerstand RX wird dann wohl eine Shuntmessung gemacht. Den Widerstand könnte ich ja durch einen Mosfet ersetzen, wessen Gate ich über einen µC steuer und somit einen einstellbaren Konstantstrom erhalten. das blöde ist nur, dass ich dann wirklich 10 mal diese blöde Schaltung brauch. Da überleg ich mir zweimal ob es nicht einfacher ist, einfach einen Vorwiderstand an jede LED zu löten, das Ganze mit 5V zu betreiben und den geringen Wirkungsgrad von immerhin fast 70% in Kauf zu nehmen. Ich schätze mal eine Halogenlampe hat da nicht mehr, geht jedoch schneller kaputt. Je nach Fertigungstoleranz würde ich behaupten, ist es auch möglich, die LEDs über eine einzige Konstantstromquelle zu betreiben die 3A raushaut. Wenn die eine LED dann 32mA und die andere nur 28mA abkrigt, ist das nicht schlimm. Da müsste man halt mal ausprobieren bzw. messen wie sich das bei Konstantspannung so verhält. Hängt halt von der Steilheit der U/I Kurve ab und der Güte der LEDs. Ich denke wir können das Thema nun beenden, wird sich noch eine weile hinziehen bis ich das wirklich realisiere, 100 dieser LEDs kosten immerhin 100€ von Nichia und 50€ von NoName bei eBay. An die Lichtleistung einer 55W Halogenlampe werden sie nur bei 5facher effizienz rankommen, und das ist einfach noch nicht der Stand der Technik. lg PoWl
Allen Unkenrufe zum Trotz betreibe ich ca. 100 UV Leds an einer selbgebauten Konstantstromquelle parallel ohne Widerstand. Wenn die LEDs selektiert sind sollte man sich schon aufs Diagramm des Durchlassstromes verlassen können. Die Regelung sollte aber gut funktionieren, beim Diagramm sieht man das bei ca. 1,74V 20mA fließen bei 1,8V sinds dann aber schon 40mA.
Hallo, also ich habe da grad so ein änliches Projekt gemacht. Dabei hab ich 176 LEDs verbaut. Ich hab die zu Strängen von je 11 stk. zusammengefasst und mit einem Vorwiderstand den Strom auf ca. 20mA begrenzt. Das Ganze speise ich mit 42V DC versorgt. Damit wenn ich mal ausgehe das die LED eine Vorwertsspannung von etwa 3,4V hat komm ich auf 37,4V. Das heist am Vorwiderstand fallen knap 5V (R ca 250ohm) ab. So schlecht ist der Wirkungsgrad da jetzt nicht (ungefähr 85%). Diese Lösung ist einfach simpel. Dimmen wär jetzt kein problem mit z.b. einer PWM. Also insofern KISS (keep it simple and stupit), so hast du eigentlich nur die kosten für die LEDs (die man auch billiger bekommen kann), des einen step up wandlers und Mosfet für die PWM. Übrigens die meisten professionellen lösungen von z.B.: Osram laufen auch alle über einen Vorwiderstand. (KISS) Nur wenns dann um die LEDs mit hoher leistung geht so 1Watt dann benutzt man Konstantstromquellen.
Ach ja, dann noch mal zum Paralellschalten.... Das geht so lange gut bis eine ausfällt, dann ist der Strom durch die anderen schon höher (bei hundert jetzt zwar nur 1%). Wenn dann jedoch noch streung der LEDs dazukommt und sie halt nahe der MAX leistung betreiben will, geht das nicht lang gut. Weil eine streung von 0,06V hast du bei den billigen nicht selektierten gleich! Auch bei den selektierten würd ich da eher von glück sprechen...
Zur Parallelschaltung: Das Problem ist halt nur, dass die LED durch welche die 4 mA mehr strom fließen auch ein bißchen wärmer wird als die anderen. LED = Heißleter -> Wiederstand sinkt -> Strom steigt -> Temperatur steigt weiter, Strom steigt weiter, gleich recht weil die anderen LEDs jetzt sogar minimal weniger Strom abbekommen (gesamtstrom bleibt ja konstant) Funktioniert villeicht ne Zeit lang, aber der Tod der LEDs ist abzusehen
bei diesem Diagramm/LEDs ist es schon etwas extrem das so eine kleine Spannungsänderung so viel ausmacht(da wird sich der Hersteller nicht viel Mühe gegeben haben). Die UV-LEDs die ich verwendet habe, hatten einen viel flacheren Bereich glaube von 3,0 bis 3,6V, da müsste ich mal das Diagramm raussuchen. Wieso wird denn der Strom durch die anderen höher wenn eine LED abraucht, die Spannung bleibt ja identisch? Ihr geht bestimmt von einer ungeregelten Quelle aus, dann dort steigt mit sinkender Belastung die Spannung, bei einer Konstantspannungsquelle passiert das aber nicht. Das mit der Temperatur stimmt aber, deswegen sollte man schon etwas Abstand zum max. Strom pro LED einhalten oder es halt bei höherer Temperaturen testen. Die letze LED die ich gemessen habe, hat mit ca. 10% Stromänderung auf eine Temperaturerhöhung mittels Föhn reagiert. Typ 20mA max. 30mA also ich habe die Spannung so eingestellt das ich 20mA am Ameremeter messen konnte, nun mit dem Föhn das ganze erwärmt und der Strom stieg auf 22mA wo ich noch keine Gefahr drin sehe, selbst wenn eine andere LED abweichen sollte wird diese sicherlich nicht über 30mA kommen das wären ja 50% Differenz. Bei einer ungeregelten Spannungsquelle könnte auch zusätzlich einen Transistor nehmen um bei steigender Spannung eine Last zuzuschalten wodurch die Spannung nicht weiter steigen kann. Dann gibt es och ne weitere Möglichkeit in dem man einen Trafo nimmt der nicht viel mehr Strom liefern kann. z.B. 100 LED mit 20mA = 2A /3 V jetzt noch etwas Reserve und wir nehmen einen Trafo der 2,2A liefert dahinter den einstellbaren Spannungsregler angenommen die LEDs ziehen jetzt wegen einer Temperaturerhöhung 23mA dann geht das ganze an die Belastungsgrenze des Trafos und die Spannung wird auch nicht mehr höher gehen können. Aber wie gesagt meien LED-Platine funktioniert an einer Konstantspannungsquelle wunderbar und lief auch schon mehrere Tage zum testen durch da mich das ganze selbst auch interessiert hat.
Hallo, also die 12V sind für die Reihenschaltung der LED's ein wenig knapp. (mehrere LED's in Reihe, diese Stränge parallel). Sinnvoller wäre es hier eine andere Quelle zu wählen. Die schlechtere Wahl ist diese höhere Spannung durch einen Stepup zu erzeugen. Sollte aber auch gehen, wenn es keine andere Möglichkeit gibt. Jede LED braucht eine Strombegrenzung. Man kann bzw. soll für parallelgeschaltet LED's nicht einen gemeinsamen Vorwiderstand (Stromquelle) nehmen. Auch die Idee eine 3,3V Stromquelle die genau 3A liefert zu nehmen und damit die LED's parallelgeschaltet zu betreiben ist schlecht! Es fliessen 3A (bei Konstantstrom) in die Schaltung und die fliessen auch wieder raus. Geht eine LED kaputt bekommen alle anderen LED's den höheren Strom. Folge -> ... Ich denke die Lösung mehrere LED's in Reihe zu schalten, mit jeweils ihrem eigenen Vorwiderstand und diese Stränge dann parallel zu schalten, ist vom Bauteilaufwand her optimal. Ein Beispiel mit den 100 LED's: 10 Stränge a 10 LED's je Strang 30 mA Gesamtstrom 300mA benötigte Spannung : 10 x 3.3V + Spannung über den Vorwiderstand = > 34V 10 Widerstände zusätzlich eine Spannungsquelle mit U0 > 34V bei 300mA. Hat man keine gute Spannungsquelle ( Spannung schwankt bzw ist variabel zB. 34V < U0 < 60V) kann man keine Widerstände als Strombegrenzer nehmen. Dann benötigt jeder Zweig (zB. die 10 LED's in Reihe) eine Konstantstromquelle. Eine einfache Schaltung dafür habe ich im Anhang. Man braucht statt einem Widerstand dann 2 Widerstände, einen Transistor und zwei Dioden. Der Aufwand ist immer noch gering und für einfache Anwendungen sollte es reichen. Ein weiterer Vorteil ist aber, das man die LED's jetzt dimmen kann. Hier noch ein Link: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210253.htm Ich habe damit das Backlight für ein Nokia 3310 Display dimmbar und abschaltbar gemacht. Die Eingangsspannung der Schaltung sollte von ca. 8V bis 12V sein. gruß ralf
richtig das Problem gibts ja nur bei der Konstantstromquelle das die z.B. immer 3 A pumpt egal wieviele LEDs dahinterhängen. Eine Konstandspannungsquelle wird halt je nach Anzahl der LEDs belastet 1 LED=20mA; 2 LEDs=40mA usw. und wenn eine mal 22mA wegen höherer Toleranz statt 20 zieht ist es auch kein Problem.
einen Transistor als Konstanstromquelle zu verwenden könnte aufgrund des Temperaturdrifts problematisch werden weil sich der Konstantstrom relativ schnell ändern kann. Kann man so etwas irgendwie kompensieren? (ohne jetzt die Dioden an den Transistor zu kleben). Integrierte Spannungsregler als Konstantstromquelle zu verwenden ist doof, da ich da beim LM317 z.B. gleich mal 4V mehr Spannung brauche. lg PoWl
>aufgrund des Temperaturdrifts problematisch werden weil sich der >Konstantstrom relativ schnell ändern kann. Kommt halt drauf an wie genau der Strom sein muss. Ok er driftet weg. Es fliessen dann halt vielleicht statt 30mA 35mA. Aber der Strom bleibt trotzdem konstant. Wenn der Helligkeitsunterschied der LED's bei etwas höherem Strom nicht so groß ist wäre das vielleicht tolerierbar. Die Anwendung ist vermutlich für Beleuchtungszwecke. Bei relativ gleichen nicht zu hohen Umgebungstemperaturen. Ich glaube, das der Fehler deshalb vernachlässigbar ist. gruß ralf
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