Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zu Viele LEDs an einer Konstantstromquelle


von Thomas M. (schwuuuuup)


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Hallo,

ich habe gestern erstmalig mit einer KSQ herumgespielt, die ich nach 
diesem Vorbild gebaut habe:
http://users.telenet.be/davshomepage/current-source.htm

Ich hatte keinen passenden Widerstand der genug Watt vertragen hätte und 
habe daher einen 5 Ohm Widerstand genommen, da dass die KSQ rechnerisch 
250mW abgegeben hat...
(Die Messwerte lagen zwar ein gutes Stück höher (280-300mA) aber ich 
denke das lag an Bauteil-Toleranzen.)

Der LM317 hat von mir etwas mehr als 12 V bekommen, die weißen 1W High 
Power LEDs haben eine Forward Spannung von 3,4-3,6V und einen Strom vom 
350mA

Lief auch alles wunderbar. 3LEDs waren auch mit 280mA verdammt hell.

Ohne groß nachzudenken habe ich Spaßeshalber eine vierte LED 
angeschlossen, und es hat - Oh Wunder! - natürlich nicht mehr 
funtioniert, weil die Maximale Ausgangsspannung des LM317 bei ~13V 
Eingang nicht mehr ausreichten:

4*LED+Dropout(280mA/25°C) =
4*3,4V+1,7V = 15,3 V

Soweit so klar.

Was ich dann aber wiederum nicht verstanden habe war, warum mir eine der 
vier LEDs dabei durchgebrannt ist.
(An einen Zufall glaubend habe ich das gleiche noch mal gemacht, und 
Zack! wieder eine durch (diesmal leuchtete sie sogar noch aber sehr 
schwach)).

Allein meiner LEDs zuliebe werde ich es nicht wieder tun wollen und in 
zukunft im vernünftigen Spannungsbereich bleiben... aber ich will ja was 
aus meinen Fehlern lernen und deswegen verstehen, was passiert ist.

Wird in diesem Fall der Strom plötzlich nicht mehr begrenzt?

Schönen Gruß und Danke im Vorraus
TOM

PS: Ja, ich habe gegoogelt und die Suche gefunden... leider erklären die 
meisten Seiten zu dem Thema das allgemeine Prinzip von KSQs oder wie man 
LEDs in Serien und Parallel kombiniert usw. aber nicht den speziellen 
Fall, dass die Versorgungsspannung überreizt wird.

von Philipp F. (philipp5054)


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Hallo Thomas,
damit der Spannungsregler, denn das ist die gedachte Funktion des LM317, 
Regelen kann benötigt er eine gewisse Spannung ~1.5V. Wenn er diese 
nicht zur Verfügung hat macht er ganz auf. Nun kommt es zu dem Problem 
das kein Konstanter Strom mehr fließt sonder eine Spannung an den LEDs 
anliegte.
Du erwarte Uin / 4 = U pro Led. Stimmt aber leider nicht. Denn auch die 
Leds unterliegen Schwankungen. Somit passiert es das eine Led mehr 
Leistung auf nimmt als sie Verträgt und den Rest kennst du bereits.

Gruß Philipp

von Peter II (Gast)


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Thomas Moll schrieb:
> Was ich dann aber wiederum nicht verstanden habe war, warum mir eine der
> vier LEDs dabei durchgebrannt ist.

wie hast du denn die LEDs verschaltet?

Wenn man sie in Reihe schaltet dann sollte ja zumindest bei einem 
übertrom alle LEDs sehr hell aufleuchten. Wenn das aber nicht passiert 
ist, dann kann es überhaupt nicht sein das eine davon kaputt geht.

von Udo S. (urschmitt)


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Ist so eigentlich nicht erklärbar. Selbst wenn du die 4. Led parallel zu 
den anderen 3 geschaltet hättest hätte nichts passieren dürfen.
Hast du die 4. Led evt in Sperrrichtung an die anderen 3 gehängt? Keine 
Ahnung ob die bei einem Durchbruch und entsprechendem Rückwärtsstrom den 
Exitus machen, wäre aber erst mal die einzige mir einleuchtende 
Erklärung.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Ah ok,

ich hatte gedacht, dass die Spannung einfach so hoch geht, wie dem lm317 
möglich ist, und ansonsten alles beim Alten bleibt... dass das Ding sich 
oberhalb dieser Spannung wie ein Stück Kupferblech verhält war mir nicht 
klar ;-)

Notiz an mich: Immer brav unterhalb von Vin-Vdropout bleiben ansonsten 
ist das K von KSQ nicht mehr das, was es mal war ;-)

von Peter II (Gast)


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Philipp F. schrieb:
> Somit passiert es das eine Led mehr
> Leistung auf nimmt als sie Verträgt und den Rest kennst du bereits.

der Strom alles LEDs ist aber gleich, damit kann sich die Leistung gar 
nicht so gross unterscheiden das die LEDs gleich zerstört wird. (wenn es 
zumindest die gleichen LEDs sind).

von Udo S. (urschmitt)


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Philipp F. schrieb:
> amit der Spannungsregler, denn das ist die gedachte Funktion des LM317,
> Regelen kann benötigt er eine gewisse Spannung ~1.5V. Wenn er diese
> nicht zur Verfügung hat macht er ganz auf. Nun kommt es zu dem Problem
> das kein Konstanter Strom mehr fließt sonder eine Spannung an den LEDs
> anliegte.

Bei der Durchlassspannung und einer Eingangsspannung von knapp über 12V 
dürfte wenig Strom fliessen wenn er die LEDs völlig ohne LM anhängt. Und 
mit dem 5Ohm Vorwiderstand plus LM sowiso nicht.

von Harald W. (wilhelms)


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Peter II schrieb:

> Wenn man sie in Reihe schaltet dann sollte ja zumindest bei einem
> übertrom alle LEDs sehr hell aufleuchten. Wenn das aber nicht passiert
> ist, dann kann es überhaupt nicht sein das eine davon kaputt geht.

Vielleicht ist der Regler ausserhalb seiner Spezifikationen ins
Schwingen gekommen und hat dann Spitzenstrom-Grenzwerte der LEDs
überschritten.
Gruss
Harald

von Thomas M. (schwuuuuup)


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die LEDs waren übrigens in Serie und sollten nicht in Sperrrichtung 
gestanden haben... es sei denn ich habe einen Fehler gemacht, von dem 
ich nichts bemerkt hatte

von Udo S. (urschmitt)


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Thomas Moll schrieb:
> Notiz an mich: Immer brav unterhalb von Vin-Vdropout bleiben ansonsten
> ist das K von KSQ nicht mehr das, was es mal war ;-)

Das sollte man auf jeden Fall beachten, aber trotzdem kann der LM dann 
nicht die Spannung erhöhen. Es hätte nichts passieren können wennd eine 
Angaben zur Eingansgspannung und Durchlassspannung der Dioden stimmen.

von Peter II (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Vielleicht ist der Regler ausserhalb seiner Spezifikationen ins
> Schwingen gekommen und hat dann Spitzenstrom-Grenzwerte der LEDs
> überschritten.

man kann aber ohne Spule oder Kondensator gar nicht die Spannung erhöhen 
damit dieser hohe Strom überhaupt entsteht.

von Udo S. (urschmitt)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Vielleicht ist der Regler ausserhalb seiner Spezifikationen ins
> Schwingen gekommen und hat dann Spitzenstrom-Grenzwerte der LEDs
> überschritten.

Selbst dann sollte die Schwingung nicht über Uein liegen. Ausser ein 
bischen über 12V sind genug um bei 4 * 3,5V plus 5 Ohm mehr als 250 mA 
fliessen zu lassen.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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bei den Angaben kann ich natürlich nur nachd em gehen, was der Händler 
sagt...
es sind keine Marken LEDs gewesen.

von Udo S. (urschmitt)


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Philipp F. schrieb:
> amit der Spannungsregler, denn das ist die gedachte Funktion des LM317,
> Regelen kann benötigt er eine gewisse Spannung ~1.5V. Wenn er diese
> nicht zur Verfügung hat macht er ganz auf. Nun kommt es zu dem Problem
> das kein Konstanter Strom mehr fließt sonder eine Spannung an den LEDs
> anliegte.

Bei der Durchlassspannung und einer Eingangsspannung von knapp über 12V 
dürfte wenig Strom fliessen wenn er die LEDs völlig ohne LM anhängt. Und 
mit dem 5Ohm Vorwiderstand plus LM sowiso nicht.

Thomas Moll schrieb:
> bei den Angaben kann ich natürlich nur nachd em gehen, was der Händler
> sagt...

Mess doch einfach mal die Spannung pro Led wenn 1 - 3 Leds an deiner 
Konstantstromquelle hängen. Wissen ist immer besser als glauben :-)

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Ok, es scheint also nicht ganz so eindeutig zu sein, wie ich der 
eifrigen Diskussion entnehme ;-)

Was aber auch noch ein Argument ist... das netzteil, von dem die 12V 
kommen ist sicher auch kein Spitzengerät... ich gehe mal davon aus, dass 
von da auch noch eine Menge Noise kam.
Der 100nF-Kondi hat davon sicher nicht alles glätten können

von Peter II (Gast)


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Thomas Moll schrieb:
> ich gehe mal davon aus, dass
> von da auch noch eine Menge Noise kam.

ist auch egal, wenn es am ende noch 12V sind.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Peter II schrieb:
> ist auch egal, wenn es am ende noch 12V sind.

... naja 12V RMS ;-)

von Peter II (Gast)


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besser LED lampen haben ja wenigsten eine KSQ, wenn die Batterie aber 
leer wird, dann müssten die LEDs ja immer zertört werden. Das Problem 
muss also woanders liegen.

(gute Lampen haben eh ein Schaltregler)

von Jens G. (jensig)


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Du hast einfach den Kühlkörper für die LEDs vergessen ...

von MaWin (Gast)


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> Was ich dann aber wiederum nicht verstanden habe war,
> warum mir eine der vier LEDs dabei durchgebrannt ist.

Zwar hat die Schaltung bekannte Probleme mit Schwingen
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm
"Da der LM317 auch nicht direkt als Stromquelle gebaut wurde, muss man 
sich nicht wundern, wenn er in dieser Verwendung nicht bei jeder Last 
stabil bleibt."

aber daran kann es nicht gelegen haben:
An 12V sind 4 350mA LEDs mit 5 Ohm Vorwiderstand nicht zu überlasten.

(12-4*Uf)/5 ist immer kleiner < 0.35

Da hast du wohl 2 mal nacheinander denselben Fehler gemacht, an den du 
dich nicht erinnerst, und den du daher hier nicht beschreibst.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Hmm also am Kühlkörper dürfte es nicht liegen, denn
a) war die Schaltung nur wenige Sekunden eingeschaltet
b) lagen die LEDs mit Ihrer Kühlfläche auf einer eiskalten Glasplatte 
auf.. ok, das ist zugegebenermaßen ein bescheuerter "Kühlkörper" aber 
für ein paar Sekunden sollte es schon reichen, bevor der Wärmestau die 
LED killt.
c) die LEDs habe ich natürlich sofort angefasst und sie waren kalt nicht 
mal ein bisschen erwärmt. Als ich eine einzelne LED mal in der hand 
hielt, als sie an der Schaltung hing, wurde die spürbar heiß... aber 
auch das hat gute 10Sek gedauert.

Ich werde die Schaltung zuhause noch mal durchmessen... vor allem das 
Netzteil und wieviel Spannung denn bei 3 Leutenden LEDs so an jeder 
einzelnen anliegen.

Ein Gedanke dazu aber noch:
die 5 Ohm hängen ja zwischen dem Vout-Pin und den LEDs. Es ist aber KEIN 
Widerstand zwischen ADJ und den LEDs, die auf der anderen Seite ja 
direkt an GND liegen... ist es denkbar dass im Überlastfall auf diesem 
Wege der Widerstand umgangen wird?

von MaWin (Gast)


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> ist es denkbar dass im Überlastfall auf diesem
> Wege der Widerstand umgangen wird?

Nein, dort kommen nur zusätzliche 50uA raus.

von Jens G. (jensig)


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>auf.. ok, das ist zugegebenermaßen ein bescheuerter "Kühlkörper" aber

dieser "KK" ist eher als komplett wirkungslos zu betrachten, da er nur 
an der Übergangsstelle warm wird, aber die Wärme nicht ins Glas 
reinleitet.
Auserdem liegen die ja nur auf - dürfte also genügend Luftspalt als 
Isolator noch vorhanden sein.
Also Wirkung=0.

>für ein paar Sekunden sollte es schon reichen, bevor der Wärmestau die
>LED killt.

Für paar (10) Sekunden schon ...

>direkt an GND liegen... ist es denkbar dass im Überlastfall auf diesem
>Wege der Widerstand umgangen wird?

Welche Überlast? Das Ding schiebt die 250mA durch (oder das, was der R 
so vorgibt). Du kannst am Ausgang auch einen Kurzen reinbauen, dann 
fließen immer noch nur die 250mA, wenn die KSQ sich normal verhält.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Jens G. schrieb:

>>für ein paar Sekunden sollte es schon reichen, bevor der Wärmestau die
>>LED killt.
>
> Für paar (10) Sekunden schon ...


In diesem Fall ging es um 1-2sec


> Welche Überlast? Das Ding schiebt die 250mA durch (oder das, was der R
> so vorgibt). Du kannst am Ausgang auch einen Kurzen reinbauen, dann
> fließen immer noch nur die 250mA, wenn die KSQ sich normal verhält.

Ok, Überlast ist das falsche Wort... ich meine natürlich wenn ich so 
viele LEDs rangehängt habe, dass die Spannung nicht ausreicht um deren 
Forward Spannung zu erreichen.

von Spackmahal (Gast)


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Thomas Moll schrieb:
> dass die Spannung nicht ausreicht um deren
> Forward Spannung zu erreichen.

Dann fließt gar nix.

von Thomas M. (schwuuuuup)


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Ok, danke allen Beteiligten... ich denke wir drehen uns im Kreis...

Ich werde das ganze noch mal durchmessen und gucken ob irgenwo des 
Rätsels Lösung versteckt ist...

wenn dabei nichts rauskommt, muss es wohl an einer wie auch immer 
begründeten Spannungsspitze gelegen haben

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