Konstantstromquelle LM317

[Matthias H. (enclave)]

Hallo,

nachdem ich hier nun schon einige Beiträge gelesen und mir das Forum 
schon bei der ein oder anderen Angelegenheit geholfen hat, habe ich dann 
doch eine Frage die ich gerne stellen möchte. Da mir das Forum so 
gefällt, habe ich dies direkt zum Anlass genommen mich hier anzumelden.

Ich würde gerne mehrere LED's betreiben. 48stk um genau zu sein. Dafür 
würde ich jeweils 24 auf einer Europakarte anbringen. Die Versorgung 
soll mit der Hilfe einer Konstantstromquelle durch einen LM317 erfolgen. 
Den Schaltplan habe ich mal oben angehängt.

Grob zusammengefasst habe ich in drei parallele Gruppen, jeweils acht 
LED's in Reihe geschalteten und jeder Gruppe einen LM317 mit dem 
entsprechenden Widerstand spendiert.

Die Berechnung für eine Gruppe habe ich wie folgt vorgenommen:

Spannungsabfall über den LED's:

$$U_\text{Dioden} = 8 \cdot 3,2V = 25,6V$$

Spannungsabfall über den Gleichrichterdioden:

$$U_\text{Drop,GR} = 1,4V$$

Spannungsabfall über dem LM317:

$$U_\text{Drop, LM317} = 2,5V$$

Spannungsabfall über dem "Regelwiderstand":

$$U_\text{Drop, R} = 1,25V$$

Nennstrom der LED's:

$$I_\text{nenn} = 0,02A$$

Vom Transformator kommt nach der Gleichrichtung also folgende Spannung 
am LM317 an:

$$U_{1} = 24V \cdot \sqrt{2} - U_\text{Drop,GR} = 32,54V$$

Die theoretisch vom Regler auszugebende Spannung ist:

$$U_{2} = U_\text{Dioden} + U_\text{Drop, R} = 26,85V$$

Somit ist:

$$U_{2} + U_\text{Drop, LM317} < U_{1}$$

Die Speisespannung ist also ausreichend hoch bemessen.

Nun noch zu den Verlusten bzw. Leistungen:

$$P_{LM317} = (U_1 - U_2) \cdot 0,02A = 0,114W$$

$$P_{R} = 1,25V \cdot 0,02A = 0,025W$$

$$P_\text{LEDs} = 8 \cdot 3,2V \cdot 0,02A = 0,512W$$

Der Wirkungsgrad ist somit:

$$\eta = \frac{P_\text{LEDs}}{P_{LM317}+P_{R}+P_\text{LEDs}} = 78,65%$$

Der Wirkungsgrad ist jetzt nicht so berauschend aber für mich reicht das 
erstmal. Könnte das so ungefähr hinhauen oder habe ich irgendwo einen 
groben Denkfehler begangen? Wenn nicht, werde ich

Freundliche Grüße
Matthias

Edit:
Hab aus versehen die Datei zwei mal angehängt. Kann man die irgendwie 
löschen?

[Martin B. (statler)]

passt schon :)

[Matthias H. (enclave)]

Dann bin ich ja zufrieden :-)

[Erich (Gast)]

Ein paar kleine Bemerkungen:
= Die Berechnungen sind prinzipiell ok.
= Die LEDs mit 3,2 V pro Stück sind offensichtlich blaue oder weisse 
LEDs, jedoch mit 20mA keine Hochleistungsleds. Trotzdem könnte es sein, 
daß 3,2 etwas knapp ist und die Versorgung eher auf 3,4 Volt pro LED 
dimensioniert werden sollte, zzgl. kleiner Reserve versteht sich. Das 
wird dann hier schon eng. Rat: Vorab die LED ausmessen bei 20mA, was 
tatsächliche Flußspannung ist.
= Vorgenannter Punkt wird ggf. etwas ausgelichen dadurch, daß Trafos 
(insbesondere bei Teillast) immer höhere Spannung rausbringen. Vor allem 
jedoch: Die Leerlaufspannung kann deutlich höher sein!
= Der Ladekondensator erscheint mir etwas zu klein mit 220 uF. Da die 
Spannungsreserve der Auslegung sehr knapp ist, werden wohl "ripple" von 
100Hz auch nach den Reglern sichtbar sein (Scope!).
= Die Punkte Trafo+Elko ergeben: Evtl. ist 24V Trafo zu knapp für 8 LEDs 
pro Kette. Auf jeden Fall ist ein 35 Volt Elko hier grenzwertig, 
zumindest bei Leerlauf (wenn die Last weg ist, z.B. Teilabschaltung, 
Ausfall, Inbetriebnahme).  Evtl. Trafo mit 27-28 V~ sowie Elko mit 50V / 
63V verwenden; 1000 uF kann nicht schaden!

Gruss

[Matthias H. (enclave)]

Hallo,

für den Elko hatte ich eh vor einen 63V Typen zu verwenden. Habe das 
ganze auch mal in LTSpice Simuliert. Leider bin ich da jedoch noch etwas 
grün hinter den Ohren, sodass ich leider nicht weiß wie ich da einen 
LM317 wimulieren soll. Also habe ich nach dem Siebelko einfach einen 
passenden Widerstand eingesetzt, damit in etwa 20mA fließen können. Das 
Ergebnis hänge ich mal in den Anhang.

Bei den LED's handelt es sich um UV LED's, welche mit 3,1V angegeben 
waren. Ich habe da einfach mal aus sicherheitsgründen 0,1V hinzu addiert 
um eine kleine Serienstreuung zu berücksichtigen. Den Tipp mit dem 
Durchmessen werde ich mir aber zu Herzen nehmen und dann ggf. meine 
Berechnungen anpassen.

Ich werde einfach mal einen 100uF und einen 220uF Kondensator (beide 
63V) einbauen und mir das ganze mit dem Oszilloskop ansehen. Mal sehen 
wie weit die Simulation von der Wirklichkeit abweicht ;-).

Hatte extra einen etwas kleineren genommen, damit im einschaltmoment 
nicht so ein hoher Ladestrom fließt. Bei 220UF sind das nämlich schon 
ca. 2,4A für 1.5ms (Sekundärseite).

FG
Matthias