Strom für LED-Streifen begrenzen

[Thomas B. (escamoteur)]

Hi,

ich hab mir jetzt LED-Streifen bestellt, die für 5m 72W Leistung haben. 
Davon sollen 4 ins Wohnzimmer.

http://www.mikrocontroller.net/link/ebay/360785321653

Natürlich brauche ich nie und nimmer 288W Licht bei mir in der Bude und 
ich will das Netzteil auch gar nicht so groß auslegen.

Wie kann ich außer PWM-dimmen den Strom so begrenzen, dass nicht mehr 
als 12A fließen können. Als Netzteil hab ich eins ausgesucht mit 150W 
und ich will sicher gehen, dass wenn mit dem dimmen was schiefläuft 
nicht das Netzteil überlastet wird. Außerdem habe ich die Hoffnung, dass 
sich die Lebenszeit der LEDs erhöht wenn ich Sie nur mit halber Leistung 
benutze.

Brauch ich dazu eine Konstantstromquelle?

Lässt sich die Schaltung "Konstantstromquelle mit Komparatoren" so 
abwandeln, dass sie für 13A funktioniert?

Am Ende läuft es ja wohl darauf hinaus, dass die LEDs nicht mehr mit 
12V, sondern mit ca. 6V betrieben werden, oder? Wäre es dann nicht 
einfach einfach einen Schaltregler zu nehmen, der aus 12V 6V macht. Oder 
gibt es so was für 13A gar nicht?

Gruß
Tom

[Falk B. (falk)]

@ Thomas Burkhart (escamoteur)

>Wie kann ich außer PWM-dimmen den Strom so begrenzen, dass nicht mehr
>als 12A fließen können.

Kauf dir ein passendes Netzteil mit Strombegrenzung.

>Als Netzteil hab ich eins ausgesucht mit 150W
>und ich will sicher gehen, dass wenn mit dem dimmen was schiefläuft
>nicht das Netzteil überlastet wird.

Siehe oben.

> Außerdem habe ich die Hoffnung, dass
>sich die Lebenszeit der LEDs erhöht wenn ich Sie nur mit halber Leistung
>benutze.

Ist vor allem eine Frage der Kühlung.

>Brauch ich dazu eine Konstantstromquelle?

Ja, Siehe oben.

>Lässt sich die Schaltung "Konstantstromquelle mit Komparatoren" so
>abwandeln, dass sie für 13A funktioniert?

Ja, ist aber nicht zu empfehlen. So toll ist die Schaltung nicht.

>Am Ende läuft es ja wohl darauf hinaus, dass die LEDs nicht mehr mit
>12V, sondern mit ca. 6V betrieben werden, oder?

ODER!!! KONSTANTSTROMQUELLE.

> Wäre es dann nicht
>einfach einfach einen Schaltregler zu nehmen, der aus 12V 6V macht.

NEIN!

> Oder  gibt es so was für 13A gar nicht?

Doch, ist hier aber nicht die Lösung des Problems.

[Thomas B. (escamoteur)]

Dank Dir Falk. Das Netzteil dass ich ausgesucht habe ist dass hier:

http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-Case-geschlossen/SNT-RS-150-12/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4959&ARTICLE=137112&SHOW=1&OFFSET=500&;

Das Netzteil soll nicht unendlich teuer sein. Daher ohne 
Strombegrenzung.

Wie würde für so einen Fall eine Konstantstromquelle am besten 
realisiert?

[Peter II (Gast)]

Der recht große Strom und die langen Kabel mit PWM könnte sehr viele 
Störungen erzeugen. Eventuell ist es hier besser ein Regelbares Netzteil 
zu verwenden, wo man die Spannung extern vorgeben kann.

Eine Konstantstromquelle ist hier nicht hilfreich, dafür müsste die LEDs 
in Reihe geschaltet sein.

[Steffen (Gast)]

Hey Thomas,

ich hab das über eine Eigenbau Netzteil gelöst. Zum einen weil ich die 
Teile da hatte und zum andern weil ich 2 Lichtketten habe. Eine weiße 
mit knapp 70W und eine RGB mit 60W. Ich habe eine alte Autoendstufe 
geschlachtet, da den Rinkern rein. Die Spannung wird von einem PWM 
Regler konstant gehalten. Für die Helligkeit verwende ich 4Kanal PMW. 
Die steuerung sitz anseits, somit ist das Ganze im Schrank verschwunden 
und man sieht nur den Empfänger. Ich habe den Empfänger mit Display 
gebaut, man kann den aber auch so klein wie n IR Mouse bauen. Die 
Steuerung mit dem Display läuft immer, den Rinkern schalte ich erst ein 
wenn ich den brauche. Noch was zur Leistung, ich habe die beiden 
Lichtketten als indirekte Beleuchtung, es ist nicht so hell wie man 
denkt. Meist läuft alles auf voller Leistung.

Gruß Steffen

[Falk B. (falk)]

@ Thomas Burkhart (escamoteur)

>http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-Case-geschl...

>Das Netzteil soll nicht unendlich teuer sein. Daher ohne
>Strombegrenzung.

Ok, ich hab den link zu den LEDs erst jetzt gelesen, das sind ja 
LED-Streifen mit Vorwiderständen. Die kann man mit Konstantspannung 
speisen.
Allerdings brauchen die für halbe Leistung niht 6V sondern 
schätzungsweise 10-11V, weli ja drei weiße LEDs a 3,3v in Reihe liegen. 
Dadurch wird die Stromkonstanz aber noch schlechter. Also doch wieder 
eine echte Konstantstromquelle, wenn man mit redziertem Strom 
arbeiten will.

>Wie würde für so einen Fall eine Konstantstromquelle am besten
>realisiert?

Bei dem Strom mit einem Schaltregler.
Hmm, Moment. Man könnte es mit OPV+MOSFET machen, das sollte noch drin 
sein.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

Denn bei 12V vom Netzteil und 12V Nennspannung der LED-Streifen 
muss/darf der MOSFET nur ca. 1V bei dem gewünschten Strom verbraten, 
macht bei 10A 10W, die kriegt man mit einem kleinen Kühlkörper weg. 
Also den Shunt R2 auf 10mOhm dimensionieren, macht 0,1V bei 10A. Der 
Rest steht im Artikel.

[Thomas B. (escamoteur)]

Heißt dass, dass der MOSFET wie ein Variabler Widerstand in einer 
Reihenschaltung zu sehen ist?
D.h aber in wirklichkeit wird nicht der Strom direkt begrenzt, sondern 
sie Spannung der Last so variiert, dass dass nicht mehr als die 
gewünschte Stromstärke dort durchfließen kann (URI).

Das Zuviel an Spannung wird dabei einfach in Wärme verbraten, richtig?

Das passiert aber nur, wenn die Last so viel Strom benötigt, richtig?
d.h. wenn ich durch PWM-Dimmen nur die Halbe Leistung abrufe, bleibt der 
MOSFET einfach komplett offen.


Verstehe ich das richtig, dass der Teil der Schaltung, der die Last 
darstellt keine Verbindung zum normalen Ground mehr hat, da alle 
Rückströme ja durch R2 durchmüssen? Ich sozusagen ein neues 
GND-Potential für die Lastschaltung habe?


Woher kommt I_SOLL am Pin3 des OPVs? Müsste das nicht sowieso, dem 
Artikel nach, eher V_Soll heißen?
Leg ich den in meinem Fall einfach auf 12V?

Wie viel Leistung muss R2 vertragen können?

Der in dieser Schaltung verwendete IRFF530 müsste nach der 
MOSFET-Übersicht ja auch für meine Parameter passen.

Gruß
Tom

[Thomas B. (escamoteur)]

Noch was, im Artikel steht unter Nachteilen:

"bei sehr hohen Stömen muss man eine Vierdrahtmessung an R2 vornehmen"

Das ist bei meinen 10A aber noch nicht der Fall oder?

[Falk B. (falk)]

@ Thomas Burkhart (escamoteur)

>Heißt dass, dass der MOSFET wie ein Variabler Widerstand in einer
>Reihenschaltung zu sehen ist?

Ja.

>D.h aber in wirklichkeit wird nicht der Strom direkt begrenzt, sondern
>sie Spannung der Last so variiert, dass dass nicht mehr als die
>gewünschte Stromstärke dort durchfließen kann (URI).

Ja.

>Das Zuviel an Spannung wird dabei einfach in Wärme verbraten, richtig?

Ja.

>Das passiert aber nur, wenn die Last so viel Strom benötigt, richtig?

Ja.

>d.h. wenn ich durch PWM-Dimmen nur die Halbe Leistung abrufe, bleibt der
>MOSFET einfach komplett offen.

Kann man so einfach nicht sagen.

>Verstehe ich das richtig, dass der Teil der Schaltung, der die Last
>darstellt keine Verbindung zum normalen Ground mehr hat, da alle
>Rückströme ja durch R2 durchmüssen? Ich sozusagen ein neues
>GND-Potential für die Lastschaltung habe?

Ja.

>Woher kommt I_SOLL am Pin3 des OPVs?

Von einem Potio, Mikrocontroller, whatever.

> Müsste das nicht sowieso, dem
>Artikel nach, eher V_Soll heißen?
>Leg ich den in meinem Fall einfach auf 12V?

NEIN! 0-100mV! Lesen!

>Wie viel Leistung muss R2 vertragen können?

Rechnen. P = I^2 * R.

>Der in dieser Schaltung verwendete IRFF530 müsste nach der
>MOSFET-Übersicht ja auch für meine Parameter passen.

Geht so, ist aber nicht optimal. Hier reicht ein alter BUZ11.

>Noch was, im Artikel steht unter Nachteilen:

>"bei sehr hohen Stömen muss man eine Vierdrahtmessung an R2 vornehmen"

>Das ist bei meinen 10A aber noch nicht der Fall oder?

Ja. Ist aber nicht schwierig.

[Thomas B. (escamoteur)]

Dank Dir vielmals Falk für Deine Unterstützung. Vor allem hab ich auch 
das Gefühl dabei was zu lernen.

>
>>d.h. wenn ich durch PWM-Dimmen nur die Halbe Leistung abrufe, bleibt der
>>MOSFET einfach komplett offen.
>
> Kann man so einfach nicht sagen.

Wieso?

>
>>Woher kommt I_SOLL am Pin3 des OPVs?
>
> Von einem Potio, Mikrocontroller, whatever.
>
>> Müsste das nicht sowieso, dem
>>Artikel nach, eher V_Soll heißen?
>>Leg ich den in meinem Fall einfach auf 12V?
>
> NEIN! 0-100mV! Lesen!

Uups, Sorry. aber wie ist das Verhältnis I-SOLL zur gewünschten 
Maximalen Stromstärke? Einen Pin als I-SOLL zu bezeichnen an dem eine 
bestimmte Spannung erwartet wird, ist verwirrend.

Ich bin zwar gerade dabei zu verstehen, wie das Ding arbeitet, aber 
berechnen kann ich sowas nicht. (Sorry, aber Analog-Technik ist einfach 
meine schwache Stelle.)

>>Wie viel Leistung muss R2 vertragen können?
>
> Rechnen. P = I^2 * R.

Ok, jetzt hau ich wahrscheinlich daneben:

( 0,1V / 10mOhm)^2 * 10mOhm = 0,000000001 Watt

kann das wirklich sein?


>>Der in dieser Schaltung verwendete IRFF530 müsste nach der
>>MOSFET-Übersicht ja auch für meine Parameter passen.
>
> Geht so, ist aber nicht optimal. Hier reicht ein alter BUZ11.

Was hat der eine dem anderen voraus?



>>Noch was, im Artikel steht unter Nachteilen:
>
>>"bei sehr hohen Stömen muss man eine Vierdrahtmessung an R2 vornehmen"
>
>>Das ist bei meinen 10A aber noch nicht der Fall oder?
>
> Ja. Ist aber nicht schwierig.

Das war jetzt etwas unklar? Ich brauch keine Vierdrahtmessung. Richtig?


Hätte eine Lösung mit Schaltregler denn einen viel besseren 
Wirkungsgrad?

[Falk B. (falk)]

@Thomas Burkhart (escamoteur)

>>>d.h. wenn ich durch PWM-Dimmen nur die Halbe Leistung abrufe, bleibt der
>>>MOSFET einfach komplett offen.
> Kann man so einfach nicht sagen.

>Wieso?

Die angegebene Schaltung ist erstmal nicht direkt für PWM gedacht, auch 
wenn es möglich wäre.

>Maximalen Stromstärke? Einen Pin als I-SOLL zu bezeichnen an dem eine
>bestimmte Spannung erwartet wird, ist verwirrend.

Naja, der Soll Strom wird damit eingestellt.

>> Rechnen. P = I^2 * R.

>Ok, jetzt hau ich wahrscheinlich daneben:

>( 0,1V / 10mOhm)^2 * 10mOhm = 0,000000001 Watt

>kann das wirklich sein?

Nein.

P = U * I = I^2*R = U^2 / R = 10A^2 * 10mOhm = 1W.

10mOhm = 10e-3 Ohm.

>> Geht so, ist aber nicht optimal. Hier reicht ein alter BUZ11.

>Was hat der eine dem anderen voraus?

Für eine 12V KSQ braucht man keinen 100V MOSFET. Im Extremfall kommt der 
55V BUZ11 auf einen niedrigeren Minimalwiderstand, wenn man die vollen 
10A bei minimalem Spannungsabfall erreichen will.

>>>"bei sehr hohen Stömen muss man eine Vierdrahtmessung an R2 vornehmen"
>>>Das ist bei meinen 10A aber noch nicht der Fall oder?
>> Ja. Ist aber nicht schwierig.

>Das war jetzt etwas unklar? Ich brauch keine Vierdrahtmessung. Richtig?

Du brauchst Vierdrahtmessung!

>Hätte eine Lösung mit Schaltregler denn einen viel besseren
>Wirkungsgrad?

Nur geringfügig. Wenn dein MOSFET 1V bei 12V Betriebsspannung 
"verbraucht", sind das 91% Wirkungsgrad. Da muss sich auch ein 
Schaltregler anstrengen.

[Thomas B. (escamoteur)]

>>>>d.h. wenn ich durch PWM-Dimmen nur die Halbe Leistung abrufe, bleibt der
>>>>MOSFET einfach komplett offen.
>> Kann man so einfach nicht sagen.
>
>>Wieso?
>
> Die angegebene Schaltung ist erstmal nicht direkt für PWM gedacht, auch
> wenn es möglich wäre.

Ich wollte auch nicht diese Schaltung per PWM betreiben, sondern als 
Last soll ein PWM-Dimmer dranhängen.


D.h. für 10A muss ich 100mV einspeisen, weil das die Spannung ist, die 
wir an R2 haben wollen?

> P = U * I = I^2*R = U^2 / R = 10A^2 * 10mOhm = 1W.
>
> 10mOhm = 10e-3 Ohm.

Hier lag mein Verständnisfehler ich hatte 10e6 gelesen

>>>>"bei sehr hohen Stömen muss man eine Vierdrahtmessung an R2 vornehmen"
>>>>Das ist bei meinen 10A aber noch nicht der Fall oder?
>>> Ja. Ist aber nicht schwierig.

Ähm, wie sieht die Schaltung dann mit Vierdrahtmessung aus?

[Falk B. (falk)]

@ Thomas Burkhart (escamoteur)

>Ich wollte auch nicht diese Schaltung per PWM betreiben, sondern als
>Last soll ein PWM-Dimmer dranhängen.

wieso denn DAS? Ersten geht sowas bisweilen schief, weil diese Dimmer 
eine Konstante Spannung am Eingang wollen und keinen Kostantstrom. 
Ausserdem kannst du doch mit dem OPV + MOSFET linear dimmen.

>D.h. für 10A muss ich 100mV einspeisen, weil das die Spannung ist, die
>wir an R2 haben wollen?

Ja.

>Ähm, wie sieht die Schaltung dann mit Vierdrahtmessung aus?

http://de.wikipedia.org/wiki/Vierdrahtmessung

[Thomas B. (escamoteur)]

Falk Brunner schrieb:
> @ Thomas Burkhart (escamoteur)
>
>>Ich wollte auch nicht diese Schaltung per PWM betreiben, sondern als
>>Last soll ein PWM-Dimmer dranhängen.
>
> wieso denn DAS? Ersten geht sowas bisweilen schief, weil diese Dimmer
> eine Konstante Spannung am Eingang wollen und keinen Kostantstrom.
> Ausserdem kannst du doch mit dem OPV + MOSFET linear dimmen.

Wenn ich dass mache verheize ich doch die ganze gedimmte Leistung oder?

Ich hab auch keinen fertigen Dimmer sonden Bau grad hier dran

Beitrag "Bitte um Review: LED-Streifen-Dimmer"

(Achtung ist nicht der aktuelle Stand, besonders die Schaltung 
Bedienfeld ist derzeit großer Mist, Kommentare daher bitte nicht zu 
dieser Version, wird ganz anders)

Ich dachte ich könnte diese gesamt Spannung einfach als Last der 
Konstantstromquelle anschließen.

>
>>Ähm, wie sieht die Schaltung dann mit Vierdrahtmessung aus?
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Vierdrahtmessung

Ok, schau ich mir morgen an.

Dank Dir

[Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)]

Das NT von Reichelt hat nen Trimmer zum Einstellen der Spannung.
Da auf 11V stellen und die Streifen ziehen schon um einiges weniger 
Strom.
Quadratische Kennlinie der LEDs ;)
Zudem ziehen diese auch nicht genau 72W sondern eher so 60 bis 65W.

[Peter II (Gast)]

Martin Wende schrieb:
> Quadratische Kennlinie der LEDs ;)

fast, denn sie haben einen Vorwiderstand, der es etwas linearer macht.

[Thomas B. (escamoteur)]

Hi, hab die LED-Streifen gestern Testweise angeschlossen. Das Ergebnis 
war überraschend.
Die Helligkeit war völlig ausreichend, auch wenn die das Netzteil auf 
10,5V runtergeregelt habe.

Wo die 72W sein sollen, kann ich allerdings nicht sagen. Bei 12Volt habe 
ich 2,2A gemessen also 24,4W. Bei 10,5V 1,3A also 13,65W.

Also werde ich mit meinem 150W Netzteil wohl kaum Probleme bekommen.

Einen großen Dank an Falk. Ich eine Menge dadurch über 
Konstantstromquellen gelernt.

Gruß
Tom