LED´s Spannungsabhänig schalten

[Florian N. (florianxyz)]

Hallo,

Also ich bin neu hier und hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
Im Rahmen eines Studienprojekts (Pv-Anlagen und deren Verschattung) habe 
ich folgendes Problem bzw. Frage:

Ich habe insgesamt 8 Solarzellen mit jeweils einer Spannung von 0,5 Volt 
plus minus 100mV. und einem max Strom von 247mA

Diese werden von einer Lichtquelle so bestrahlt, dass 4 Solarzellen 
unten sehr stark udn 4 Solarzellen oben sehr schwach angeleuchet 
werden.( Lichtpegel ist gewollt nach unten geneigt)
Es sollen an diese Zellen ca. 10 LED´s angeschlossen werden. Diese haben 
eine Betriebsspannung von 1,7 Volt bis 2,2 ...2,3 Volt (Hauptsächlich 
jedoch bei 1,98 Volt ) und einem gegebenen Betriebsstrom von 20mA bis 
25mA (wobei das Leuchten auch schon bei deutlich weniger mA sichtbar 
ist. Bis jetzt sind zwei in Reihe udn dann dementsprechend 5 parallel. 
Einen Vorwiderstand benötigt man ja dann eigentlcih nicht wirklich denn 
der gemessene Strom liegt dann bei 15mA bis 18mA also sogar deutlich 
unter den 25mA dennnoch leuchten Sie hell genug.

Nun zum eigentlcihen Problem. Die oberen Zellen sollen nacheinander 
verdeckt werden. Dadurch sinkt die gesamte Spannung. Die LED´s sollen 
nun aber nicht alle gleichzeitig Gedimmt und dann komplett Ausgehen, 
sondern nach einer festgelegten Reihenfolge.

z.B. wenn die erste Zelle verdeckt wird fällt die Spannung von 4 Volt 
auf 3,7 und der Strom von 247mA auf 88mA.(Von den 10 LED sollen 5 
ausgehen) Bei Zwei verdeckten Zellen auf 3,4Volt und 50mA.(Zwei weitere 
sollen ausgehen) Bei drei verdeckten Zellen auf 2,9V und 38mA (Wieder 
eine soll ausgehen) bei allen vier verdeckten Zellen auf 2,7V und 27mA.( 
es soll nur noch eine LED brennen).
Die Frage wie kann man solch einen Schaltkreis anlegen? Ist es Möglich 
mit Dioden vor den LED zu arbeiten, die einfach sobald die Spannung zu 
niedrig ist eine Phase sperren? Natürlich habe ich schon gegooglet etc. 
bin aber kein Elektroniker und verstehe teilweise sachen nicht wirklich. 
Es soll auf jeden fall eine einfache und günstige vll. auch nicht 
wirklich schöne Lösung werden.

vll. fällt euch ja was ein zu dem Thema. bin dankbar um jede Hilfe :)

mfg Florian

[Hinweisgeber (Gast)]

- Falsches Unterforum - Getrolle und blöde Kommentare  ;-)

- poste besser hier: 
http://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik

- Ein orthographisch korrekter Betreff erhöht die Hilfsbereitschaft 
signifikant! s.o.  ;-)

[MaWin (Gast)]

Florian N. schrieb:
> vll. fällt euch ja was ein zu dem Thema.

Erst mal solltest du die Grundlagen lernen.

Florian N. schrieb:
> Im Rahmen eines Studienprojekts

Die Spannung einer Solarzelle ist einerseits belastungsabhängig, aber 
die Last ist bei dir ja gleich, und deswegen vor allem 
temperaturabhängig.

Was bei der Solarzelle vom lichteinfall abhängt, ist der STROM.

Es erscheint mit also unsinnig, wenn di die Spannung deiner Solarzellen 
als Merkmal der Verschattung heranziehen willst.

2.

LEDs schaltet man nciht ohne Stromverteilungwiderstand parallel. Das 
steht nun wirklich in JEDEM Artikel über LEDs drin.

3.

Parallel geschaltete LEDs können nicht "nacheinander" ausgehen, sondern 
werden alle zusammen dunkler.

Da du 10 LEDs nacheiander angehen lassen willst, solltest du einen dafür 
pasenden IC verwenden, LM3914.

Wenn du eine EXTRA Spannungsquelle für die LEDs hättest (z.B. ein 5V USB 
Netzteil) dann ist die Schaltung einfach:

                        +--+-------+
                    Mode|  |V+     |
                      +------+     |
              +--1k2--|Rout  |-|<|-+
              +-------|Radj  |-|<|-+
              +-------|Rhi   |-|<|-+
              +-1k-+  |      |-|<|-+
                   |  |      |-|<|-+
     +--------+----(--|Sig   |-|<|-+
     |        |    |  |      |-|<|-+
Solarzelle   10R   |  |LM3914|-|<|-+
     |        |    |  |      |-|<|-+
     +--------+----+--|Rlo   |-|<|-+--o
              |       +------+         5V
              |           |V-      
              +-----------+-----------o

Das schöne am LM3914 ist, daß er den Strom der LEDs regelt, egal welche 
Spannug (Farbe) die LEDs haben, und er schaltet sie natürlich 
nacheinander ein.

Wenn du keine extra 5V haste, sondern die Spannung aus der Solarzelle 
gewinnen willst, hast du ein Problem: Je mehr LEDs an gehen, um so 
stärker wird die Solarzelle belastet, um so weiter fällt die Spannung 
obwohl die LEDs ja angehen weil die Spannung steigen sollte.

Man muss also eine immer ausreichende Spannung aus den Solarzellen 
bekommen die möglichst unabhängig vom gelieferten Strom ist.

      +----------------+----+-------+
      |            Mode|    |V+     |
      |              +--------+     |
      |      +--1k2--|Rout    |-|<|-+
      |      +----+--|Radj    |-|<|-+
      |           +--|Rhi     |-|<|-+
      | ZD4V7   100R |        |-|<|-+
      |           |  | LM3914 |-|<|-+
      +--|<|--+---(--|Sig     |-|<|-+
      |  ´    |   |  |        |-|<|-+
Solarzelle   1R   |  |        |-|<|-+
      |       |   +--|Rlo     |-|<|-+
      +-------+---+--|V+      |-|<|-+
                     +--------+

Die Schaltung könnte funktionieren, vielleicht schwingt sie aber auch. 
Sicher muss man die Widerstandswerte anpassen. Der Leuchtübergang wird 
weicher als bei der vorherigen Variante.

Alles in allem ist dein Experiment aber Unsinn. Denn das passende 
Ergebnis würdest du bekommen, wenn du an jede Solarzelle einfach eine 
LED machst, dann gehen die schon der Reihe nach aus, wenn die 
Solarzellen der Reihe nach verschatte werden.

       LED
    +--|>|--+
    |       |
Solarzelle  |
    |       |
    +-------+
8x