Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Alternative zu Vorwiderständen für RGB-LED 3x1 Watt, gemeinsame Anode


von Manfred S. (Firma: Manfred) (xfred343)


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Hallo, schönen Tag,

danke, dass ihr meinen Beitrag liest. Ich habe mir gerade eine 
Funk-WLAN-RGB Steuerung bestellt (geht über PWM, hat 4 Ausgänge, VCC, R, 
G und B, 12 Volt Konstantspannung).

Weiters habe ich chinesische MR16-RGB-LEDs so umgebaut, dass ich von der 
LED alle 4 Anschlusspins (VCC, R, G und B) herausführe, die LED hat 3x1 
Watt.

Das ergibt ca. einen Strom von 0,3A/Pin. Rot hat ca. 2,5 Volt, Grün ca. 
3,3 Volt und Blau etwas mehr Durchlasspannung. Mit so 22-33 Ohm, 3 Watt 
(besser 5 Watt) Widerständen bin ich in etwa auf der sicheren Seite.

Allerdings gefällt mir das Verbraten der Leistung und Wärmeentwicklung 
in Widerständen nicht - gibts Alternativen - so eine Art elektronischen 
Vorwiderstand, der auch mit den Schaltfrequenzen der PWM-Steuerung 
klarkommt?

Es gibt zwar eine Konstantstromquelle mit Dimmereingang, aber die spielt 
halt nicht mit dem elektronischen Dimmer zusammen.

von Falk B. (falk)


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@ Manfred S. (Firma: Manfred) (xfred343)

>danke, dass ihr meinen Beitrag liest.

lest

>Das ergibt ca. einen Strom von 0,3A/Pin. Rot hat ca. 2,5 Volt, Grün ca.
>3,3 Volt und Blau etwas mehr Durchlasspannung. Mit so 22-33 Ohm, 3 Watt
>(besser 5 Watt) Widerständen bin ich in etwa auf der sicheren Seite.

>Allerdings gefällt mir das Verbraten der Leistung und Wärmeentwicklung
>in Widerständen nicht - gibts Alternativen - so eine Art elektronischen
>Vorwiderstand, der auch mit den Schaltfrequenzen der PWM-Steuerung
>klarkommt?

Nennt sich Konstantstromquelle. Dabei speist man die LED sinnvoll 
mit 5V anstatt 12V. Die brauchst du 3x, jeweils für R, G, und B. Kann 
man mit einem Transistor aufbauen.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_bipolaren_Transistoren

Deine PWM-Ausgänge kommen an den VCC-Anschluss von R2.

von Thomas E. (picalic)


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Servus,

Falk Brunner schrieb:
> Dabei speist man die LED sinnvoll
> mit 5V anstatt 12V.

ACK! Damit verbrät man schon mal wesentlich weniger Leistung durch die 
Widerstände.

>Die brauchst du 3x, jeweils für R, G, und B. Kann
> man mit einem Transistor aufbauen.

Diese Art von Konstantstromquelle verbrät die Leistung aber genauso, wie 
ein simpler Widerstand, bringt hier also keinen Vorteil.

Das Einfachste dürfte sein, die Widerstände auf 5V-Betrieb anzupassen 
und die LED-Anode ggf über einen kleinen Buck-Converter aus 12V->5V zu 
speisen.
Achtung! Der PWM-Controller sollte keine +12V auf die LEDs geben - wenn 
er (wie ich vermute) am Ausgang simple N-Kanal FETs als Schalter nach 
Masse hat, dürfte aber alles im grünen Bereich sein.

von Falk B. (falk)


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@ Thomas Elger (picalic)

>Diese Art von Konstantstromquelle verbrät die Leistung aber genauso, wie
>ein simpler Widerstand, bringt hier also keinen Vorteil.

Falsch. Diese Konstantstromquell benötigt erstens viel weniger 
Spannungsabfall und hält dennoch den Strom konstant (Nomen est Omen!)
Natürlich bleibt es eine Linearschaltung und kein Schaltregler. Aber bei 
gemeinsamter Anode kann man keinen Schaltrgler nutzen.

von John (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Aber bei
> gemeinsamter Anode kann man keinen Schaltrgler nutzen.

Mit einem Schaltregler kann man auch negative Spannungen (Ströme) 
erzeugen.

von Thomas E. (picalic)


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Falk Brunner schrieb:
>>Diese Art von Konstantstromquelle verbrät die Leistung aber genauso, wie
>>ein simpler Widerstand, bringt hier also keinen Vorteil.
>
> Falsch.
Kann ich nicht nachvollziehen - was ist an meinem Satz falsch?

> Diese Konstantstromquell benötigt erstens viel weniger
> Spannungsabfall

Falsch! (oder über welche Schaltung reden wir hier genau - es gibt jede 
Menge verschiedene Konstantstrom-Schaltugen...)
Zumindest eine simple Schaltung mit bipolaren Transistoren benötigt 
mindestens den Spannungsabfall über einen PN-Übergang zum Arbeiten, ein 
simpler Widerstand funktioniert schon ab 0V als Widerstand.
Ist hier aber egal, wenn wir von 5V ausgehen, da bleibt genug 
Spannungsabfall übrig.
> und hält dennoch den Strom konstant (Nomen est Omen!)
genauso, wie ein Widerstand, wenn die Spannung konstant ist (wovon ich 
hier mal ausgehe).
> Natürlich bleibt es eine Linearschaltung und kein Schaltregler. Aber bei
> gemeinsamter Anode kann man keinen Schaltrgler nutzen.

Man kann einen Schaltregler benutzen, um aus +12V mit wenig Verlusten 
+5V zu machen. Ich halte das für praxisgerechter, als ein zusätzliches, 
separates 5V-Netzteil zu verwenden. Oder wo willst Du die 5V herzaubern?

von Wolfgang (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Diese Konstantstromquell benötigt erstens viel weniger
> Spannungsabfall und hält dennoch den Strom konstant

Bei gleicher Eingangsspannung und passend dimensioniertem Vorwiderstand 
unterscheidet sich die Verlustleistung kein bisschen. Ein Widerstand 
schafft es nur nicht, sich bei Veränderung von Vf an die neuen 
Gegebenheiten anzupassen.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Thomas Elger schrieb:
>> und hält dennoch den Strom konstant (Nomen est Omen!)
> genauso, wie ein Widerstand, wenn die Spannung konstant ist (wovon ich
> hier mal ausgehe).

Das ist der Punkt: Die Vorwärtsspannung verändert sich bei Alterung der 
LED, und damit auch die Spannung am Vorwiderstand.

Thomas Elger schrieb:
> ein simpler Widerstand funktioniert schon ab 0V als Widerstand.

Aber bei "0V am Widerstand" leuchtet die Diode nicht. Das wäre der Fall, 
wenn die Vorwärtsspannung auf 5V steigt. Das passiert eigentlich nur 
ganz selten bei einer LED, kurz bevor sie ganz den Geist aufgibt.

Manfred S. schrieb:
> chinesische MR16-RGB-LEDs

Du kanst auch chinesische Konstantstromquellen nehmen, gibt's für ein 
paar Cent.

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


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Torsten C. schrieb:
> Thomas Elger schrieb:
>>> und hält dennoch den Strom konstant (Nomen est Omen!)
>> genauso, wie ein Widerstand, wenn die Spannung konstant ist (wovon ich
>> hier mal ausgehe).
>
> Das ist der Punkt: Die Vorwärtsspannung verändert sich bei Alterung der
> LED, und damit auch die Spannung am Vorwiderstand.

Klar, die Spannung an der LED mag sich um ein paar mV ändern, 
hauptsächlich wohl eher durch Temperaturdrift. Eine 
simpel-Konstantstromquelle mit Basis-PN-Übergang als "Spannungsreferenz" 
dürfte da aber für deutlich krassere Abweichungen sorgen, als ein 
simpler LED-Vorwiderstand bei stabilisierter 5V Versorgungsspannung.

>
> Thomas Elger schrieb:
>> ein simpler Widerstand funktioniert schon ab 0V als Widerstand.
>
> Aber bei "0V am Widerstand" leuchtet die Diode nicht. Das wäre der Fall,
> wenn die Vorwärtsspannung auf 5V steigt. Das passiert eigentlich nur
> ganz selten bei einer LED, kurz bevor sie ganz den Geist aufgibt.

Ja, sorry, mein Fehler, etwas "ins Theoretische" abzudriften. Mit "0V" 
wollte ich lediglich ausdrücken, daß der Widerstand seine Funktion schon 
bei minimalsten Spannungen erfüllt, die KSQ aber (i.d.R.) eine minimale 
Arbeitsspannung erfordert.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Wolfgang (Gast)

>> Diese Konstantstromquell benötigt erstens viel weniger
>> Spannungsabfall und hält dennoch den Strom konstant

>Bei gleicher Eingangsspannung und passend dimensioniertem Vorwiderstand
>unterscheidet sich die Verlustleistung kein bisschen. Ein Widerstand
>schafft es nur nicht, sich bei Veränderung von Vf an die neuen
>Gegebenheiten anzupassen.

Genau DAS habe ich geschrieben!

von Manfred S. (Firma: Manfred) (xfred343)


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Danke für die vielen Antworte und Nachhilfe punkto Konstantstromquelle.

Aus all dem habe ich mir Step-Down Regler Platinen von dayPower um nicht 
mal 3 Euro bei Pollin gekauft, die die Spannung individuell ab 1,25 
regeln können, dazu 15-25 Ohm Widerstände, 3 Watt. Damit kann ich jetzt 
ganz gut Rot (mit höherem Widerstand) und Grün / Blau ansteuern. Mit dem 
Spindelpoti des Step-Down Reglers kann ich die Ausgangsspannung auf ca. 
6-7 Volt so setzen, dass so ziemlich exakt 3x300mA fließen. Der 
Step-Down Regler wird so einfach zwischen 12 Volt Gleichspannungstrafo 
und Funk-RGB Regler gesetzt. Obwohl am Funkregler 12-24 Volt, 18 Ampere 
steht, versieht der schon gemessen knapp unter 5 Volt problemlos seinen 
Dienst.

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