Hallo zusammen, ich möchte mit LEDs gleichmäßige Blitze erzeugen. Eine pulsbare Stromquelle, bei der der Strom auf bis zu 20 A einstellbar ist, habe ich. Ich würde nun gerne mehrere LEDs parallel an diese Stromquelle anschließen. Dabei sollte der Strom sich möglichst gleich auf die einzelnen LEDs aufteilen. Im Internet habe ich schon etwas recherchiert und viele Möglichkeiten gefunden. Angefangen von Ballastwiderständen und verschiedenen Verkettungen bis hin zu Stromspiegeln habe ich diverses entdeckt. Beispiele: Ballastwiderstand: https://electronics.stackexchange.com/questions/280661/can-i-connect-high-power-leds-in-parallel-without-resistor Stromspiegel: https://www.st.com/resource/en/technical_note/cd00145612-led-balancing-circuits-stmicroelectronics.pdf Blitzdauern im Bereich von 0,5 ms bis zu 300 ms sollen realisiert werden. Ein Beispiel für eine LED die eingesetzt werden könnte, wäre diese hier mit einer Durchflussspannung von 18 V: https://www.digikey.at/product-detail/en/cree-inc/CXA1512-0000-000F00M257F/CXA1512-0000-000F00M257F-ND/4501195 Es sollen 10 und mehr LEDs genutzt werden. Alle LEDs wären parallel, keine in Reihe, da die Versorungsspannung mit 23 V vorgegeben ist. Könnt ihr eine Schaltung empfehlen, die schnell genug den Strom möglichst gleichmäßig auf die einzelnen LEDs verteilt? Vielen Dank :-)
Roland B. schrieb: > Könnt ihr eine Schaltung empfehlen, die schnell genug den Strom > möglichst gleichmäßig Bei 23V Quelle und 18V Bedarf reichen Vorwiderstände pro LED, die sind prinzipbedingt rasend schnell. Wird die Differenz kleiner könnte man Konstantstromsenken nutzen aus 2 Transistoren. Integriert als AL5801 wüsste ich keinen für 2A, also selber bauen. https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8 Ein Stromspiegel funktioniert nicht, weil der definierende Strom beliebig weit aufgerissen werden kann bis 20A, die anderen könnten dann zwar auch 20A leiten, aber wenn der ganze Quellstrom schon verbraucht ist und für sie nichts mehr übrig ist, ist das eben so. Andere Konzepte, mit OpAmps, könnten zu langsam sein, zumindest wenn man sie nicht sorgfältig baut
Eigentlich bleiben nur Widerstände, alle anderen Schaltungen wissen ja nicht, wie viel Strom da ist. Denkbar wäre auch ein multiplexer, wenn es besondere Anforderungen gibt (bisher nicht)
Roland B. schrieb: > Ein Beispiel für eine LED die eingesetzt werden könnte, wäre diese hier > mit einer Durchflussspannung von 18 V: > https://www.digikey.at/product-detail/en/cree-inc/CXA1512-0000-000F00M257F/CXA1512-0000-000F00M257F-ND/4501195 Das ist keine Einzel-LED, sondern ein Modul aus mehreren, in Reihe geschalteten LEDs. Deshalb wird dieses Konstrukt im Datenblatt auch etwas übertrieben als LED-Array bezeichnet. Wenn du es mit wenig Strom betreibst, kannst du eventuell die einzelnen LEDs erkennen.
Vielen Dank für die Antworten! Ihr helft mir sehr weiter. In der Praxis heißt das, dass ich messen müsste, wie hoch die maximale Abweichung von den unterschiedlichen Vorwärtsspannungen ist und diese Differenz plus etwas Sicherheit würde ich dann als gewünschten Spannungsabfall an einem Widerstand heranziehen und mit diesem rechnen. Ist das so korrekt? Oder würdet ihr einfach wie in dem ersten Beispiellink von mir (ganz unten auf der verlinkten Seite) mit einem Spannungsabfall von 1 V am Widerstand rechnen? Dann würde ich bei Vf von 18 V bei 1 A Strom 1 Ohm Widerstände mit einer Leistung von 1 W benötigen, wenn ich mich nicht verrechnet habe. Da ja geblitzt werden soll, würden vermutlich Widerstände mit einer geringeren Leistung ebenfalls reichen. Der Leistungsverlust wäre mit ca. 5% in Ordnung. @Wolfgang: Danke für den Hinweis. Ich hab in dem Moment beim Scheiben nicht mehr daran gedacht, dass die COB-LEDs in Wirklichkeit auch Arrays sind.
Roland B. schrieb: > In der Praxis heißt das, dass ich messen müsste, wie hoch die maximale > Abweichung von den unterschiedlichen Vorwärtsspannungen ist und diese > Differenz plus etwas Sicherheit würde ich dann als gewünschten > Spannungsabfall an einem Widerstand heranziehen und mit diesem rechnen. > Ist das so korrekt? Um so grösser der Spannungsabfall über dem Stromverteilungswiderstand ist, um so gleicher verteilt sich der Strom über die LED-Stränge auch bei Erwärmung der LEDs. Da du angegeben hast dass du 23V hast und 18V brauchst, kann am Widerstand pro LED-Array durchaus 5V abfallen. Wenn die Zahlen natürlich falsch gewesen sein sollten, musst du nachmessen und nochmal rechnen.
von Roland B. schrieb: >Ich würde nun gerne mehrere LEDs parallel an diese Stromquelle >anschließen. Dabei sollte der Strom sich möglichst gleich auf die >einzelnen LEDs aufteilen. Dann darfst du die LED nicht parallel schalten sondern in Reihe, dann ist der Strom durch alle LED 100% gleich.
MaWin schrieb: > Da du angegeben hast dass du 23V hast und 18V brauchst, kann am > Widerstand pro LED-Array durchaus 5V abfallen. Wenn die Zahlen natürlich > falsch gewesen sein sollten, musst du nachmessen und nochmal rechnen. Danke für die Erläuterung! Die wirklichen Vorwärtsspannungen habe ich nie gemessen. Die 18 V sind aus dem Datenblatt. Wenn ich jetzt annehme, dass diese Angabe stimmt, dann wären rechnerisch 5 Ohm Widerstände mit 5 Watt passend.
Roland B. schrieb: > Wenn ich jetzt annehme, dass diese Angabe stimmt, dann wären rechnerisch > 5 Ohm Widerstände mit 5 Watt passend. Dies Angabe ist nur der Mittelwert aus vielen gemessenen Modulen. Die stimmt genauso exakt wie die Aussage: "Jeder auf der Welt hat einen IQ von 100!" 1. Nimm diene Moduel und mess sie aus. Möglichst unter den Betriebsbedingungen (Temperaturen). 2. Ist 23V die maximale Spannung deiner Stromquelle? Die braucht auch noch etwas "Luft" zum Regeln.
Vielen Dank, so werde ich das machen! Stimmt, die Stromquelle braucht 1V "Luft" :-)
Roland B. schrieb: > MaWin schrieb: >> Da du angegeben hast dass du 23V hast und 18V brauchst, kann am >> Widerstand pro LED-Array durchaus 5V abfallen. Wenn die Zahlen natürlich >> falsch gewesen sein sollten, musst du nachmessen und nochmal rechnen. > > Danke für die Erläuterung! > > Die wirklichen Vorwärtsspannungen habe ich nie gemessen. > Die 18 V sind aus dem Datenblatt. > > Wenn ich jetzt annehme, dass diese Angabe stimmt, dann wären rechnerisch > 5 Ohm Widerstände mit 5 Watt passend. Zwei Lowside Buck Zweige mit möglichst eng toleriert gleichen Teilen, getrieben von nur einem Schalter (nur 2 Schottkys an weiteren Leistungs- halbleitern nötig). Das ermöglicht auch ziemliche Stromgleichheit, und das nach Fertigstellung (evtl. inklusive Eigenbau-Speicherdrosseln) des Konstrukts künftig (so lang der Konverter lebt halt) ganz ohne Regelung. (Erspart mindestens zwei Shunts und deren Messung, wen es interessiert. Nein, das ist es natürlich nicht - sondern schlicht die Einfachheit des Konzepts. Geht ja mit µC oder analogem PWM-Controller gleichermaßen leicht, irgendein fester Tastgrad.) 2 recht identische Shunts in 2 (vorzugsweise marginal überdimensierte) Fertigmodule (ebfs. identische solche) mit Strommessung 'reinzutauschen könnte auch eine Lösung sein - für weniger fleißige Bastler sicher auch die naheliegendere.
Ach, das ginge ja prinzipiell sogar ganz ohne zweite Schottky. Da habe ich also falsch gedacht. Es reichen zwei (identische) L parallel (deer Strom jeder LED in eine davon fließend, und das bei ca. 18/26 Tastgrad im kontinuierlichen Modus (Stromfluß). Mea Culpa.
Mit einem klassischen Stromspiegel (je LED-Strang 1 BJT und ggf. 1 Emitterwiderstand) kommt man im Vergleich zu der Lösung mit reinen Serienwiderständen mit einer geringeren Spannungsverlust aus, und die Stromverteilung hängt weniger stark von den Unterschieden der Flussspannungen der einzelnen Stränge ab. Das Gegenargument von MaWin kann ich nicht nachvollziehen: MaWin schrieb: > Ein Stromspiegel funktioniert nicht, weil der definierende Strom > beliebig weit aufgerissen werden kann bis 20A, die anderen könnten dann > zwar auch 20A leiten, aber wenn der ganze Quellstrom schon verbraucht > ist und für sie nichts mehr übrig ist, ist das eben so.
Danke fkk, ich glaube der Einfachheit halber bleibe ich vorerst bei der Widerstandslösung ;-)
fkk schrieb: > Da habe ich also falsch gedacht. Das sehe ich auch so, und zwar in jedem Beitrag Er HAT schon eine Stromquelle, er will nur noch den Strom gleich verteilen. Er braucht deinen ganzen Kladderadatsch nicht, und schon gar nicht so langsam regelndes wie buck-Regler in Blitzlichtern.
MaWin schrieb: > Das sehe ich auch so, und zwar in jedem Beitrag "Blitz", Puls", so etwas in der Art fehlt im Betreff ganz. Sorry.
Roland B. schrieb: > Oder würdet ihr einfach wie in dem ersten Beispiellink von mir (ganz > unten auf der verlinkten Seite) mit einem Spannungsabfall von 1 V am > Widerstand rechnen? Ja. 1V ist eine gute Hausnummer die zu einem stabilen verhalten führt. Wenn am Widerstand zu wenig Spannung abfällt, wirken sich Materialstreuungen und Temperatur-Koeffizient zu stark aus. Die 12V LED Streifen machen das schon richtig, da sind es 3V am Widerstand für jeweils 3 LEDs in Reihe.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Die 12V LED Streifen machen das schon richtig, da sind es 3V am > Widerstand für jeweils 3 LEDs in Reihe. Das solltest Du mal nachmessen und rechnen, die Dinger haben eine erhebliche Stromabweichung, wenn sich die Spannung ändert. Da ist nichts richtig, es muß billig sein. Die Theorie der Stromquelle gibt eine unendliche Leerlaufspannung vor, die man in der Praxis natürlich niemals hat. Drei LEDs mit in Summe 9 Volt und nur 3 Volt am Vorwiderstand sind davon meilenweit entfernt. Mit zwei LEDs und 6 Volt am Vorwiderstand sähe die Variation des Stroms deutlich besser aus, und der Wirkungsgrad wäre noch schlechter.
Yalu X. schrieb: > Das Gegenargument von MaWin kann ich nicht nachvollziehen Just do it:
1 | +1A --+-------+ |
2 | | | |
3 | | V |
4 | V | |
5 | | V |
6 | | | |
7 | +---+ | |
8 | | | | |
9 | >|--+--|< |
10 | E| |E |
11 | GND --+-------+ |
Es gibt nichts zu spiegeln, die 1A fliessen durch den rechten Transistor und seine 1 Diode V, die Flusspannung der zwei V Dioden im anderen Zweig wird nie erreicht.
MaWin schrieb: > Just do it: Was soll denn das? Wo schreibt der TE, dass der eine Zweig eine LED mehr enthalten soll als der andere? Die Flussspannung der LEDs im rechten Zweig darf maximal um Ube-Ucesat (etwa 0,6V) höher sein als im linken. Normalerweise ist der Unterschied bei LEDs gleichen Typs deutlich geringer. Wenn man unsinnigerweise in den rechten Zweig eine zusätzliche LED legt, ist diese Bedingung natürlich nicht mehr erfüllt. Aber selbst dann kann der Stromspiegel verwendet werden: Man muss nur die beiden Zweige tauschen, so dass die höhere Flussspannung im linken liegt.
Yalu X. schrieb: > Wo schreibt der TE, dass der eine Zweig eine LED mehr > enthalten soll als der andere Braucht er nicht schreiben, aber auch er hat Zweige mit höherer und mit geringerer Flussspannung. Ich muss im Beispiel, damit du es erfolgreich nachvollziehen kannst, nur vorbestimmen können, in welchem Zweig mehr Flussspannung nötig ist. Du darfst auch simple 1N4001 nehmen. Du darfst also verstehen lernen, warum der Stromspiegel in der Praxis nicht zuverlässig funktionieren wird, oder motzen. Aber das Gemotze "soll er doch die LED mit höherem Spannungsbedarf in den strombestimmenden Zweig legen" zieht nicht. Mir fällt inzwischen sogar eine Schaltungsvariante ein, die doch funktioniert, sie frisst aber 5% vom Strom.
MaWin schrieb: > Du darfst also verstehen lernen, warum der Stromspiegel in der Praxis > nicht zuverlässig funktionieren wird, oder motzen. Ich motze doch nicht. Dein Vorwurf wäre gerechtfertigt, wenn ich meinen Beitrag im typischen MaWin-Stil formuliert hätte ;-) > Aber das Gemotze "soll er doch die LED mit höherem Spannungsbedarf in > den strombestimmenden Zweig legen" zieht nicht. Da es beim Vorhaben des TE vermutlich um ein Einzelstück oder maximal eine Miniserie geht, halte ich es für durchaus praktikabel, vor dem Zusammenbau das LED-Modul mit der höchsten FLussspannung zu ermitteln. Sollte eine Großserie geplant sein, wo man dies vermeiden möchte, kann man die Flussspannung im strombestimmenden Zweig künstlich etwas erhöhen, indem man eine oder zwei gewöhnliche Dioden in Reihe zum LED-Modul schaltet. Richtig dimensioniert gleicht der Stromspiegel die Ströme in den einzelnen Zweigen sehr gut aneinander an. Verwendet man nur einfache Vorwiderstände, sind die Ströme stark von den Flussspannungen abhängig. Das lässt sich etwas verbessern, wenn man die Vorwiderstände sehr groß macht, allerdings muss dann die Stromquelle auch eine entsprechend hohe Leerlaufspannung aufweisen, was beim TE nicht gegeben ist. Der Innenwiderstand des Stromspiegels liegt – abhängig von der Wahl der Transistoren und der Emitterwiderstände – im Bereich von einigen 100 Ω bis einigen kΩ. Bei der Lösung mit reinen Vorwiderständen hingegen wird man sich bei einem Nennstrom der LED-Module von 700 mA auf wenige Ohm beschränken müssen. Noch etwas: Ich habe oben nicht geschrieben, dass man unbedingt einen Stromspiegel verwenden muss. Da er aber bei mäßigem Mehraufwand deutlich bessere Ergebnisse liefert, sollte er zumindest in Erwägung gezogen werden.
Manfred schrieb: > Das solltest Du mal nachmessen und rechnen, die Dinger haben eine > erhebliche Stromabweichung, wenn sich die Spannung ändert. Ja schon. Aber diese 1V pro LED genügen, um in einen stabilen Arbeitsbereich zu kommen. Das meinte ich mit "schon richtig". Wenn man so einen Streifen z.B. mit 10V betrieben würde und den Widerstand dementsprechen verkleinern würde, wäre das nicht mehr stabil. Die LED würde sich wie gehabt erwärmen, der Strom steigt, die LED erwärmt sich noch mehr, der Strom steigt noch mehr, etc. Da kommt sie dann rasch in den Bereich der Überlastung. Für wirklich gleichmäßige Stromstärke müsste man die LEDs selektieren und auch für gleichmäßige Wärme-ab-leitung sorgen. Oder eben den Strom elektronisch regeln. Frage dazu: Wenn die Betriebsspannung einer LED aufgrund ihrer Erwärmung sinkt und ich den Strom konstant halte, wird sie dann dunkler?
Yalu X. schrieb: > Da es beim Vorhaben des TE vermutlich um ein Einzelstück oder maximal > eine Miniserie geht, halte ich es für durchaus praktikabel, vor dem > Zusammenbau das LED-Modul mit der höchsten FLussspannung zu ermitteln. Bullshit. Nun montiert er dummerweise dieses Modul ohne Wärmeleitpaste und schon erwärnt es sich stärker als die anderen, seine pannung sinkt und sinkt gar unter den Spannungsbedarf der andere und schon geht alles hops. Verteidige nicht die unzureichende Lösung, du reitest dich nur weiter rein.
MaWin schrieb: > Bullshit. Danke dafür, ich werde ihn als Dünger für meine Balkonpflanzen verwenden. > Nun montiert er dummerweise dieses Modul ohne Wärmeleitpaste ... oder er schließt dummerweise eins der Module kurz, oder er verpolt dummerweise eins der Module, oder er lässt dummerweise ein Modul auf den Boden fallen und tritt dummerweise mit dem Fuß darauf, oder er gibt dummerweise alle Module dem Hund zu fressen ... > und schon geht alles hops. Wenn er Pech hat, sogar der Hund :( Ich bin davon ausgegangen, dass beim Aufbau und der Inbetriebnahme wenigstens ein Minimum an Fachkenntnis verfügbar ist. Aber selbst wenn man es mit maximal bösen Willen schafft, das eine Modul auf 105 °C aufzuheizen, während das andere auf 25 °C gehalten wird, verringert sich dadurch laut Diagramm im Datenblatt die Flussspannung um etwa 0,8 V, was zu einer Erhöhung des Stroms von 700 mA auf etwa 725 mA führt. Dieselbe Änderung der Flussspannung lässt bei der von dir propagierten Lösung mit 5Ω-Vorwiderständen den Strom auf etwa 760 mA ansteigen. Beides ist unkritisch, zeigt aber, dass du dein obiges Argument ohne nachzudenken schnell an den Haaren herbeigezogen hast. Da ich ja wusste, dass dir diese Lösung nicht gefällt, habe ich zusätzlich noch die Alternative mit den zusätzlichen Dioden aufgezeigt, bei der der Strom auch bei höheren Flussspannungsdifferenzen sauber ausgeregelt wird. Aber das hast du offensichtlich ignoriert.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Frage dazu: Wenn die Betriebsspannung einer LED aufgrund ihrer Erwärmung > sinkt und ich den Strom konstant halte, wird sie dann dunkler? http://www.hbernstaedt.de/knowhow/led/led_Temperatur.htm LED wird dunkler, trotz konstanten Stroms. Eigentlich logisch, Strom konstant, Uf sinkt ==> Leistung sinkt (konstanter Wirkungsgrad angenommen).
Yalu X. schrieb: > auf 105 °C aufzuheizen, während das andere auf 25 °C gehalten wird, > verringert sich dadurch laut Diagramm im Datenblatt die Flussspannung um > etwa 0,8 V, was zu einer Erhöhung des Stroms von 700 mA auf etwa 725 mA > führt. Für weitere Betrachtungen wäre auch noch das Verhältnis -Blitzdauer zu Pause- interessant. Vielleicht kommt es sogar zu keiner nennenswerten Erwärmung.
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