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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3W Luxeon Led energiesparend dimmen


Autor: gast (Gast)
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Hallo liebes Forum!

Diesmal beschäftige ich mich mit einer weißen Luxeon III-LED (700mA bei 
UF=3,7V). Ziel ist es, diese LED mit einem AVR zu dimmen.

Was ich schon aus anderen (per Suche gefundenen) Threads zusammenfassen 
kann: Dimmen per Stromregelung wollen die Hersteller nicht, da sich bei 
geringerem Strom die Lichtfarbe verändert. Folglich bleibt ja eh nur PWM 
übrig.

Versorgt wird das ganze aus einem 7,2V Racing-Pack. Mobiler Betrieb 
also. Von daher wäre eine stromsparende Lösung von Vorteil - 
Linearregler fällt daher flach.

Ich wollte die LED einfach per LL-MOSFET schalten (Frequenz bei 200 Hz 
bis 1 kHz?) Als Schaltregler hätte ich zB gerne den MC33063 benutzt; bin 
aber für alles offen, was bei Angelika erhältlich ist.

Nun aber meine Fragen:
-wie versorge ich die LED dann am besten?
Step-Down auf 4V und dann einen einfachen Widerstand.
Oder mit dem SMPS-IC eine Konstantstromquelle aufbauen, die auf 700mA 
regelt (meines Erachtens die schönste Lösung). Und per Schalter dann die 
Versorgung zum Regler abtrennen (also per PWM den Schaltregler 
ein-/ausschalten) Fraglich ist nur: kann der Regler entstprechend 
schnell den gewünschten Strom einstellen?

Bin für alle konstruktiven Antworten dankbar.
Mahlzeit und schönen Sonntag,
gast

Autor: Thomas Müller (thomas1123) Benutzerseite
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Elektor 2 2008 Seite 52

ist zwar nur mit 300 bzw 350 mA aber vom Prinzip her interessant.

solltest aber schauen dass du einen schaltregler mit hoher frequenz 
benutzt sodass sich der strom entsprechend schnell an die pwm anpassen 
kann

Autor: gast (Gast)
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Hallo Thomas!

Danke für deine Antwort! Könntest du mir vlt. einen Scan / Foto davon 
zukommen lassen (dann meld ich mich mal per PN)?

Was ich noch vergessen habe zu sagen:
Die Luxeon soll über ein etwa 1m langes Kabel von der Ansteuerung 
getrennt werden. Ist es besser, wenn ich zur Luxeon einen Attiny setze, 
damit die PWM, die ja immerhin 700mA schalten muss direkt beim 
Verbraucher sitzt?

Danke,
gast

Autor: Stefan (Gast)
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Hallo, Du hast drei Möglichkeiten:

1. Du verwendest einen Schaltregler im Konstantstrommodus, z.B. MC34063 
oder LM2574. An den Feedback-Pin gibst du über ein RC-Glied deine PWM 
zusätzlich zum Signal des Stromshunts drauf. Das RC-Glied macht aus der 
PWM eine Spannung die sich dann bei richtiger Wahl der Widerstände zu 
der Feedbackspannung dazu addiert, dadurch sinkt der Strom den der 
Schaltregler ausgibt da dieser "denkt" das er die eingestellte 
Stromgrenze erreicht hat.
Nachteil: du regelst damit den Strom, das möchtest du ja nicht da sich 
da die Farbtemperatur ändert.

2. Du nimmst einen Schaltregler im Konstantstrommodus und überbrückst 
die LED mittels eines FETs im Takt der PWM.
PWM aus = voller Strom rennt durch LED
PWM ein = voller Strom rennt durch den FET und wird verheizt, die LED 
kriegt solange nix.
Damit umgehst du das "Problem" das du den Strom nicht regeln sollst. 
Nachteilig ist aber das du am FET eine recht große Verlustleistung hast, 
je nach PWM-Einstellung die du Wegkühlen musst.

3. Nimm einen Schaltregler im KSQ-Moduls der einen Enable-Pin hat, z.B. 
den LM2574 und knalle ihm die PWM da drauf, dadurch wird dieser nur ein 
und ausgeschaltet und du hast immer den Vollen Strom an der LED ohne 
Stromregelung. Nachteil: geht nur bis ca. 100Hz dann fängt der LM2574 an 
zu "Stottern". Wenn du die PWM direkt ohne RC-Glied auf den Feedback-Pin 
gibst kannst du mit der PWM etwas höher Fahren (probiert von mir bis ca. 
2 KHz) da Reagiert der Schaltregler schneller. Du darfst die PWM aber 
nicht filtern sonst regelst du wieder den Strom.
PWM ein auf Feedback-Pin = Regler meint Stromlimit erreicht und schaltet 
ab
PWM aus auf Feedback-Pin = Regler pumpt den vollen Strom durch die LED.

Bei Fragen, Frag nur :D

Stefan

Autor: Malte Zacharias (saeckereier)
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Was ist denn das für eine Anwendung wo es so sehr auf die Lichtfarbe 
ankommt? Ich habe eine Lampe, die per Stromregelung die Helligkeit 
regelt und zwar von 5mA bis ca.1A. Mit dem Auge kann ich da keinen 
Unterschied zwischen den einzelnen Stufen feststellen.

Autor: R--- S--- (rene66)
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Hallo,


nimm den LM3404 von National der ist direkt für sowas gemacht. Dann gibt 
es noch Zetex ich kenne die Bezeichnung aber nicht. Mußt mal Tante G 
Fragen

Autor: Gast (Gast)
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@saeckereier,

soweit ich weiß ist die Farbtemperatur wichtig wenn man diese Leuchten 
an Meßplätzen oder Optischen Inspektionsmaschinen verwenden will. 
Fotografie, besonders im Makro ist auch ein Thema dabei wenn ich richtig 
Informiert bin.

Autor: gast (Gast)
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Danke für eure Antworten. Hat mich schon ein Stück weiter gebracht.

@Stefan zu deinem dritten Vorschlag gefällt mir die zweite Variante sehr 
gut (also mit Enable-Pin bis 2kHz). Hast du dafür vielleicht einen 
Schaltplan, oder kannst du mir sagen, wie du das realisiert hast?

@Malte Zacharias:
Also wenn die Regelung gut bis 5mA hinunter funktioniert, dann bin ich 
natürlich auch daran interessiert. Hast du das mit einem Schaltregler 
gemacht? Und steuerst du den händisch an (zB Poti), oder digital über 
einen µC, etc?

Autor: Thomas Müller (thomas1123) Benutzerseite
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@ gast
er meint nicht den enable pin !!!

du sollt die pwm auf den feedback geben damit die normale reglung 
übersteuert wird und dann der regler dicht macht

ich habe mal nen bild gemalt

wie gesagt besorg dir nen regler der mit ner hohen frequenz arbeitet 
weil:
1. nur ne sehr kleine induktivität benötigt wird
2. können die meistens schneller ausregeln

das bild ist so in etwa die elektorschaltung wobei sich die von elektor 
das nicht ausgedacht haben sondern die von ti

Autor: Thomas Müller (thomas1123) Benutzerseite
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bild vergessen :-)
merke auch gerade das die rechnung verkert ist müsste * sein und nicht /

Autor: Arno H. (arno_h)
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http://www.zetex.com/3.0/product_portfolio.asp?pno=ZXLD1360
Am Adj-Pin gibt es mehrere Regelmöglichkeiten.
Die 7V min Eingangsspannung können problematisch sein, die meisten 
rennen aber mit 1 LED bei 6V schon gut los. Unter 6Volt nicht 
einsetzbar.
Gibts z.B. bei Weisbauer (gew.) und Segor.

Arno

Autor: Malte Zacharias (saeckereier)
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Die Regelung ist in einer gekauften Lampe gewesen und ist letztendlich 
nur ein regelbare Konstantstromquelle. Leider kann ich dir dazu nichts 
näheres sagen weil verbaut und vergossen. Grundsätzlich ist aber gegen 
eine PWM nix einzuwenden, die Frequenz sollte halt nur recht hoch sein 
da manche Leute dieses Flimmern als ungenehm wahrnehmen.

Autor: gast (Gast)
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Hey, hey, Danke!

Hab gerade etwas gefunden; eure Meinung dazu interessiert mich aber noch 
;-)

Und zwar wärs eine Konstantstromquelle mit einem LM2576
Beschaltung ähnlich hier:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/34179/cu...
Und die PWM mit 500Hz? gebe ich auf den /ON-Off Pin.
Schaltfrequenz ist fix 52kHz. Meint ihr das funktioniert wie gewünscht?
Oder ist es für den Regler besser, ich ziehe zum Ausschalten den 
Feedback-Pin auf 5V rauf?

Autor: gast (Gast)
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Arghh.. sehe gerade, dass der als Eingangsspannung mind. 7V braucht.
Gibt es ähnliche Regler, die bei Reichelt erhältlich sind, aber auch bei 
5,4V noch funktionieren?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  gast (Gast)

>http://www.mikrocontroller.net/attachment/34179/cu...
>Und die PWM mit 500Hz? gebe ich auf den /ON-Off Pin.

Ja. Aber warum 500Hz? 100Hz reichen.

>Schaltfrequenz ist fix 52kHz. Meint ihr das funktioniert wie gewünscht?

Ja.

>Oder ist es für den Regler besser, ich ziehe zum Ausschalten den
>Feedback-Pin auf 5V rauf?

Uhhh, davon sollte man besser die Finger lassen. Das kann BÖSE ins Auge 
gehen.


MFG
Falk

Autor: gast (Gast)
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Hallo Falk!

Also wenn 100Hz ausreichend sind (was das Auge betrifft / Flimmern), 
dann natürlich 100Hz. Bin nur gerade auf der Suche nach einem 
StepDown-IC, welches bei 5,4 V läuft, 700mA Ausgangsstrom kann und einen 
En-Pin hat.

Autor: gast (Gast)
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OK. Ich hätte jetzt den LM2575 gefunden.
Im Datenblatt steht in der Übersicht:
-Wide Input Voltage Range: 4.75 V to 40 V
Dann, im Typical Appl. plötzlich 7-40V
(DB im Anhang)
Funktioniert der jetzt noch bei 5,4V oder ist es da dann vorbei?

Autor: Sven (Gast)
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LT3474 oder LT3475 TrueColor-PWM von Linear (www.linear.com) gibts als 
Muster direkt vom Hersteller. Beispielschaltung im Datenblatt, weiter 
Eingangsspannungsbereich, hoher Wirkungsgrad, bis 1.5A LED-Strom.

Autor: Sven (Gast)
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Datenblatt

Autor: Daniel Schäfer (Gast)
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Dazu hab ich auch ne Frage:
Ich hab mehrere von den oben erwähnten LEDs und dann auch noch RGB.
So alles in allem werd ich wohl im schlimmsten Falle (mit dem ich jetzt
mal rechne) 60 von diesen LEDs betreiben.
Dabei soll aber jede RGB Lampe einzeln ansteuerbar/dimmbar sein.

ich konnte bisher nur LED Treiber finden, die zwar mehrere dieser LEDs 
treiben
können, aber nicht einzeln ansteuern.
Gibt es sowas?

Alternativ wäre auch ein günstiger Treiber pro LED,
aber bei den oben erwähnten kostet ein Treiber locker 2-3€ und dass 
macht
dann 120€-130€ nur für die Versorgung der LEDs. Geht das billiger,
bei gleicher Effektivität und vor allem Stabilität (im Sinne von
Lebensdauer)?

Wäre es zum Beispiel möglich pro LED eine steuerbare
Stromquelle zu nehmen? Wenn ja, welcher IC wäre empfehlenswert?
Wäre es überhaupt preiswerter?

 Gruß
 Daniel

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Daniel Schäfer (Gast)

>Dabei soll aber jede RGB Lampe einzeln ansteuerbar/dimmbar sein.

Dieser Wunsch ist recht verbreitet in diesen Tagen ;-)
Man kann PWM nutzen.

>dann 120€-130€ nur für die Versorgung der LEDs. Geht das billiger,
>bei gleicher Effektivität und vor allem Stabilität (im Sinne von
>Lebensdauer)?

Maybe.

>Wäre es zum Beispiel möglich pro LED eine steuerbare
>Stromquelle zu nehmen? Wenn ja, welcher IC wäre empfehlenswert?

TLC5922 & Co sind zu schwach, die können nur max. 80mA/Kanal. Und 9 
Kanäle zusammenlegen für eine LED ist nicht sonderlich ökonomisch. Dann 
eher per Stromspiegel (google ist dein Freund) aud 700mA/Kanal 
aufbohren.

>Wäre es überhaupt preiswerter?

Naja, der TLC kostet um die 3 Euro, hat 16 Kanäle. Für die Stromspiegel 
braucht es nochmal je zwei Transistoren, einen kleinen und einen 
grossen, sagen wir mal 50 Cent/Kanal.

Ich würde PWM nehmen.

MfG
Falk

Autor: daniel (Gast)
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super idee! Vielen dank

Autor: gast (Gast)
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Hallo Forum!

Hab mir jetzt mal die Sachen ein bisschen durchgerechnet.
Als OP-Amp würd ich gern einen LM358 benutzen, der verstärkt mir die 
0,33Ohm-Shunt-Spannung bei 700mA auf 1,23V, wie sie der LM2575 als 
Feedback braucht.

Den Enable des Reglers über einen 10k PullUp auf einen Pin eines µC.

Berechnet habe ich mit dem Datenblatt eine 150µH-Induktivität.
Da würde ich die entweder die 77A 150µ nehmen (wahrscheinliche 
ungeeignet, da Funkentstördrossel); oder eine Spule selbst wickeln.
Welchen Kern kann ich denn da benutzen (von Angelika)?

Danke schonmal für eure Hilfe,
gast

Autor: gast (Gast)
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Ah, noch etwas: der Ausgangskondensator:
hier hätte ich 100µF angesetzt.
Wie groß soll der Dimensioniert sein, da ich ja per Enable eine PWM 
durchführe werden 1000µF wahrscheinlich etwas viel sein...

Autor: Nick Ma. (nickma)
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Hi, klingt alles meinem Projekt sehr ähnlich... :)

Ich habe allerdings noch keine wirklich fixe Lösung für die 
Steuerhardware gefunden...

60 Weiße Luxeon, das wird ja verdammt hell werden! Was machst du denn 
damit, wenn ich fragen darf? :)

Greez, Nick

Autor: Nick Ma. (nickma)
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