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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik richtige Schaltung zum PWM-Dimen von LEDs gesucht


Autor: Nick Ma. (nickma)
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Hallo, die ewige Leier:

Ich suche die richige Beschaltung für meine LEDs um sie via PWM zu 
dimmen.

-) Reicht es, wenn ich die LEDs parallel schalte und sie mit 
Vorwiederständen beschalte (so wie das: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Bild:Foxli...)? 
Wegen Farbtemperatur Änderungen etc.
ODER
-) Brauche ich Konststromquellen?
--) (Wenn ja, welche Schaltung brauche ich da bei rund 45 Watt? - 15 
Weiße LEDs á 3Watt; Je drei in Serie)

Greez, Nick

Autor: tbd (Gast)
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ich würde da eine regelbare konstantstromquellen auf basis von u.a. 
national semis simple switchern realisieren... z.b. LM2596. da dann den 
feedback teils aus einem shunt und teils aus einem pwm mit 
nachgeschaltetem RC glied - ggf noch nen addierverstärker dazuwischen... 
fertig

mfg
tbd

Autor: Nick Ma. (nickma)
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Ja und welchen Vorteil hat das dann?

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Nimm dir mal eine solche LED, und pack sie direkt an ein Labornetzteil.
Dann fahr mit der Strombegrenzung den erlaubten Strombereich ab, und 
achte dabei auf die Farbtemperatur...
Der erhöhte Aufwand mit Konstantstromquelle + PWM um diese konstant zu 
halten, lohnt m.E. überhaupt nicht, solange das eine Zimmerbeleuchtung 
werden soll...
Eine einfache regelbare Konstant-Stromquelle tuts genauso.

Anders siehts vielleicht aus, wenn das eine Foto/Video-Leuchte werden 
soll, oder eine Farb-LCD Hintergrundbeleuchtung.

Autor: tbd (Gast)
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- die verluste sind geringer und "verpuffen" nicht am widerstand
- es flackert nich bei kameraaufnahmen ;)
- störausstrahlung ist geringer
- langlebiger
- wirkungsgrad (was bringt mir eine 1W led bei 3W verlust!)
-...

Autor: tom (Gast)
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Also 3Watt Led's würde ich immer mit Konstantstromquelle versorgen, da 
ein Verlust/ Beschädigung der Led durch Überstrom/-spannung einfach zu 
teuer wird. Das parallel schalten von Led's/ Ledketten sollte auch tabu 
sein, führt langfristig nur zu Überstrom/-spannungsschäden.
Ich würde an deiner Stelle möglichst viele Led's in Serie schalten und 
jede Serie durch eine eigene Konstantstromquelle regeln. Die 
Lichtintensität würde ich über PWM regeln.
Es gibt auch entsprechende IC's die für solche Konstantstromregelungen 
ausgelegt sind. Erst kürzlich hat die deutsche Firma Prema 
http://www.prema.com einen entsprechenden Baustein herausgebracht 
PR4101a http://www.prema.com/Application/pr4101_d.html
Achtung im Datenblatt ist eine Beispielschaltung mit Ledkette und 
parallel nochmals eine Ledkette, von dieses Schaltung ist dringend 
abzuraten, Grund siehe oben.

Autor: derWarze (Gast)
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Sehr einfach wird die Sache mit fertigen LED-Teiber IC wie zB. ZXLD1350, 
HV9910 etc.
Braucht dann nur noch Spule, Diode, Shuntwiderstand und 
Abblockkondensator.

Eine billige Lösung wäre mit OPV an einen 100mOhm Shunt den Strom zu 
messen und zu verstärken, Kondensator am Ausgang desselben und auf einen 
OPV als Komparator, der + Eingang des Komp an ein Poti.  Mit den Ausgang 
einen FET steuern (PWM).
Bin gerade dabei diese Variante zu probieren, funktioniert auch schon. 
Wenn ich die Dimensionierung fertig hab stelle ich den Plan morgen hier 
mal rein.

Autor: Arno H. (arno_h)
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HV9910 bei 230V Netzspannung würde ich nur empfehlen, wenn er mindestens 
5 LED in Reihe schalten kann. Auch dann wirds beim Dimmen durch das 
kleine Tastverhältnis noch Probleme geben. Mehr Aufwand als bei den 
Zetex-IC kommt noch hinzu.
ZXLD1350 geht auch nicht, der kann nur 350mA. Stattdessen ZXLD1360 mit 
1A, bei Spannungen über 35/40V den ZXLD1362 der bis 60Volt abkann. Die 
Steuerung über den Adj-Pin lässt viele Möglichkeiten zu, von PWM bis 
analog über Poti.

Arno

Autor: tbd (Gast)
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darum ja auch den LM2596! der hat massiv reserven - ein 3A switcher...

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ist aber leider ein Spannungsregler und keine Konstantstromquelle.
Kleiner Irrtum meinerseits: der ZXLD 1360 kann nur 30V Dauer, 40V sind 
kurzfristige Spitze.

http://www.zetex.com/3.0/pdf/zxld1360.pdf

Arno

Autor: tbd (Gast)
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es ist ja wohl nur eine kleine übung, mittels shunt das feedback so 
anzupassen, das er konstant auf einen strom regelt! > mach ich auf 
verschiedenen schaltungen ja auch so und es geht prima!

Autor: Guido Körber (Gast)
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Ist halt eine Frage wie viel Verlustleistung man verbraten will. Die 
meisten Schaltregler erwarten eine Feedbackspannung von etwa 1-2V, das 
multipliziert man dann mit dem Strom durch die LED und hat als Ergebnis 
wie viel im Shunt abraucht.

Autor: tbd (Gast)
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naja, ich nehme auch gerne mal 3,3V typen. die kann man ganz ordentlich 
regeln! 2x 1206 parallel mit je 0,1Ohm reicht meist aus! nach adam riese 
P=I²*R (bei angenommenen 1,5A) macht das P = (1,5)²*0,05Ohm = 0,1125W.. 
die beiden 1206 werden damit kaum warnehmbar war und sind auch nicht 
unterdimensioniert!

Autor: Arno H. (arno_h)
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Irgendwie reden wir nicht über den selben Baustein. Die 
Fixed-Output-Typen haben einen internen Spannunsteiler und benötigen 
volle Ausgangsspannung am FB-Eingang.
Könntest du deine Schaltungsauslegung mal einstellen?
Auch bei variablem Output benötigst du 1,23V Feedbackspannung nominal, 
bei 3-Watt LED mit 1A sind wir dann mit ca. Eineinviertel Watt am 
Widerstand dabei.

Arno

Autor: tbd (Gast)
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mach ich später!

aber du kannst doch den feedback mittels eines operationsverstärkers 
(oder eines Current Monitors) auf die 3,3V hochsetzten... der 
"Festspannungstyp" läßt sich so genauso regeln wir die einstellbaren! 
sieh dir das datenblatt mal an! bis auf einen internen spannungsteiler 
sind die 1:1 aufgebaut.

Autor: derWarze (Gast)
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So wie versprochen hier die erprobte Schaltung, nicht das NonPlusUltra 
aber dafür brauchts keine Spezialteile.
Durch das einfache Schltungsprinzip bedingt ergibt sich der kleine 
Nachteil das der LED-Strom etwas der Speisespannung folgt. Hat man stark 
schwankende Spannung stellt man den maximalen Strom besser etwas 
niedriger ein.
Die Dimensionierung ist leicht auf die jeweiligen Erfordernisse 
anpassbar.
Tipp, zum Messen des Stromes ein analoges Messinstrument benutzen die 
viele DVM zeigen bei PWM oft Mist an.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ihr habt recht, ist natürlich viel einfacher als sowas hier.

Arno

Autor: Patrick S. (kof)
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Naja "typische Applikation" halt!
Mach das mal EMV fest, verpolungssicher, usw.! Da hast du recht schnell 
die 2-3x Anzahl an bauteilen zusammen als "typisch" vorgeschlagen 
werden.
Außerdem sind std. Komponenten meist wesentlich länger verfügbar, von 
mehreren Herstellern und Distributoren zu bekommen und billiger.

Autor: Nick Ma. (nickma)
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Danke für die vielen Antworten! :)
Ich weiß noch nicht welche der vorgeschlagenen Arten ich nehmen werde. 
Muss das Ganze erst genauer überdenken.

-)Habe nämlich 12V und je 3 LEDs in Serie => ich bräuchte 17 
Konstantstromquellen, was ein erheblicher Aufwand wäre.

-) Ich könnte mehrer LEDs in Serie schalten, womit aber die Anzahl an 
LEDs nicht mehr stimmen würde (habe 15 Weiße und 12 RGB LEDs).

Ich glaube ich nehme die Farbtemperaturänderung in Kauf und pulse via 
PWM die  Spannung.

Greez, Nick

Autor: Nick Ma. (nickma)
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tom wrote:
> Also 3Watt Led's würde ich immer mit Konstantstromquelle versorgen, da
> ein Verlust/ Beschädigung der Led durch Überstrom/-spannung einfach zu
> teuer wird. Das parallel schalten von Led's/ Ledketten sollte auch tabu
> sein, führt langfristig nur zu Überstrom/-spannungsschäden.
> Ich würde an deiner Stelle möglichst viele Led's in Serie schalten und
> jede Serie durch eine eigene Konstantstromquelle regeln. Die
> Lichtintensität würde ich über PWM regeln.
> Es gibt auch entsprechende IC's die für solche Konstantstromregelungen
> ausgelegt sind. Erst kürzlich hat die deutsche Firma Prema
> http://www.prema.com einen entsprechenden Baustein herausgebracht
> PR4101a

Danke!

Das erscheint mir als die sauberste Lösung! Weiß aber nicht, wie ich das 
jetzt noch hin bekommen sollte. Habe wie gesagt 12 RGB- und 15 weiße 
LEDs.
Ich könnte mit 24V fahren und dann
je 6 RGBs und weiße zusammen schalten.

-> Dann bleiben noch 3 weiße übrig
sprich ich bräuchte 9 Konstantstromquellen O_o ??

Autor: Nick Ma. (nickma)
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derWarze wrote:
> Sehr einfach wird die Sache mit fertigen LED-Teiber IC wie zB. ZXLD1350,
> HV9910 etc.
> Braucht dann nur noch Spule, Diode, Shuntwiderstand und
> Abblockkondensator.

Danke für den Schaltplan! :) Werde aber eher bei Fertiglösungen bleiben. 
Dabei habe ich weniger implementationsschwierigkeiten.
Bez. Messen, bin ich ohnehin in Besitz eines Oszis.


-) Der ZXLD1360 Schaut sehr viel einfacher aus, als der PR4101A
-) Gibt es (bei dem ZXLD1360) Nachteile dem HV9910 gegenüber?



Arno H. wrote:
> HV9910 bei 230V Netzspannung würde ich nur empfehlen, wenn er mindestens
> 5 LED in Reihe schalten kann. Auch dann wirds beim Dimmen durch das
> kleine Tastverhältnis noch Probleme geben. Mehr Aufwand als bei den
> Zetex-IC kommt noch hinzu.

Danke, hatte aber vor mit 12V rein zu fahren! Passt das, wenn ich z.B. 
den ZXLD1360 nehme?


Greez, Nick

Autor: Arno H. (arno_h)
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3 Dioden dieser Leistungsklasse mit exakt 12V Eingangsspannung wird beim 
ZXLD1360 knapp, weil der interne FET einen RDSOn von max 1 Ohm hat. Dazu 
kommt noch der Spannungsabfall am Sensewiderstand und der 
Gleichstromwiderstand der Spule. Die LED z.B. Cree XR-E haben eine 
typische VF von 3,7V bei 1 A. Zusammen bist du dann über 12Volt, da du 
vermutlich die LED nicht sortiert auswählen kannst. Da sieht der HV9910 
durch den externen FET etwas besser aus. Trotzdem sind genau 12 Volt für 
3 Hochleistungs-LED in Reihe knapp.
Woher hast du die 12Volt eigentlich?

Arno

Autor: Nick Ma. (nickma)
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Arno H. wrote:
> Da sieht der HV9910
> durch den externen FET etwas besser aus. Trotzdem sind genau 12 Volt für
> 3 Hochleistungs-LED in Reihe knapp.
> Woher hast du die 12Volt eigentlich?
>
> Arno

Hi, danke für die Antwort!

Die FV der weißen beträgt 3.2V mit einem Max von 3.8V
und die 12V habe ich aus einem Computernetzteil.

Soll ich mir ein Netzteil mit 24V suchen und mehrere LEDs in Serie 
schalten?

Grüße, Nick

Autor: Arno H. (arno_h)
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Wenn du leicht an ein 24-Volt-Netzteil kommst, wäre mein Vorschlag 3KSQ 
a 5 weisse LED in Reihe und bei den RGB könntest du sogar 6 in Reihe 
versuchen.
Die Messbedingungen der Vorwärtsspannung sind entscheidend, wenn die 
Bezugstemperatur 25°C ist, kannst du pro K und Diode ca. 4mV abziehen.
Welche LED-Typen willst du verbauen?
Ach ja, ich persönlich lasse solche BE nicht unter Vollast laufen. Wenn 
Dauerstrom und Maximalstrom im Datenblatt gleich sind, habe ich immer 
Bedenken bezüglich der Lebensdauer. Beim Betrieb mit 80% des 
Maximalstroms bleibt die LED kühler und durch die höhere Effizienz 
bemerkt man (ohne Messungen) den Helligkeitsunterschied imho nicht.
Bei Bedarf kann dann immer noch was nachgelegt werden.

Arno

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