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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Linear-Dimmer für High-Power-LEDs!?


Autor: Oldman (Gast)
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Ich möchte einmal einen in der heutigen Zeit ("digital" und "getaktet") 
vielleicht seltsam und von gestern anmutenden Schaltungsvorschlag zur 
Diskussion stellen: Einen Linear-Dimmer für eine 50W-High-Power-LED.

Simuliert mit Microcap 9 und für die 50W-LED, die u.a. Reichelt 
anbietet, und die hier im Forum bereits erwähnt wurde:

Beitrag "50W Led Reichelt"

Womit mein Probleme bereits begannen, da mir bzw. MC9 die 
Simulations-Paramter für diese LED fehlten. Beholfen habe ich mir mit 
einer Nachbildung für die LED-Kennline, die das Verhalten des Originals 
recht einfach aber dennoch besser abbildet, als ich zuerst befürchtete. 
Datenblatt zur LED:

http://files.hueyjann.tw/vip/HPR40E-19K50xWx.pdf

Aber halt, von vorne:

Mein erster Gedanke bezüglich eines Linearreglers für diese 
Leistungsklasse war: Du spinnst! Laß' es! Das ist verrückt, daß macht 
sämtliche Energieeinspaarungsversuche zunichte! Willst Du Leuchten oder 
Heizungen entwicklen?

Der zweite Gedanke lautete jedoch: Hmm, eine LED ist alles andere als 
ein (linearer) ohmscher Widerstand - d.h. einfach ausgdedrückt, wenn ich 
die auf die halbe Leistung drossele, werden keineswegs bereits 33 
Prozent im "Vorwiderstand" verbraten, weil die Spannung über der LED 
nicht annäherend proportional zum Strom sinkt!

Jetzt war ich neugierig auf Resultate.

Herausgekommen ist dabei der simple Spannungs-Stromwandler, den das Bild 
zeigt. Gesteuert wird mit 0 bis 10V Gleichspannung, in der Simulation 
aus einem Treppengenerator mit 256 Stufen. Also fast wie im richtigen 
Leben.

Anmerkung: JA, ich weiß, daß die primitive Regelschaltung in dieser Form 
extrem kritisch auf Änderungen der Bauelemente-Werte und auf 
Schwankungen der Eigangsspannung reagiert - mir ging es aber keineswegs 
darum, jetzt bereits eine Schaltung mit einem stabilen Arbeitsbereich zu 
entwickeln, sondern ich wollte möglichst schnell die Diagramme für 
Verlustleistung und Wirkungsgrad sehen.

Die zeigt das zweite Bild. Und die haben micht wirklich erstaunt.

Die maximale Verlustleistung im Längsregler, dem MOSFET M1 liegt bei 
etwa 1 Watt, und selbst zuzüglich der Verluste im Shunt (R6) bleibt die 
gesamt Wärmeentwicklung des Reglers unter ca. 1,2 Watt. Selbst beim 
Maximum der Verluste, bei gut 32 Watt an der LED, ca. 1,2 Watt im Regler 
und somit etwa 33,2 Watt aus der Stromquelle liegt der Wirkungsgrad über 
96 Prozent. Bei vollen 50 Watt an der LED sogar bei über 98 Prozent. Und 
selbst heruntergedimmt auf 5 Watt an der LED beträgt der Wirkungsgrad 
noch 93 Prozent. Viel viel, besser, als ich erwartet hätte.


Jetzt meine Fragen und Statements dazu:

1. Erledigt das ein Schaltregler wirklich "soooh viel besser"?

2. Lohnt es sich dafür, das halbe Haus mit 100 kHz bis 1 MHz (nebst 
Oberwellen) von nahe an den LEDs sitzenden PWM-Reglern zuzumüllen? 
Funkamateuren wie auch Messtechnikern mit empfindlichem Equipment 
beunruhigt jedenfalls jedes dB mehr "Grundrauschen"... ;-)

3. Da nur (ein eingeprägter) Gleichstrom übertragen wird, können die 
Linear-Dimmer problemlos zentral angeordnet werden und die LEDs über 
lange Leitungen speisen. Bei PWM-Dimmern erfordert das mindestens eine 
brauchbare Siebung vor der Leitung. Neuere Entwicklungen, wie bspw. beim 
LM3434 (National), der nur noch noch ein Drossel ohne Siebkondensator 
verwendet, laufen dem aber entgehen:

http://www.national.com/pf/LM/LM3434.html#Overview

4. Bleiben wir beim LM3434 - mit 88 bis 93 Prozent Wirkungsgrad wo 
bleibt denn da der Vorteil der "Switschers"? Ok, ok bei deutlich 
geringerer LED-Spannung wie im Beispiel von National - aber mit in den 
einstelligen Mili-Ohm-Bereich sinkendem On-Widerständen von MOSFETS und 
beim Verzicht auf konventionelle Dioden mit ein paar zehntel Volt 
Schwellspannung, treten die Nachteile bei geringer Spannung und hohem 
Strom immer mehr in den Hintergrund.

5. Viele PWM-Dimmer (wie auch der bereits erwähnte LM3434), wie auch 
meine Linear-Schaltung benötigen nach wie vor 
Niederspannungs-Netzgeräte. Für eine ganze Wohnung mit vielen LEDs 
sollten das gewiß Schaltregler sein, dem Wirkungsgrad zuliebe. Aber ein 
paar (zentrale) "Mittelwellensender" lassen sich aber immer noch 
leichter wirkungsvoll schirmen, als einer davon bei jedem einzelnen 
Leuchtmittel.

6. Belastung der Bauteile, Lebensdauer: Auch wenn sich seit den 70er und 
80er Jahren (wo die Qualität von Schalttransistoren etwa der "getakteter 
Sicherungen mit Zeitzünder" entsprach) einiges verbessert hat, halte ich 
den linearen Betrieb bei durchaus vrgleichbarer und moderater 
Verlustleitung für unschlagbar bauteileschonend und sicher. Das 
schwächste Glied bei Taktung mögen heutzutage die Kondensdatoren sein. 
Womöglich auch deshalb beginnt man, auf sie zu verzichten.

Dazu würden mich jetzt euere Gedanken interessieren.

Stürzt euch gerne alle auf mich - auf einen old man aus dem 
Gleichstromzeitalter... ;-)

Ein schönes Wochenende!

: Verschoben durch Admin
Autor: Oldman (Gast)
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Kurzer Nachtrag zum Diagramm - die Kurven von oben nach unten:

1 - (grün) - Spannung über LED
2 - (blau) - Strom durch die LED
3 - (braun) - Lesitung an der LED
4 - (rot) - Verlustleistung des MOSFETs
5 - (magenta) - Verlustleistung im Strommesswiderstand
6 - (schwarz) - Wirkungsgrad über alles (Stromversorgung --> LED)

X-Achse: Zeit in Sekunden. Die Steuerspannung wird innerhalb der 
simulierten einen Sekunde von 0 auf 10 Volt hochgefahren, um sämtliche 
verlustleistungsrelevanten Betriebsbereiche darzustellen.

MfG

Autor: Armin (Gast)
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kurze Frage:
kannst du denn sauber die geringen Helligkeiten dimmen?
Meine Erfahrungen in die Richtung waren, dass beim PWM-Dimmen die 
erreichbare minimale Helligkeit viel niedriger ist.
Die Stromsteuerung schaltet einfach irgendwann aus.

In der Wohnung ist das relativ egal - bei anderen Anwendungsbereichen 
nicht unbedingt ;)


Achso - du hast erstmal nur simuliert. Wer lesen kann...





Dass der Wirkungsgrad so gut sein soll überrascht mich allerdings auch. 
Würd mich interessieren, wie sich das "in Echt" schlägt.

Autor: Oldman (Gast)
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> Würd mich interessieren, wie sich das "in Echt" schlägt.

Oh ja, mich auch! Ich werde das gewiß auch mit richtigen Bauteilen und 
echtem Strom testen. Nachdem mich der Wirkungsgrad in der Simulation 
DERART überrascht hat, erst recht. Dauert aber noch ein par Tage...

Noch ein paar meiner Wissensfetzen zur Dimmqualität bei geringer 
Helligkeit:

Die Lichtempfindlichkeitskurve unserer Augen erstreckt sich über mehrere 
Zehnerpotenzen und verläuft annäherend logarithmisch. Mit der Folge, daß 
wir Helligkeitsunterschiede im dunkleren Bereich viel deutlicher 
wahrnehmen, als im hellen.

Digital gedimmte Vorschaltgeräte (bspw. DALI) besitzen daher eine 
entsprechend kompensierend verformte Lichtleistungskurve. Auch mit nur 8 
Bit, (wie bei vielen 0-10V Implementationen) wird damit die Kontinuität 
der Helligkeitseinstellung im unteren Bereich verbessert, weil bspw. mit 
den ersten 192 von 256 Stufen nur die unteren 25% (oder noch weniger) 
der Leistungskurve durchfahren werden.

Bei analog (0-10V) gedimmten Geräten fehlt diese Kompensation. Die 
unteren 10% erscheinen daher schon etwas "holperig", wenn man nur 8 Bit 
D/A wandelt.

Zumindest bei den üblichen 3 und 5 mm LEDs, hatte ich bisher aber immer 
den Eindruck, daß mit geringer werdendem Strom die Helligkeit problemlos 
und weitgehend proportional bis auf Null einstellbar war...

MfG

Autor: Helmut (Gast)
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Sehr interessant,
bin sehr an Erfahrungen und an das Gedächniss alter Männer interessiert.

Wenn du das Hardwaremässig nachstellen kannst, berichte bitte!
Gruß Helmut

Autor: Uwe (Gast)
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Hallo zusammen,

finde ich auch interessant, das der Verlust derart gering sein koennte.
Als ich neulich an einer namhaften 3W LED-Taschenlampe mit 
3-stufen-Dimmer mal den Verlust am Widerstand ermittelt habe ist mir ein 
Aehnlicher Zusammenhang aufgefallen. Es werden dort nur 2 Widerstaende 
in Reihe geschaltet, 1,6 und 100 Ohm. Einen Teil der Stromregelung macht 
der Innenwiderstand der Batterie (Akkus sollen lt. Hersteller moeglichst 
vermieden werden).
Allerdings betrug der Wirkungsgrad bei der geringen stufe dennoch nur 
50%, da sich die Spannung bei 30mA auf Widerstand und LED gut aufteilte.
Von daher wuerde mich auch die physische Testschaltung hier 
interessieren.

Die Wissensfetzen ueber die Dimmung mit DALI und 1-10V kann ich 
bestaetigen. Aus eigener Erfahrung (wir Planen und installieren 
Beleuchtungsanlagen).
Eine Ergaenzung habe ich jedoch:
die wenigsten DALI-EVGs koennen 0,1% Lichtstrom einstellen, weil die 
Lampe da einfach nicht durchzuendet. Der minimale Lichtstrom betraegt 
dann z.b. 1% und entspricht einem dezimalwert von 85. somit verbleiben 
170 Dimmstufen in Logarithmischem Abstand. Das macht es wider fuer 8 
Bit-PWM einfacher (nicht perfekt), aber ist bei unseren LEDs ja eh 
weniger interessant, da die 0,1% kann ;o)
Quelle: Seite 24: 
http://www.osram.de/osram_de/Professionals/EVG_und...

Was mir noch unklar ist, ist der praktische Nutzen des Widerstands als 
Dimmbauteil. Angenommen es wird ein Transistor im Linearbetrieb genutzt, 
zum Beispiel der Linearregler selbst, dann wuerde doch irgendwie in den 
Regelkreis eingegriffen, und zwar vermutlich per DA-Wandlung. Damit wird 
das eigentliche Problem, die Dynamik von 0,1% bis 100% mit 8 
Bit-Wandlung, nicht loest. Bei 16 Bit-DA-Wandlung kann man aber auch 
wieder PWM zur Dimmung verwenden...

Tu das trotzdem mal messen. Wuerde mich interessieren wie hier Theorie 
und Praxis abweichen.

bye uwe

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

>vielleicht seltsam und von gestern anmutenden Schaltungsvorschlag zur
>Diskussion stellen: Einen Linear-Dimmer für eine 50W-High-Power-LED.

Wirklich sehr seltsam.

>Mein erster Gedanke bezüglich eines Linearreglers für diese
>Leistungsklasse war: Du spinnst! Laß' es! Das ist verrückt, daß macht
>sämtliche Energieeinspaarungsversuche zunichte! Willst Du Leuchten oder
>Heizungen entwicklen?

Eben.

>Der zweite Gedanke lautete jedoch: Hmm, eine LED ist alles andere als
>ein (linearer) ohmscher Widerstand - d.h. einfach ausgdedrückt, wenn ich
>die auf die halbe Leistung drossele, werden keineswegs bereits 33
>Prozent im "Vorwiderstand" verbraten, weil die Spannung über der LED
>nicht annäherend proportional zum Strom sinkt!

Deine Rechnung ist komisch. Bei der LED mit Vorwiderstand oder linearer 
Konstantstromquelle wird bei halber Leistung auch nur die Hälfte im 
Vorwiderstand verbraten, weil der Strom halbiert wurde und die 
Spannungen im Wesentlichen gleich bleiben.

>Jetzt war ich neugierig auf Resultate.

Grundlagen der E-Technik verpennt?

>Herausgekommen ist dabei der simple Spannungs-Stromwandler, den das Bild
>zeigt. Gesteuert wird mit 0 bis 10V Gleichspannung, in der Simulation
>aus einem Treppengenerator mit 256 Stufen. Also fast wie im richtigen
>Leben.


>Anmerkung: JA, ich weiß, daß die primitive Regelschaltung in dieser Form
>extrem kritisch auf Änderungen der Bauelemente-Werte und auf
>Schwankungen der Eigangsspannung reagiert - mir ging es aber keineswegs
>darum, jetzt bereits eine Schaltung mit einem stabilen Arbeitsbereich zu
>entwickeln, sondern ich wollte möglichst schnell die Diagramme für
>Verlustleistung und Wirkungsgrad sehen.

Dazu braucht man keine komische, kritische Schaltung, sondern schlicht 
eine variable Stromquelle oder Spannungsquelle im PSPice + ggf. einen 
Widerstand.

>Die zeigt das zweite Bild. Und die haben micht wirklich erstaunt.

>Die maximale Verlustleistung im Längsregler, dem MOSFET M1 liegt bei
>etwa 1 Watt, und selbst zuzüglich der Verluste im Shunt (R6) bleibt die
>gesamt Wärmeentwicklung des Reglers unter ca. 1,2 Watt.

Dann hast du Käse simuliert oder gemessen.

> Selbst beim
>Maximum der Verluste, bei gut 32 Watt an der LED, ca. 1,2 Watt im Regler
>und somit etwa 33,2 Watt aus der Stromquelle liegt der Wirkungsgrad über
>96 Prozent. Bei vollen 50 Watt an der LED sogar bei über 98 Prozent. Und
>selbst heruntergedimmt auf 5 Watt an der LED beträgt der Wirkungsgrad
>noch 93 Prozent. Viel viel, besser, als ich erwartet hätte.

Siehe oben. Gehe zurück zu den Grundlagen der E-Technik. Gehe sofort 
dorthin. Ziehe keine 4000 Euro ein.

>1. Erledigt das ein Schaltregler wirklich "soooh viel besser"?

Ja. Zumal deine Ergbnisse Unsinn sind.

>2. Lohnt es sich dafür, das halbe Haus mit 100 kHz bis 1 MHz (nebst
>Oberwellen) von nahe an den LEDs sitzenden PWM-Reglern zuzumüllen?
>Funkamateuren wie auch Messtechnikern mit empfindlichem Equipment
>beunruhigt jedenfalls jedes dB mehr "Grundrauschen"... ;-)

Man kann Schaltregler auch störarm bauen, so man das Know How hat.

>3. Da nur (ein eingeprägter) Gleichstrom übertragen wird, können die
>Linear-Dimmer problemlos zentral angeordnet werden und die LEDs über
>lange Leitungen speisen.

Und hoffen, das dir nicht beim Blitzeinschlag durch Induktion deine LEDs 
geschrottet werden.

> Bei PWM-Dimmern erfordert das mindestens eine
>brauchbare Siebung vor der Leitung. Neuere Entwicklungen, wie bspw. beim
>LM3434 (National), der nur noch noch ein Drossel ohne Siebkondensator
>verwendet, laufen dem aber entgehen:

Das ist ein reiner Stromregler, kein Spannungsregler, deshalb kann man 
auf den Elko verzichten. Den Stromripple im kHz-Bereich sieht niemend.

>4. Bleiben wir beim LM3434 - mit 88 bis 93 Prozent Wirkungsgrad wo
>bleibt denn da der Vorteil der "Switschers"?

Er spart WIRKLICH Energie. Deine Simulation ist Selbstverarschung.

>Niederspannungs-Netzgeräte. Für eine ganze Wohnung mit vielen LEDs
>sollten das gewiß Schaltregler sein, dem Wirkungsgrad zuliebe. Aber ein
>paar (zentrale) "Mittelwellensender" lassen sich aber immer noch
>leichter wirkungsvoll schirmen, als einer davon bei jedem einzelnen
>Leuchtmittel.

Nö.

>6. Belastung der Bauteile, Lebensdauer: Auch wenn sich seit den 70er und
>80er Jahren (wo die Qualität von Schalttransistoren etwa der "getakteter
>Sicherungen mit Zeitzünder" entsprach) einiges verbessert hat, halte ich
>den linearen Betrieb bei durchaus vrgleichbarer und moderater
>Verlustleitung für unschlagbar bauteileschonend und sicher.

Nö. Das eine naive Illusion.

> Das
>schwächste Glied bei Taktung mögen heutzutage die Kondensdatoren sein.
>Womöglich auch deshalb beginnt man, auf sie zu verzichten.

Bist du ein Transistor- und Kondesatorversteher?

>Dazu würden mich jetzt euere Gedanken interessieren.

Ein wesentlicher Punkt spricht noch gegen eine lineare 
Konstantstromquelle. Die  Farbe von LEDs, besonder von 
HochleistungsLEDs ändert sich mit dem Strom, besonders im unteren 
Bereich von 20% und weniger. Bei PWM fliesst immer der gleich 
(Puls)strom -> immer gleiche Farbe.

>Stürzt euch gerne alle auf mich - auf einen old man aus dem 
>Gleichstromzeitalter... ;-)

Was, bist du 300 Jahre alt? Hast den alten Voltaire noch persönlich 
gekannt? :-)

MFG
Falk

Autor: BMK (Gast)
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Falk, jetzt bin ich von dir einigermassen enttäuscht,
dass du die Messergebnisse einfach als Unsinn abtust.

Hab ich - zugegeben - erst auch gedacht, aber dann hat
mich ein Blick auf die I/U Kennlinie der Hueyjann eines
besseren belehrt. Die ist nämlich dermassen steil, fast
schon eine ideale Stromsenke. Und für den Strombereich
0...1,8A hat das Ding nur einen Vf-Bereich von 24,7...27,7V
Und damit sieht das Ganze schon wesentlich anders aus. z.B:

1. volle Leistung
Uin * I = 28,0V * 1,8A = 50,4W
ULED * I = 27,7V * 1,8A = 50W => macht rd 99%

2. ca. halbe Leistung
Uin * I = 28,0V * 1,0A = 28,0W
ULED * I = 27,0V * 1,0A = 27W => macht rd 96%

Die Messergebnisse sind also durchaus in Ordnung.
Der Knackpunkt liegt aber ganz woanders:

Man muss hier nämlich eine besonders genau geregelte
Konstantspannung zur Verfügung stellen, die etwa 0,3V (Drop)
über der Vf der LED liegt, damit das ganze so funktioniert.

Und zwar angepasst an das jeweilige Exemplar, da die Vf
bekanntlich Fertigungssstreuungen unterworfen ist.

Und weiterhin angepasst an die Chiptemperatur, da die Vf
einen negativen Temperaturkoeffizienten hat.

Und - die für mich entscheidende Frage: Wird die hochkonstante
Versorgungsspannung nun durch ein getaktetes Netzteil
bereitgestellt? Oder durch ein lineares ..... [breit grins]

Autor: Oldman (Gast)
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> Man muss hier nämlich eine besonders genau geregelte
> Konstantspannung zur Verfügung stellen, die etwa 0,3V (Drop)
> über der Vf der LED liegt, damit das ganze so funktioniert.

JA! Volltreffer, das IST der Knackpunkt.

Bei der jetzt etwas "umgebauten" Schaltung wäre die Spannung über dem 
linear regelnden MOSFET zwar leichter messbar (Node 4, Drain bzw. 
Kathode der LED gegen Masse - der darin enthaltene Spannungsabfall über 
R6 dürfte kaum stören).

Das Netzteil muß aus Gründen des Wirkungsgrades getaktet sein - keine 
Frage.

Die Frage ist jetzt, ob es jetzt möglich ist, beispielsweise 5 bis 20 
LEDs mit jeweils einem eigenen Linear-Regler über ein zentrales Netzteil 
zu betreiben. Die Spannung dieses Netzteils könnte entsprechend des von 
allen 5 bis 20 Linear-Reglern zurückgeführten Spannungsabfalls so 
eingestellt werden, daß nirgendwo das erforderliche Minimum 
unterschritten wird. Ein Controller, der per Multiplexer alle 
Eingangssignal zyklisch abtastet, sollte völlig genügen, daß ausreichend 
schnell zu bewältigen.

Ob aber in der Praxis der Exemplar- und Temperatur-abhängige 
Spannungsabfall über den LEDs dann zu unpraktikabel hoher 
Verlustleistung (an einzelnen Stellen) führt, bleibt tatsächlich DER 
Knackpunkt...

Herzlichen Dank auch für die sehr interessanten Ausführungen zur 
"DALI-Kennline"! 0,1% mit Leuchtstoffröhren zu erreichen, ohne die per 
Vorheizung zu "halben Glühlampen" zu machen, erscheint mir wirklich eine 
Herausfordeung zu sein... ;-)

Und was bleibt vom "Streumittelabwurf" des Falken? Zwischen allen Flares 
und Blindgängern? Die Aussage zu den Farbunterschieden zwischen per 
Gleichstrom oder gepulst betriebenen LEDs klingt durchaus plausibel. Muß 
ich 'mal mit der temperaturabhängigen Farbdrift vergleichen.

MfG

Autor: MCUA (Gast)
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@Oldman
was für ein Gerede???
Wenns LINEAR ist, ist die Summe aus P.out und P.v IMMER P.ges (immer 
100%).
Und wenn SNT vornedran ist, liegt P.ges evtl. nur etwas über P.out.
Also kann man's machen wie'n Dachdecker.

Autor: Oldman (Gast)
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@MCUA:

Pg = Pv + Pa  (P(g)enerator, P(v)erluste, P(a)usgang)

Zweifelsfrei! Werder mit gesundem Menschenverstand noch mit 
einschlägigen Naturgesetzen bewaffnet unangreifbar... ;-)

E-Technisches Wissen aus Vorschule und Kindergarten reichen aber 
offensichtlich nicht nicht aus, die Frage zu formulieren. Formal lautet 
diese etwa so:

Pg = Pv + k*Pa    (P(x) wie oben)

Pa = Leistung am Verbraucher. Vorgegeben, in meinem Beispiel 50 Watt.

k = "Dimmfaktor" - oder wie man es nennen möchte. Gibt an, welcher Teil 
der maximal möglichen Verbraucherleistung "Pa" gewünscht wird.

Gesucht werden jetzt "Pv" und "Pg" in Abhängigkeit von "k". 
Beispielsweise im Bereich von 0,01 <= k <= 1,00, in Schritten von 0,01.

Unter folgender Randbedingung: Die Generatorspannung ist zwar frei 
wählbar, aber danach für alle Werte von "k" konstant zu halten bzw. 
anzusetzen.

Zur Lösung bleiben Dir drei Möglichkeiten:

1. Du erinnerst Dich daran, daß Wärmestrahlung eigentlich auch nur sehr 
langwelliges Licht ist und beschließt lieber im Dunkeln zu sitzen, als 
im Kalten. Folgerichtig ersetzt Du die LED daher durch einen ohmschen 
Widerstand. Und als Heizung betrieben läßt sich so einfach wie Du 
schreibst berechnen. Falls Du den Regler nicht unglücklicherweise im 
Garten betreibst, solltest Du vielleicht "v" und "a" noch durch "n1" und 
"n2" ersetzen. Heiztechnisch betrachet ist beides von gleichem (N)utzen.

2. Du suchst nach einer LED mit einer Kennlinie, die genauso verläuft, 
wie die eines ohmschen Widerstandes. Damit kannst Du basierend auf 
Deiner Formel sämtliche Fragen bezüglich Leistungsaufnahme und 
-verteilung blitzschnell im Kopf berechnen. Wie? Du findest keine 
entsprechende LED? Nicht aufgeben. Notfalls ein kundenspezifisches 
Modell in Auftrag geben.

3. Du verfolgst die Kennline der LED um für alle Schritte innerhalb des 
Wertebereiches von "k" die Spannung an und den Strom durch die LED aus 
ihrer jeweiligen Leistung zu ermitteln. An jedem dieser Punkte kannst Du 
wieder basierend auf deiner Gleichung die gesuchten Werte ermitteln. 
Immer noch ganz einfach, wenn auch nach der x-ten Wiederholung leicht 
eintönig.

Und was hab' ich gemacht? Punkt 1. habe ich nur für Dich erfunden. Für 
Punkt 2. fehlte mir die erforderliche Blauäugigkeit. Für Punkt 3. war 
ich ganz einfach zu faul - und habe das den Simulator erledigen lassen.


;-)

MfG

Autor: MCUA (Gast)
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@Oldman
Unsinn!
> "reichen aber offensichtlich nicht nicht aus, die Frage zu formulieren." also 
deine (rel geringe Kenntnis) reicht DOCH aus, die Frage zu formulieren.
>Zur Lösung bleiben Dir drei Möglichkeiten:
Humbug.
Es gibt tausend Möglichkeiten das zu machen. Und dein "k="Dimmfaktor"" 
ist Kappes bzw nichtssagend, weil auf verschiedene Konzepte 
unterschiedlich angew. werden kann.
Du drehst dich im Kreis!!!

Autor: Oldman (Gast)
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@MCUA:
Bitte echauffiere Dich (oder wie immer Du das nennen magst) weiter, daß 
ist unübertreffbar köstlich!

;-)

MfG

Autor: mhh (Gast)
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Der wichtigste Punkt gegen die Linearvariante wurde schon genannt: 
Farbverfälschung bei niedrigeren Strömen.

Zu der Verlustleistung des "Schaltvorreglers" kommt noch die (wenn hier 
auch geringe) des Linearreglers dazu. Allerdings bestimmt der Ripple des 
Vorreglers, ob Du mit der Eingangsspannung am Linearteil wirklich so 
knapp über die Flussspannung der LED gehen kannst.

Fürs Ein- und Ausschalten der LED wird Dein Konzept (egal was man davon 
hält) funktionieren, für das Dimmen unter vllt. so 60% wegen der 
Farbverfälschung allerdings nicht mehr.

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

>Falk, jetzt bin ich von dir einigermassen enttäuscht,
>dass du die Messergebnisse einfach als Unsinn abtust.

Messergenisse? GEMESSEN wurde da GAR NICHTS, es wurde sinnfrei 
simuliert. Und das ist problemlos möglich.

>Hab ich - zugegeben - erst auch gedacht, aber dann hat
>mich ein Blick auf die I/U Kennlinie der Hueyjann eines
>besseren belehrt. Die ist nämlich dermassen steil, fast
>schon eine ideale Stromsenke.

Was an meinen Aussagen verdammt wenig ändert. Gehe zurück zu den 
Grundlagen der E-Technik . . .

> Und für den Strombereich
>0...1,8A hat das Ding nur einen Vf-Bereich von 24,7...27,7V
>Und damit sieht das Ganze schon wesentlich anders aus. z.B:

???

>1. volle Leistung
>Uin * I = 28,0V * 1,8A = 50,4W
>ULED * I = 27,7V * 1,8A = 50W => macht rd 99%

>2. ca. halbe Leistung
>Uin * I = 28,0V * 1,0A = 28,0W
>ULED * I = 27,0V * 1,0A = 27W => macht rd 96%

Welche Drogen nimmst du?

>Die Messergebnisse sind also durchaus in Ordnung.
>Der Knackpunkt liegt aber ganz woanders:

>Man muss hier nämlich eine besonders genau geregelte
>Konstantspannung zur Verfügung stellen, die etwa 0,3V (Drop)
>über der Vf der LED liegt, damit das ganze so funktioniert.

Ach was? Und wie glaubst du, macht man das? Mal fi im Kraftwerk anrufen, 
sie mögen doch bitte mal die Spannung für dein LED reglen?

>Und zwar angepasst an das jeweilige Exemplar, da die Vf
>bekanntlich Fertigungssstreuungen unterworfen ist.

>Und weiterhin angepasst an die Chiptemperatur, da die Vf
>einen negativen Temperaturkoeffizienten hat.

>Und - die für mich entscheidende Frage: Wird die hochkonstante
>Versorgungsspannung nun durch ein getaktetes Netzteil
>bereitgestellt? Oder durch ein lineares ..... [breit grins]

Meinst du das ernst oder ist mein Ironiedetktor kaputt?

Fragende Grüße
Falk

P S Nach diesem "Modell" hat JEDER elektrische Verbraucher einen 
Wirkungsgrad von 100%, mämlich U*I.

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

>JA! Volltreffer, das IST der Knackpunkt.

Ach ja?

>Das Netzteil muß aus Gründen des Wirkungsgrades getaktet sein - keine
>Frage.

Ach so, und so eine nebensächliche Kleinigkeit vergisst der alte Mann 
mal fix bei der Patentanmeldung.

Und was bitte macht dann deine Wunderschaltung, wenn das getaktete 
Netzteil schon die Spannung genau regelt?

>Die Frage ist jetzt, ob es jetzt möglich ist, beispielsweise 5 bis 20
>LEDs mit jeweils einem eigenen Linear-Regler über ein zentrales Netzteil
>zu betreiben.

Auf gut deutsch, mehrere lineare Konstantstromquellen mit sehr wenig 
Spannungsverlust an einer konstanten Versorgung. Und wo ist da die 
Innovation?

> Die Spannung dieses Netzteils könnte entsprechend des von
>allen 5 bis 20 Linear-Reglern zurückgeführten Spannungsabfalls so
>eingestellt werden, daß nirgendwo das erforderliche Minimum
>unterschritten wird.

Ja, kann man.

> Ein Controller, der per Multiplexer alle
>Eingangssignal zyklisch abtastet, sollte völlig genügen, daß ausreichend
>schnell zu bewältigen.

Theroetisch machbar, praktisch Schnullifax.

>Verlustleistung (an einzelnen Stellen) führt, bleibt tatsächlich DER
>Knackpunkt...

Nein, nicht DER Knackpunkt. Einfach Quark. Nimm einen der Millionen 
Schaltregler für LEDs, der misst und regelt DIREKT den Strom, und gut.

>Und was bleibt vom "Streumittelabwurf" des Falken? Zwischen allen Flares
>und Blindgängern?

Das sagt der Richtige ;-)

> Die Aussage zu den Farbunterschieden zwischen per
>Gleichstrom oder gepulst betriebenen LEDs klingt durchaus plausibel. Muß
>ich 'mal mit der temperaturabhängigen Farbdrift vergleichen.

Tu das.

MFgG
Falk

Autor: Sven (Gast)
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Ich mach das genauso und real, mit etwas mehr Verlustleistung und einem 
kleinen Trick.

Der Witz ist, dass die Versorgung wirklich nur wenig über der 
LED-Spannung liegt. Aber 0.3V sind zu knapp, wegen der Toleranzen.

Die Stromregelung hat in dieser Form einen gravierenden Nachteil: Die 
meisten weissen und auch blauen LEDs bekommen bei geringerem Strom einen 
übelsten Farbstich, meist ins Grüne (die Blauen werden dann türkis). 
Daher geben de Hersteller einen Mindeststrom für die LEDs an. Wenn man 
weniger Licht will, geht das nur über PWM.

Autor: BMK (Gast)
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@ Falk,

ich habe in diversen Beiträge schon mal daneben gelegen,
habe aber kein Problem gehabt, das zuzugeben.

Das scheint hier aber nicht dein Ding zu sein; statt dessen
noch einmal Vollgas und in der Hoffnung, andere plattzumachen.

Finde ich hier besonders schade, weil du ein anerkannt
überragendes Fachwissen besitzt und es auch - machmal knapp
über der Gürtellinie - anderen bereitwillig rüber bringst.

Aber hier liegst du definitiv mit deinen Äusserungen daneben.

Und gemessen wurde nichts, da gebe ich dir recht, aber die Simulation
ist korrekt und wurde durch meine Überschlagsrechnung bestätigt,
die du dann als 'Welche Drogen nimmst du?' abgetan hast.

So nicht. Zeig uns doch jetzt mal, was du drauf hat....

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

>Aber hier liegst du definitiv mit deinen Äusserungen daneben.

Nöö, es war ein Missverständnis. Denn der OP hat eine wesentliche 
"Kleinigkeit" in seinem erstan Posting unterschlagen.

"Das Netzteil muß aus Gründen des Wirkungsgrades getaktet sein - keine
Frage."

Sein erstes Posting hat das KEINE Sekunde erwähnt, sondern indirekt 
suggeriert, das die Eingangsspannung beliebig sein könnte. Mann könnte 
das auch arglistige Täuschung nennen.

>So nicht. Zeig uns doch jetzt mal, was du drauf hat....

<Zähne zeig>
Zahnbelag
</Zähne zeig>

Mfg
Falk

Autor: Oldman (Gast)
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@Falk


> "Das Netzteil muß aus Gründen des Wirkungsgrades getaktet sein - keine
> Frage."
>
> ...Sein erstes Posting hat das KEINE Sekunde erwähnt,...

Du solltet Dich nach einem neuen, wirklich qualifizierten Vorleser 
umschauen (Deinen eigenen Raubvogelaugen dürfte das ja gewiß niemals 
entgehen), der Dir unterschlagungsfrei ALLES vorkaut - ähm: -liest.

Hör' auf herumzukreis(ch)en, und besuche im Sturzflug mein 
Eingangsposting. Visiere dabei Punkt 5. an, und gib Dein Bestes, in 
diesem Absatz zentral bei "...sollten das gewiß Schaltregler sein... 
aufzuschlagen.

Da ich mich zuvor bereits als "nicht wirklicher Freund unlizensierter 
Senderchen" an hunderten Stellen im Haus geoutet hatte, habe ich das 
bewußt so formuliert, wie es dort steht. Inklusive der hier gerade 
zitierten fünf Worte - aber ohne jeden Zweifel daran zu lassen, daß an 
"Haupt-Switchern" kein vernüftiger Weg vorbeiführt, vernachlässigt man 
nicht den "Wirkungsgrad". <-- Genau über diesen Begriff wirst Du 
ebenfalls in Punkt 5. stolpern, wenn Du nach dem Sturzflug wieder auf 
dem Boden der Tatsachen herumirrst.

> ...indirekt suggeriert, das die Eingangsspannung beliebig sein könnte

Zur Eingangsspannung habe ich mich in Deinem Sinne überhaupt nicht 
geäußert (vielleicht mit Ausnahme der Ausführungen hinter "Anmerkung", 
etwa in der Mitte des Postings - das bezog sich aber mehr darauf, daß 
der 0-10V Steuerbereich dieser primitiven Schaltung gegenüber Änderungen 
der Versorgungsspannung nicht ausreichend stabil war.)

Die mittlere rote Kurve im Diagramm, mit der Spannungsdifferenz 
(v(1)-v(3)), die multipliziert mit dem LED-Strom die Verluste bestimmt, 
verheimlicht den Einluß der Versorgungsspannung (v(1)) nicht im 
geringsten, sondern sollte unmittelbar einleuchtend ins Auge fallen.

Öffnen müsste man jedoch wenigstens eines davon...

...um zu sehen, daß sogar bereits die erste grüne Kurve (LED-Spannung) 
allen Mitdenkenden einen entsprechenden Hinweis gibt, indem sie bei 1,00 
sec. "nicht weit" unterhalb der im Beispiel verwendeten 28V 
Eingangsspannung endet.

;-)

MfG

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

>Eingangsposting. Visiere dabei Punkt 5. an, und gib Dein Bestes, in
>diesem Absatz zentral bei "...sollten das gewiß Schaltregler sein...
>aufzuschlagen.

Schön und gut.

>> ...indirekt suggeriert, das die Eingangsspannung beliebig sein könnte

>Zur Eingangsspannung habe ich mich in Deinem Sinne überhaupt nicht
>geäußert

Was ein gravierender Fehler ist. Vor allem wenn es um das Thema 
Wirkungsgrad geht. Denn eine optimal an eine Last angepasste 
Energiequelle gibt es nahezu niemals.

>Die mittlere rote Kurve im Diagramm, mit der Spannungsdifferenz
>(v(1)-v(3)), die multipliziert mit dem LED-Strom die Verluste bestimmt,
>verheimlicht den Einluß der Versorgungsspannung (v(1)) nicht im
>geringsten, sondern sollte unmittelbar einleuchtend ins Auge fallen.

Keine Sekunde. Es sein denn, man will ein Bilderrätsel oder ähnliches 
veranstalten. Aber OK, ich gebe zu, etwas zu schnell und oberflächlich 
die Sache betrachtet zu haben.

>Öffnen müsste man jedoch wenigstens eines davon...

Hab ich getan.

>sec. "nicht weit" unterhalb der im Beispiel verwendeten 28V
>Eingangsspannung endet.

Und? Dein Posting war alles andere als klar stukturiert. Du hast viele 
Worte bemüht, um möglichst unverständlich darzustellen, dass man mit 
einer Konstantspannungsquelle und einer linearen Konstantstromquelle 
mit sehr wenig Spannungsabfall eine LED mit hohem Wirkungsgrad regeln 
kann, quasi ein Low Drop Regler für den Strom. Keine wirlich neue 
Erkenntnis.

Das ist nach mehrfachem Lesen und Eklärungen deinerseits nun auch bei 
mir angekommen.

MfG
Falk

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Noch mal aus einer anderen Sichtweise:
In der Tat ist das nichts neues, denn der Wirkungsgrad eines 
Linearreglers ist im Endeffekt nur Uaus / Uein. Wenn man jetzt Uaus 
konstant "hält", bzw. eben eine Last verwendet die eine konstante 
Spannung hat über einen großen Strombereich, hat man halt "allzeit guten 
Wirkungsgrad" ;)

Deswegen sind auch bei Stromversorgungen, die mit einem LiPo Akku auf 
3,3V regeln Low Drop Out Regler statt Schaltregler nach wie vor zu 
empfehlen.

Schaltregler benutzt man auch üblicherweise da, wo große 
Spannungsdifferenz herrscht. Bei LEDs benutzt man den auch gerne als 
Step-Up, da man so die LEDs in Reihe hängen kann und alle annäherend 
gleich hell leuchten (z.B. LCD Backlights).

Ansonsten hat die Schaltung halt (leider) auch ein paar Nachteile wie 
oben schon geschrieben.

Autor: MWS (Gast)
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Das ist mal wieder ein Beispiel von extrem sinnfrei, hat fast schon die 
intellektuelle Qualität eines Orgonstrahlers. :-D

Wenn man etwas Effizientes zur Beleuchtung entwickeln möchte, das dann 
mit schwankender Netzspannung klarkommt, und darum geht's ja 
letztendlich, dann eine getaktete und per Siebglied geglättete 
Stromquelle. Und wenn man Angst vor bösen kleinen Sendern hat, lässt 
sich die auch wirkungsvoll dagegen abschirmen Ihre Wellen in die 
Freiheit zu entlassen.

Eine zentrale Präzisionsspannungsversorgung ist praxisfremd, was ist mit 
dem Leitungswiderstand, was mit der im DB des Herstellers genannte 
Toleranz der Forward Voltage von bis zu 32V ? Wenn man das 
berücksichtigt, kann man den Verlust des Liniearreglers pro Led locker 
mit 10 Watt berücksichtigen.

Solcher Art Zentralismus hat schon in der Sowjetunion und jetzt auch in 
der EU nicht funktioniert ;-D

Falk:
> Du hast viele Worte bemüht, um möglichst unverständlich darzustellen,
> dass man mit einer Konstantspannungsquelle ...

ACK, romanhaftes Geschreibsel mit wenig Sinn dahinter.

Autor: MCUA (Gast)
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Der Thread-Schreiber RAFFT einfach nicht, dass seine schwachsinnige 
"Linear-schaltung" total unnötig ist!!!!!!
Denn die macht NICHTS ANDERES, als vom Netzteil (V1) einen mehr oder 
wenigen grossen Strom anzufordern, weshalb betr. dieser (nur Strom 
anfordernden) "Linear-schaltung" auch "Wirkungsgrad" UNSINN ist. (Es 
wäre genauso als wenn man bei einem Widerstand ein Wirkungsgrad von 100% 
"lobpreisen" würde).

Das angeschlossene Netzteil (V1) ist für (guten oder schlechten) 
Wirkungsgrad zuständig, nicht der Kappes der Linearschaltung.

Und weil der Thread-Schreiber sich im Kreis dreht:
schmeiss deine "Linear-schaltung" weg (weil total unnötig), und schliess 
einfach deinen "Dimmer-Poti-Geber" (oder was auch sonst für'n 
Geber-signal) an das Netzteil an, damit dieses dann entspreched den 
Strom regelt...........
......dann haste den Kappes mit der "Linear-schaltung" GESPART und 
Leistung frisst die auch keine!!!

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