Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einfache und billige Konstanstromquelle für Power LEDs


von Olli Z. (z80freak)


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Hallo,

für ein Beleuchtungsprojekt möchte ich mit einem ATTiny (Arduino) 
insgesamt 5 Osram Golden Dragon LEDs (80lm) ansteuern. Es ist eine 
Effektbeleuchtung, d.h. die LEDs brennen nicht dauerhaft und nicht 
lange. Jede LED zieht bei 2.4V Forwardspannung ca. 750mA.
Ein Dimmen, oder PWM habe ich nicht vorgesehen (ausser es gibt dafür 
Gründe wg. der Stromversorgung). Die Versorgungsspannung ist 12V=

Jetzt wühle ich mich durch endlose KSQ Schaltungen, vin mir aber 
unsicher was ich nehmen soll. Eigentlich denke ich das eine Schaltung 
pro LED zu teuer ist. Selbst die billigsten kosten schon 4-5€.

Was verwendet ihr denn so für sowas?

: Verschoben durch User
von Der Andere (Gast)


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Müssen die einzeln angesteuert werden, oder kann man mehrere in Reihe 
schalten?
Ansonsten siehe Konstantstromquelle (1 oder 2 Transistoren, plus 1-3 
Widerstände macht 50 Cent bis 1 Euro).

von MaWin (Gast)


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Olli G. schrieb:
> Jede LED zieht bei 2.4V Forwardspannung ca. 750mA.
> Ein Dimmen, oder PWM habe ich nicht vorgesehen (ausser es gibt dafür
> Gründe wg. der Stromversorgung). Die Versorgungsspannung ist 12V=

Da ist doch ein Vorwiderstand von 13 Ohm/8 Watt passend und ausreichend.

Auch linear geregelte Konstantstromquellen verbraten nicht weniger 
Leistung.

Und Schaltregler, beispielsweise mit MC34063, wirst du wohl nicht 
aufbauen wollen.

von Peter K. (Gast)


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Wenn die Stromquelle keine all zu hohen Schaltgeschwindigkeiten oder 
ähnliches haben muss nehm ich dafür meist einen Transistortreiber der 
von einem OPV geregelt wird.

Wenn man den Strom nicht einstellen können muss und immer nur der Selbe 
Strom fließen soll, reichen auch eine Transistorstromquelle oder noch 
einfacher ein JFET.

von Falk B. (falk)


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@ Olli Goasn (z80freak)

>insgesamt 5 Osram Golden Dragon LEDs (80lm) ansteuern. Es ist eine
>Effektbeleuchtung, d.h. die LEDs brennen nicht dauerhaft und nicht
>lange. Jede LED zieht bei 2.4V Forwardspannung ca. 750mA.
>Ein Dimmen, oder PWM habe ich nicht vorgesehen (ausser es gibt dafür
>Gründe wg. der Stromversorgung). Die Versorgungsspannung ist 12V=

>Jetzt wühle ich mich durch endlose KSQ Schaltungen, vin mir aber
>unsicher was ich nehmen soll. Eigentlich denke ich das eine Schaltung
>pro LED zu teuer ist. Selbst die billigsten kosten schon 4-5€.

>Was verwendet ihr denn so für sowas?

Die billigste Variante ist ein Vorwiderstand von ca. 12 Ohm/10 Watt. 
Geschaltet über ein paar MOSFETs ala IRF7103 oder ähnlich.

Das ist zwar elektrisch ineffizient ^3, aber für kurze Leuchtdauern 
ökonomisch dreimal besser.

Überschlag:

Die kWh kostet um die 25 Cent.

Deine LEDs mit Vorwiderständen ziehen 5x0,75A*12V=45W. Die Widerstände 
kosten pro Stück vielleicht 60 Cent (Reichelt), die MOSFETs dazu ca. 20 
Cent/Kanal, macht 4 Euro.

Du hast also Einmalkosten von 4 Euro + 1,12 Cent/h Stromkosten.

Mit Schaltreglern von je 4 Euro pro LED hast du Einmalkosten von 20 Euro 
und bei 80% Wirkungsgrad ca. 12W Leistungsaufnahme und damit ca. 0,3 
Cent/h Energiekosten.

Der Break Even Point liegt bei ca. 1950h Leuchtdauer. Darunter sind die 
Vorwiderstände billiger, darüber die Konstantstromquellen mit 
Schaltregler.

von Falk B. (falk)


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Sinnvollerweise nimmt man für dieses Projekt aber eine 5VDC Versorgung, 
damit läuft der Arduino direkt und die Vorwiderstände der LEDs 
verballern nicht tierisch  sinnlos Leistung. Damit schiebt sich der 
Break Even Point noch mehr nach oben.

von Thomas E. (thomase)


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Falk B. schrieb:
> Damit schiebt sich der
> Break Even Point noch mehr nach oben.

Und was ist mit dem Treibhauseffekt, du CO2-Banause?

Ohne Windkraft oder Photovoltaik ist das ja wohl vollkommen 
inakzeptabel.

mfg.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@Thomas Eckmann (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)

>> Damit schiebt sich der
>> Break Even Point noch mehr nach oben.

>Und was ist mit dem Treibhauseffekt, du CO2-Banause?

Na dann mach mal eine KOMPLETTE Ökobilanz eines Schaltreglers auf incl. 
Herstellungskosten/Energie etc.

>Ohne Windkraft oder Photovoltaik ist das ja wohl vollkommen
>inakzeptabel.

Na dann sag dem OP, dass er einen Mini-Propeller auf seine Kiste 
schrauben soll und zur Beleuchtung müssen alle kräftig pusten. ;-)

von Gerald B. (gerald_b)


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Ich habe mir für sollche Fälle mir eine kleine Platine entworfen und in 
China fertigen lassen. Das Ganze basiert auf dem SCT2932 von Starchip 
Technolgy http://www.starchips.com.tw/pdf/datasheet/SCT2932V02_01.pdf
Der ist pinkompartibel zu den ZXLD von Zetex.
Je nachdem wie man den Sensewiderstand bestückt, kann man KSQs bis 1,5A 
bauen. Es sind für 3x 1206 Widerstände Pads da, man kann also durch 
Parallelschaltung sich den passenden Wert zusammenpuzzlen. Je nach 
gewünschtem Strom kann man auch unterschiedliche Drosseln bestücken. Es 
gibt einen Dim-Pin, üben den man per PWM dimmen kann, oder auch mit 
einem Digitalausgang die LED an und ausschalten kann. Das Ganze eignet 
sich gut als SMD Lötübung. Man braucht auch keinen Power FET mehr. Ich 
habe so z.B. eine Aquarienbeleuchtung mit µC realisiert.
Die KSQs habe ich als Boardnutzen fertigen lassen. Bis 5 KSQs kann man 
auch "am Stück" betreiben. Masse und Ub sind durchgebrückt, so das man 
dann nur 1x einspeisen braucht.
Bei Interesse kann ich davon auch ein paar Stück abgeben ;-)

: Bearbeitet durch User
von Olli Z. (z80freak)


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Wow, erstmal vielen Dank für die zahlreichen Anregungen!!
Der SCT2932 ist leider schwer zu bekommen. Was haltet ihr denn von 
"Buck" Modulen mit dem LM2596S ?
Die kosten ca. 1,-€ pro Stück, inkl. Poti für die Stromwahl, 
mit,Lieferung aus Deutschland.

von Falk B. (falk)


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@Olli Goasn (z80freak)

>"Buck" Modulen mit dem LM2596S ?
>Die kosten ca. 1,-€ pro Stück, inkl. Poti für die Stromwahl,
>mit,Lieferung aus Deutschland.

Wenn das so billig ist, kann selbst der Vorwiderstand kaum mithalten.

von Gerald B. (gerald_b)


Angehängte Dateien:

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den LM 2576 adj oder auch den 2596 adj kann man ebenfalls als getaktete 
KSQ missbrauchen. Habe ich gemacht, bevor ich die Platinen für's 
"Vogelfutter" entworfen habe. So, wie im Anhang sah das dann aus. Sind 
halt handlicher :-)
Und man kann auch KSQs bis 3A so realisieren. Der Nachteil ist 
allerdings, das im Sensewiderstand 1,25V verheizt werden, das ist das 
12,5-fache vom darauf spezialisierten SCT oder ZXLD.
Den SCT2932 bekommt man äußerst preiswert bei TME. Allerdings haben die 
gerade die Variante im SOT 23-5 nicht auf Lager. Der im SOT 23-6 ist 
aber erhältlich und sollte sich, da der mittere Pin nicht belegt ist, 
trotzdem verwenden lassen. Die Zetex Chips sind verbreiteter und lassen 
sich ganz gut über Aliexpress auftreiben. Ich habe mir davon auch ein 
paar zugelegt, da der ZXLD1362 bis 60V Input verkraftet. Um das 
auszureizen braucht man dann aber auch entsprechend spannungsfeste 
KerKos und Shottkydioden. Den 2. KerKo am Ausgang unterhalb der LED 
Klemmen sollte man dann nicht bestücken, da sonst die Ausgangsströme ca. 
20% höher ausfallen, als laut Sense eigentlich berechnet. Die Boards 
sind aber mit dem ZXLD1362 getestet und funktionieren auch damit ;-)

von Olli Z. (z80freak)


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Aah, vielen Dank Gerald. So gaaanz langsam lichtet sich der Nebel bei 
mir. Es gibt so unzählig viele Möglichkeiten, alle mit vor und 
Nachteilen versteht sich. Soviel hab ich jetzt kapiert, das folgende 
Selektionskriterien relevant sind:
- Welche Art Stromversorgung liegt vor?
  * Batterie, mit hohen Anspruch an Wirkungsgrad (=keine 
Stromverschwendung)
  * Netzanschluss, aber Energiesparend, da vielleicht höhe Leistung
  * Netzanschluss ider Batterie ohne Rücksicht auf Effizienz
- Wie Spannungsstabil ist die Quelle?
- Welche Spannung/Strom liefert die Quelle?
- Welche Ausgangsleistung wird benötigt, welche Spannung?
- Wie präzise muss der Ausgangsstrom/Spannung sein,sprich wieviel 
Toleranz verträgt die Last?
- In welchem Temperaturbereich muss die Schaltung arbeiten, bzw. wie 
temperaturstabil muss sie sein (z.b. Außenbetrieb bei -20 bis +50^)
- Wieviel Platz steht zur Verfügung?
- Muss gedimmt werden können, bzw. ist ein Pulsbetrieb vorgesehen? 
(Multiplex) und mit welcher Frequenz?
- Muss die Schaltung kurzschluss, lastfrei und verpolungssicher sein?

von Olli Z. (z80freak)


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P.S. wieviel kostet denn Deine Schaltung?
Wie gesagt habe ich mir jetzt mal ein paar KSQs auf Basis des 2596 als 
Module bestellt. Die haben ein Spindelpoti zum einstellen drauf. Da sie 
aus Deutschland kommen, ging der Preis auf 1.50€ pro Stück hoch, was ich 
aber auch noch o.k. finde.

von Gerald B. (gerald_b)


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Die 2596 Boards, die du bestellt hast, sind sicherlich 
Konstantspannungsquellen. Mit dem Trimmer darauf kannst du nur die 
Spannung einstellen, nicht den Strom. Der ändert sich damit zwar 
ebenfalls, aber längst nicht so feinfühlig, wie bei einer Stromquelle. 
Ein paar zehntel Volt können durchaus den fließenden Strom 
verzehnfachen!

Für eine Leiterplatte, der oben abgebildeten KSQs hätte ich gerne 50 
Cent. Für ein Bauteile-Kit aus SCT2932, Shottkydiode, Drossel, 2 KerKos, 
Schraubklemmen und 3 Sensewiderständen (bitte die gewünschten 
Widerstände für den entsprechenden Ausgangsstrom mit angeben) dann 
weitere 2,50€
Als Bausatz p. KSQ dann also 3€
An Sense Widerständen habe folgendes da:
2 Ohm 0,05A
1 Ohm 0,1A
0,47 Ohm 0,21A
0,33 Ohm 0,303A
0,3 Ohm 0,33A
0,22 Ohm 0,45A
0,1 Ohm 1A

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