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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED´s pulsen um Strom zu sparen?


Autor: Christian U. (z0m3ie)
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Hallo,

Hat sich schon einmal jemand näher mit dem Thema beschäftigt, LED´s zu 
pulsen um Strom zu sparen ? Also ohne signifikante Lichteinbußen.

In wie fern ist es z.b. möglich LED´s ohne Vorwiderstand gepulst an 
einem Port zu betreiben und wie verhält sich die Lebensdauer der LED 
dabei ?

Oder ist es möglich die LED um einen gewissen Grad zu dimmen ohne das 
sich die  Helligkeit groß ändert ?

Gibt es andere Möglichkeiten dort Strom zu sparen ?

Autor: Patrick (Gast)
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Wozu willst Du bei einer LED Strom sparen? Verbraucht Deine LED so viel 
Strom?

Autor: Christian U. (z0m3ie)
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Ja, tut sie was bringt jetzt die Gegenfrage ?

Autor: Martin Planer (maruchinu)
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Entweder:

Ausprobieren bis zu welchem Tastverhältnis deine LED hell genug ist 
(gedimmt)

oder

Low-Current LED -> ~2-3mA ... und wenn das nicht wenig genug ist, weiß 
ich auch nimmer ^^

bzw. bei 5V kannst mehrere in Serie schalten ... ;)

MfG
Maru

Autor: Matthias (Gast)
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.. LED´s ohne Vorwiderstand ..
OHNE Vorwiderstand geht schonmal garnix!

Es ist möglich, die LED kurzzeitig mit einem höheren Strom (als bei 
DauerEin) zu betreiben. Da aber die Helligkeit (die das Auge sieht) 
abhängig vom Mittelwert des Stromes ist, sparst du damit nicht wirklich 
Strom!
Du lässt zwar nur für ein Fünftel der Zeit Strom fließen, aber dafür 
fünfmal soviel. Damits wieder genauso hell ist.

Erfahrungsgemäß reichen 10mA statt 20mA bei einer normalen LED.

Also stromsparende Alternative wären dann nur low-current-LEDs zu 
nennen. Diese kommen lt Datenblatt mit 2mA, erfahrungsgemäß mit 1mA (für 
normale Helligkeit) aus.

Autor: Patrick (Gast)
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Ich verstehe denn Sinn nicht. Dimmen ist ja Ok. Aber um Strom zu sparen? 
Bei einem Verbraucherr, der sowieso extrem wenig Strom "saugt"?

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Naja, Pulsen spart Strom, klar. Vorwiderstand ist aber eh nicht mehr in 
Mode.  Man macht an sich eh geschaltete Vorstufen zur 
Stromstabilisierung vor die LEDs (siehe auch nächste Elektor). Wenn du 
direkt eine PWM auf ne LED gibst sollte das auch gehen, das mach ich mit 
dem Butterfly auch, der hat aber auch nur 3V. Ansonsten kannst du 
natürlich noch ne Spule davorhängen. Die Dinger sollten das aber 
eigentlich auch überleben wenn du ihnen direkt eine 50% PWM bei 5V 
draufhaust. Natürlich ohne Gewähr. Eine schnöde rote LED kostet doch 
nicht soviel, versuchs einfach.

@Patrick:

Naja hängt von der LED ab, und selbst 20mA sind aus der Perspektive 
einer Knopfzelle, schon ne ziemliche Last. Von Luxeon Dingern die auch 
mal 1A abkönnen wollen wir gar nicht reden.

Autor: Christian U. (z0m3ie)
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>Es ist möglich, die LED kurzzeitig mit einem höheren Strom (als bei
>DauerEin) zu betreiben. Da aber die Helligkeit (die das Auge sieht)
>abhängig vom Mittelwert des Stromes ist, sparst du damit nicht wirklich
>Strom!
>Du lässt zwar nur für ein Fünftel der Zeit Strom fließen, aber dafür
>fünfmal soviel. Damits wieder genauso hell ist.

Ja damit hab ich aber den Vorwiderstand und die Leistung die dieser 
verbrät gespart und damit Strom ...

>Eine schnöde rote LED kostet doch
>nicht soviel, versuchs einfach.

Ja, ein paar Stunden kann ich das problemlos versuchen aber es geht hier 
auch um Lebensdauer. Ich hab gehofft jemand kann mir sagen, statt 15 
Jahre machen die Osram LED´s dann 10 Jahre o.ä. Ich kann ja schlecht 15 
Jahre testen vorm Einsatz...

kannst du mir etwas mehr zu den geschalteten Vorstufen sagen ?

Autor: Falk (Gast)
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@ Michael Waiblinger (wiebel42)

>Naja, Pulsen spart Strom, klar.

Logisch, wnn die LED nur für 100ms alle 10 Sekundn an ist, braucht sie 
nur 1/100tel der Energie.

> Vorwiderstand ist aber eh nicht mehr inMode.  Man macht an sich eh geschaltete 
Vorstufen zur
>Stromstabilisierung vor die LEDs (siehe auch nächste Elektor). Wenn du

?? Ist das jetzt Ironie?

>direkt eine PWM auf ne LED gibst sollte das auch gehen, das mach ich mit
>dem Butterfly auch, der hat aber auch nur 3V. Ansonsten kannst du

Na wenn DU das machst, dann ist ja die Phyisk in Ordnung. ;-)

>natürlich noch ne Spule davorhängen. Die Dinger sollten das aber
>eigentlich auch überleben wenn du ihnen direkt eine 50% PWM bei 5V
>draufhaust. Natürlich ohne Gewähr. Eine schnöde rote LED kostet doch
>nicht soviel, versuchs einfach.

Kalter Kaffe. Gehe zurück zu den Grundlagen. Gehe direkt dort hin. Ziehe 
keine 4000 Euro ein.

LED

>Naja hängt von der LED ab, und selbst 20mA sind aus der Perspektive
>einer Knopfzelle, schon ne ziemliche Last. Von Luxeon Dingern die auch
>mal 1A abkönnen wollen wir gar nicht reden.

Man versorgt ja auch 1W LEDs mit Knopfzellen . . .

MFG
Falk

P.S. NEIN, pulsen, Multiplexen etc. macht die LED nicht effizienter. Die 
einzige Energiesparmöglichkeit besteht im Ausschalten bzw. nur kurzen 
Einschalten (Blinken).

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Autor: Gast123 (Gast)
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Naja so eine Lebensdauerabschätzung kann hier kaum jemand machen denke 
ich. Da wirst du wohl das Risiko eingehen müssen. Ich würde halt einfach 
ein paar Tage mit höherer Pulsdauer testen. Und schauen wie sich das 
Teil verhält.

Irgendwann habe ich hier mal gelesen, dass das in der Automobilindustrie 
inzwischen öfters verwendet wird. Da wird halt um jeden Widerstand 
gefeilscht.

Der Vorwiderstand ist wohl der entscheidende Punkt; bei 5V verbrätst du 
immerhin die Hälfte der Leistung dort.

Vielleicht ist die Idee der Spule gar nicht so schlecht? Das ergäbe 
quasi eine Art Mini-Schaltnetzteil :D

Autor: Wurst (Gast)
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Oder man betreibt sie nicht ganz am Limit. Wenn sie nur halb so viel 
Strom bekommen, dann leuchten sie wesentlich heller als 50%.
Wenn du 80% des Max. Stromes nimmst und es mit 100% Maximalstrom 
vergleichst wirst du kaum einen Helligkeitsunterschied feststellen 
können.
Aber mit Pulsen spart man nichts, ist hart aber ist so!

Autor: Wurst (Gast)
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Das ohne Vorwiderstand ist eine ganz gute Idee! ;)
Wenn dein AVR als Pins eine ideale Spannungsquelle ist, die egal bei 
welcher Belastung 5 V liefert, dann ght die Diode futsch, und wenn 
nicht, dann hast du den Widerstand der dir die Energie verbrätst im AVR, 
der schön warm wird...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Falk wrote:
> ?? Ist das jetzt Ironie?
NEIN

> Na wenn DU das machst, dann ist ja die Phyisk in Ordnung. ;-)
Ich sage lediglich das ich es erfolgreiche, mache. Nicht das es guter 
Stil ist.

> Kalter Kaffe. Gehe zurück zu den Grundlagen. Gehe direkt dort hin. Ziehe
> keine 4000 Euro ein.
?? Ist das jetzt Ironie?

>>Naja hängt von der LED ab, und selbst 20mA sind aus der Perspektive
>>einer Knopfzelle, schon ne ziemliche Last. Von Luxeon Dingern die auch
>>mal 1A abkönnen wollen wir gar nicht reden.
>
> Man versorgt ja auch 1W LEDs mit Knopfzellen . . .
Naja, wer lesen kann ist klar im Vorteil. Aber wenn's deiem persönlichen 
Feldzug dient, bitte. Ich wollte von den Dingern ausdrücklich NICHT 
reden.

> P.S. NEIN, pulsen, Multiplexen etc. macht die LED nicht effizienter.
Das nicht aber man kann sich den ineffizienten Vorwiderstand sparen.

-wiebel

Autor: Matthias (Gast)
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...Ja damit hab ich aber den Vorwiderstand und die Leistung die dieser
verbrät gespart und damit Strom ......

Das ist ein Trugschluss!

bsp.  vorwiderstand 10Ohm für 10mA, dauerhaft ein:

Pv = I² * R    = 10mW

vorwiderstand 20Ohm, für 50mA, nur 1/5 der Zeit ein:
Pv = Ieff² * R = 50mW

Hinweis:
Ein Gleichstrom mit 10mA hat natürlich auch 10mA Effektivwert.
Ein gepulster Gleichstrom mit 1/5 einschaltzeit und 50mA Impulsstrom hat 
aber : SRQT[(50mA)^2 * (1/5) ] = 22,4mA Effektivwert !!

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Christian Ulrich wrote:
> Ja damit hab ich aber den Vorwiderstand und die Leistung die dieser
> verbrät gespart und damit Strom ...
Aber ganz weglassen kannst Du den Vorwiderstand (bzw. alternativ eine 
Konstantstromquelle) aber auch dann nicht. Und dummerweise hängt die 
Verlustleistung quadratisch vom Strom ab, aber nur linear vom 
Widerstand. D.h. wenn Du den Strom verfünffachst, bekommst Du als 
Widerstand mit
ein fünftel des ursprünglichen Wertes. Mit
gibt das für den fünffachen Strom bei einem Fünftel des Widerstandes
den 5-fachen Wert für die Verlustleistung am Vorwiderstand.

Autor: Matthias (Gast)
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Vergess die letzte Rechnung

Autor: Christian U. (z0m3ie)
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>Aber ganz weglassen kannst Du den Vorwiderstand (bzw. alternativ eine
>Konstantstromquelle) aber auch dann nicht.

Der Port hat ja einen Innenwiderstand, das man ganz ohne nicht auskommt 
ist schon klar. Die Frage ist reicht der Innenwiderstand.

@Michael Waiblinger

Schöne Sache mit dem pr4401 aber das wird dank der Drossel nicht ganz 
preiswert. Das mit dem Port scheint es mal wert zu sein ausprobiert zu 
werden.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Christian Ulrich wrote:
>>Aber ganz weglassen kannst Du den Vorwiderstand (bzw. alternativ eine
>>Konstantstromquelle) aber auch dann nicht.
>
> Der Port hat ja einen Innenwiderstand, das man ganz ohne nicht auskommt
> ist schon klar. Die Frage ist reicht der Innenwiderstand.
Klar, und an einem Innenwiderstand wird keine Verlustleistung umgesetzt, 
oder wie? Überleg doch mal: Der effektive Gesamtwiderstand ergibt sich 
aus dem Vorwiderstand und eventuellen Übergangswiderständen 
irgendwelcher Schalter. Wenn Du den eigentlichen Vorwiderstand weglässt, 
bleiben eben nur die letztgenannten übrig. Und die sind im Vergleich 
sehr klein (sollten sie zumindest) und demzufolge wird der resultierende 
Strom sehr groß... Und damit sind wir wieder bei dem Zusammenhang P = I² 
R.

Die einzige Möglichkeit, wirklich Energie zu sparen, ist, die LEDs mit 
einer geringeren Spannung zu versorgen, so dass bei gleichem Strom der 
Vorwiderstand reduziert werden kann. Das macht aber nur dann Sinn, wenn 
man sich die Versorgungsspannung für die LEDs mit einem Schaltwandler 
erzeugt und wenn die Anzahl der LEDs und damit die Stromaufnahme 
ausreichend groß ist, so dass der Wirkungsgrad des Wandlers ausreichend 
hoch ist.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ok, ich muss da wohl nochmal etwas zurückrudern, das mit dem 
Vorwiderstand einfach so weglasse, bringt aus den genannten Gründen (der 
AVR wird dann eben warm) nix im Bezug auf den Energiebedarf. Mit einem 
gut realisierten Tiefpass (RL) sollte das aber schon wieder anders 
aussehen. dafür sollte auch eine sehr kleine Spule reichen, die kosten 
nicht sehr viel. Kriegsbeil vergrab -wiebel

Autor: nullpointer (Gast)
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Weshalb klebt in den meisten Hirnen die 20mA fuer eine LED ? 1-2mA sind 
genug. Das sind dann etwa 3.3kOhm fuer 5V

Autor: Falk (Gast)
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@ Michael Waiblinger (wiebel42)

>> Kalter Kaffe. Gehe zurück zu den Grundlagen. Gehe direkt dort hin. Ziehe
>> keine 4000 Euro ein.

>?? Ist das jetzt Ironie?

Ja ;-)

>> P.S. NEIN, pulsen, Multiplexen etc. macht die LED nicht effizienter.
>Das nicht aber man kann sich den ineffizienten Vorwiderstand sparen.

Die einzige sinnvolle Möglichkeit ENERIEG zu sparen ist ein 
Schaltnetzteil, in welcher Forma auch immer. Dazu braucht man wenigstens 
eine Spule oder Kondensator.

Und zum Thema Autoindustrie und Vorwiderstände einsparen, das hatten wir 
schon. Diese Entscheidung haben keine Fachleute getroffen, sondern 
Pfennigfuchser. Und ob das am Ende WIRKLICH billiger UND BESSER ist, 
wage ich mal zu bezweifeln.

MFg
Falk

Autor: Christian U. (z0m3ie)
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>Weshalb klebt in den meisten Hirnen die 20mA fuer eine LED ? 1-2mA sind
>genug. Das sind dann etwa 3.3kOhm fuer 5V

Quark, wir betreiben die schon mit 2 mA. Aktuell gehts aber um eine LED 
die bei 10mA den optimalen Arbeitspunkt hat. Und da wir die nirgends 
hernehmen können gings halt um Alternativmöglichkeiten... Es war auch 
nur ein Gedankenblitz und ein nicht sonderlich heller :)

Es geht hier nunmal um Geräte die sich aus nem Bus versorgen da sind 2mA 
schon viel.

Autor: Matthias (Gast)
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.... Gedankenblitz und ein nicht sonderlich heller...

Stromstärke zu klein ?

Autor: Falk (Gast)
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@ Christian Ulrich (z0m3ie)

>Quark, wir betreiben die schon mit 2 mA. Aktuell gehts aber um eine LED
>die bei 10mA den optimalen Arbeitspunkt hat. Und da wir die nirgends

???
Was ist denn bei 10mA optimal? Was für eine LED ist das denn? Geht es 
nur um ne einfach Status-LED oder um eine LED-Video-Matrix?

>Es geht hier nunmal um Geräte die sich aus nem Bus versorgen da sind 2mA
>schon viel.

Sammelschiene! ;-)

MfG
Falk

Autor: Christian U. (z0m3ie)
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Es geht schon um eine Status LED hat aber wohl was mit dem Design zu tun 
bin auch nicht ganz genau eingeweiht.

Autor: bascom (Gast)
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led weg alles gut .

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Jetzt muss ich aber dochmal fragen wozu eine Status LED unbedingt im 
optimalen Arbeitspunkt betrieben werden muss. Die wird doch eh in einer 
eher übel beleuchteten Ecke vor sich hindämmern und würde auch mit 5% 
Leuchtkraft noch vollständig ihren Dienst tun.

Ansonsten um Falk zu zitieren, braucht man da wenigstens eine Spule und 
einen Kondensator, dann leuchtet die allerbest und nix in der Nähe 
erwärmt sich auch nur um im Mindesten.

Autor: jens (Gast)
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Um Strom zu sparen verwende ich ultrahelle LED's bei ca.300µA mittlerem 
Strom.
Das ist meisst heller als eine Low-Current LED bei 2-3mA.

Autor: Di Pi (drpepper) Benutzerseite
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Kann man eine LED eigentlich durch Pulsen mit höherem als dem Nennstrom 
heller leuchten lassen, als mit Nennstrom im Dauerbetrieb?

Autor: jens (Gast)
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Die Helligkeit der meissten LED's ist von 5% bis 120% des Nennstromes 
fast linear vom Strom abhängig. Ausserhalb davon wird das Verhältnis 
Helligkeit/Strom schlechter. Pulsen mit höherem als Nennstrom bringt 
also nix.

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