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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED-Ansteuerung


Autor: Holger S. (joshua)
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Hallo zusammen,

ich brauch mal Hilfe zur Weiterentwicklung eines bestehenden Designs.
Ziel ist soviel Licht wie möglich aus der LED zu bekommen mit nur
6mW (2mA @ 3Volt).

Hier mal der Stand:
LED-Treiber von Texas TPS61041, weiße LED Bauform 0603, Strom durch
die LED nur ca. 1,2 mA
Mir ist bewußt das 1,2 mA natürlich nicht der normale Arbeitspunkt
ist, aber wenn man nicht mehr Leistung hat zum eine LED zu betreiben...

Ich bin jetzt dabei das Design mit einer PWM zu verbessern. Wirklich
berauschend ist das bisher aber nicht. Die PWM ist am Enable-Pin
angeschlossen. Frquenz 250 Hz und einen Duty-Cycle von 77%. Hab
dann gleiche Helligkeit und 400 µA weniger.

Hat jemand Idee wie man noch mehr Licht bei gleicher Leistung gewinnen
könnte?

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Mehr Licht wird nicht gehen, du kannst nur versuchen das Auge noch 
besser oder mehr zu überlisten wie du es jetzt schon tust. Wenn du 
objektiv messen würdest müsstest du feststellen das jetzt weniger 
Lichtleistung als vorher vorhanden ist.

Autor: Holger S. (joshua)
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Hey Hubert,

nach Deinem Antwort kommt mir gerade ein Zweifel bei meinen Messungen 
auf.

Ich hab mir ein kleines LUX-meter geliehen mit dem ich die Lichtstärke
messe. Dieses läßt sich aber von einer PWM gar nicht überlisten, 
Richtig?

Nur das menschliche Auge sieht die ausschaltzeiten nicht. Wie kann ich
den dann überhaupt die Lichtleistungen vergleichen?

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Wenn es ganz korrekt sein soll, dann musst du dir einen Meßaufbau 
machen. Es wird auch sicher eine Norm geben nach der gemessen wird. Wenn 
es aber nur für dich sein soll dann sollte das subjektive Empfinden 
genügen.

Autor: Thomas Müller (thomas1123) Benutzerseite
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einfache luxmeter werden oft mit LDRs realisiert und die sind relativ 
langsam und liefern somit auch gerne mal falsche werte wenn es schnell 
gehen muss wie bei ner pwm
http://de.wikipedia.org/wiki/LDR

Autor: Holger S. (joshua)
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So jetzt bin ich ein wenig verwirrt.

Ich möchte die Lichtleistung für das menschliche Auge verbessern bei
gleicher Leistung. Also sollte ich auch mit einem Meßgerät dem
menschlichen Auge entsprechend messen um vergleichen zu können.

Macht das nun mein Luxmeter? Wahrscheinlich nicht. Ein LDR ist doch
bestimmt auch zu schnell?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Holger S. wrote:

> Ich möchte die Lichtleistung für das menschliche Auge verbessern bei
> gleicher Leistung.

Dann kannst du nur am Wirkungsgrad drehen.  Das Pulsen bringt nichts
wirklich, eher noch einen schlechteren Wirkungsgrad (weil die
Impulsströme im Ohmschen Teil der Widerstände mehr elektrische
Verluste verursachen => P = I² · R).

Also entweder schaffst du es, den Schaltregler effektiver zu bekommen,
oder du bekommst eine effektivere LED.

Autor: Holger S. (joshua)
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Den Schaltregler effektiver zu machen ist gar nicht so einfach.

Viel Energie wird auch in den beiden Widerständen verbraten. Wie kann
man sowas besser machen.

Bessere Schaltregler sind schwer zu finden, da ich nur eine LED habe. 
Die
meisten Schaltregler sind für mehr LEDs und natürlich für mehr Strom
ausgelegt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Falls Maxim kein Unwort für dich ist, dort habe ich schon Regler
gesehen, die mit 200 mV am FB-Eingang (statt der 500 mV von TI)
auskommen.

Autor: Holger S. (joshua)
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Ist kein Unwort, geh gleich mal auf Suche. Falls Dir einer einfällt
bin ich auch für jeden Tip zu haben.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Da du mit 3 V ins Rennen gehst, könnte der MAX1910 doch passend
sein für dich.

Autor: Holger S. (joshua)
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Den Baustein hatte ich auch schon gesehen. Nur wenn ich es richtig
verstanden habe hat dieser Baustein eine Stromaufnahme ohne LED
von 1,5 mA (No Load Input Current). Wenn die natürlich 60 mA
Ausgangsstrom haben fallen die 1,5 mA nicht so ins Gewicht. Ich
hab nur 1,2 mA Ausgangsstrom. Der Baustein von Texas benötigt
für sich nur 28 µA.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Das ist natürlich wahr.

Sind deine 3 V am Eingang eigentlich konstant?  Dann müsstest du ja
den Strom nicht regeln und könntest du dir den Spannungsabfall über
dem Widerstand sparen.

Autor: Holger S. (joshua)
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Die 3 V sind einigermaßen konstant (2,9 bis 3.1 Volt) aber wie
kann ich dann den Spannungsabfall über welchen Widerstand sparen?

Autor: Düsentrieb (Gast)
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denke,es geht einfacher...
erstmal: kann die led zwischen +/- liegen, ohne dauernd zu leuchten?
dh, is ihre min. spg. > als deine ca. 3v ?

Autor: Jankey (Gast)
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wenn du von current-Sink auf current-source wechselst kannst je nach 
Technologie locker 100mV rausholen ... was deiner Effizienz zugute kommt 
..

Autor: Holger S. (joshua)
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Ist ne weiße LED mit 3.2 bis 3.5 Volt, deswegen reichen die 3 Volt
nicht und ich hab ein LED-Treiber benützt.

Was heißt von current-sink auf current-source?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Holger S. wrote:

> Die 3 V sind einigermaßen konstant (2,9 bis 3.1 Volt) aber wie
> kann ich dann den Spannungsabfall über welchen Widerstand sparen?

Über R7+R8 in obiger Schaltung.  Du schließt die LED direkt an
Masse an.  Das spart dir ca. ein Achtel an Leistung ein (0,5 V
über dem Widerstand, bezogen auf die 3,5 V über der LED).  FB
kannst du dann (hochohmig) so einstellen, dass die gewünschte
Spannung sich einstellt.

Autor: Jankey (Gast)
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Current Sink = die ANODE wird fix auf eine Spannung gesetzt Kathode auf 
einen Stromregler

Current Source = die KATHODE wird fix zb auf GND gehängt und auf der 
ANODE sitzt dann der Stromregler

Autor: Holger S. (joshua)
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@Jörg Wunsch
Gute Idee mit der LED direkt an Masse und den FB über einen hochohmigen
Spannungsteiler. Werd ich ausprobieren.

@Jankey
Wie sieht so eine Schaltung dann aus?

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Du könntest auch versuchen, den Schaltregler ohne Ausgangskondensator 
und ohne Schottky-Diode zu betreiben.
d.H. die gesamte in der Spule gespeichterte Energie komplett über die 
LED entladen, keine Diodenverluste, keine Umlade-Verluste im 
Kondensator.

Aber ob das wirklich mehr Wirkungsgrad bringt und ob dein Regel-IC das 
mitmacht, musst du ausprobieren.

Autor: Jankey (Gast)
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ja ernst das funktioniert schon, du hast zwar noise ohne ende, aber 
sofern du keinen RF Amp in der gegen hast müsste es funktionieren, dein 
regel-IC müsste das halt mitmachen. wenn du glück hast kannst du damit 
auch die Ausschwinger der Spule im Ausgeschaltenen zustand in die LED 
Pumpen .. ( je nach Spule und Duty cycle sicher nochmal ein paar%

Autor: Düsentrieb (Gast)
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holger, du steuerst wohl mit nem port: kannst du , wenn led leuchten 
soll, zb 10us-puls alle 10ms ausgeben?

Autor: Holger S. (joshua)
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erstmal noch Danke an alle. So viel Hilfe ist super!

@Düsentrieb
meinst Du mit dem Treiberbaustein? Dann wären wir wieder bei
der PWM mit Treiber. Schwierig zu messen und auch fraglich ob besser.

Direkt mit PIN des µP? Die LED braucht doch mehr wie 3 Volt?? Eine
PWM auszugeben über den Port ist leicht.

@Bachmann&Jankey
ohne Kondensator und Diode werd ich probieren

Autor: Düsentrieb (Gast)
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Direkt mit PIN des µP: ja, aber so -> bild
z.b.: mit deinem p-fet :je nach spule: zb 10us puls gibt 20ma in der 
spule, nach abschalten des fet -> 20ma in die diode
alle 3ms wiederholt, verbraucht ca 0,1ma + leuchtet deutlich
du musst nur sicher sein, dass fet nie dauerhaft on geht, dann würde 
strom durch die spule ...batterie leeren.

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