Hochstrom-LED an einer Lithium-Zelle effizient betreiben

@  Holler (Gast)

>Kennt jemand einen passenden Schaltregler dafür, d.h. kombiniert
>Abwärts/Aufwärts-Steller mit Konstantstrom?

Naja, muss man halt entweder einen SEPIC Wandler nehmen oder einen 
passend dimensionierten Flybackwandler mit Trafo. Man könnte mit dem 
guten, alten MC34063 was bauen, siehe [[Konstantstromquelle für Power 
LED]]. Man müsste sich aber was mit der Strommessung einfallen lassen.

Oder sieh dich mal nach Buck-Boost-Converter um. Das Hauptproblem bei 
dir ist, dass die Eingangsspannung sowohl größer als auch kleiner sein 
kann als die Ausgangsspannung.
Im Bereich von Handyblitzen wird sowas auch oft benötigt, evtl. kannst 
du da schon was fertiges finden?

Am besten aber auch Simulieren oder durchrechnen, denn z.B. der SEPIC 
Wandler ist nicht gerade für seinen großen Wirkungsgrad bekannt.

So könnte es gehen.

Bin im moment etwas zu müde um genauer drüber nachzudenken, aber der C3 
neben der LED dessen Strom man regeln will gefällt mir nicht.

@  Mikel M. (mikelm)

>Bin im moment etwas zu müde um genauer drüber nachzudenken, aber der C3
>neben der LED dessen Strom man regeln will gefällt mir nicht.

Den braucht man aber, damit der Trick funktioniert. Denn dort fließt der 
Massestrom vom MC34063 drüber.

So als ungewöhnliche Lösung würde ich mir übelegen, ob sich der 
getaktete Wandler überhaupt lohnt! Bei 300mA hat eine (angenommen, 
weisse) Power-LEd >3.4V Flusspannung. Einfachste Beschaltung wäre ein 
Vorwiderstand, dann kannst Du dir nämlich auch den Teifentladeschutz für 
die Li-Zelle sparen. Zudem wird die Verlustleistung des Widerstands mit 
abnemhender Zellspannung immer kleiner (die Helligkeit nimmt aber 
subjektiv gesehen weniger stark ab).

@Christoph Z. (rayelec)

>So als ungewöhnliche Lösung würde ich mir übelegen, ob sich der
>getaktete Wandler überhaupt lohnt!

Das haben wir. Du solltest mal überlegen, wie konstant deine 300mA mit 
deiner Vorwiderstandsmethode sind, vor allem, wenn die Spannung des 
Akkus unter die Flußspannung sinkt.

Ich würde das eher mit einer aktuellen Hochleistungs-LED lösen.

Die neueren Typen von CREE (XM-L, XB-D) haben eine Vf von nur 2,9V und
eignen sich bestens per Low-Drop Linearregler an einer Lithium Zelle.

Beispiel: 
http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XB-Serie/CREE-XB-D-R4-Emitter-LT-1845_120_185.html

Eine niedrige Vf ist nämlich ein Kennzeichen für eine sehr effiziente
LED und bringt schon mal sehr viel Lumen aus dem Akku ans Tageslicht.
XB-D: bis zu 136lm/W (@85°C, 350mA)

Und der viel verpönte Linearregler ("verheizt die Differenz")
ist hier bestens am Platze wegen der geringen Spannungsdifferenz.

Bei einer mittleren Entladespannung von 3,6V beträgt die Effizienz
immerhin 80% und steigert sich zum Entladeende bei 3V auf 96%.
Das wird kaum ein (aufwändiger) Schaltregler schaffen.

Holler schrieb:
> Auch die CREE - Typen haben eine maximale Vf von 3.4V.
> Leider finde ich im Datenblatt keine näheren Hinweise. Sind das
> Exemplarstreuungen oder Temperaturabhängigkeiten? Man findet nur den
> typischen Verlauf Vf in abhängigkeit vom Strom und der ist bei 300mA
> wirklich 2,9V.

Die max. Vf ist eher eine juristische Angabe (zugesicherte technische
Eigenschaft). Sie darf unter keiner Bedingung überschritten werden.

Also eine Montagsproduktion auf Maschinen am Ende der Verschleißgrenze
und dann Vf gemessen mit dem höchstmöglichen Strom bei der niedrigsten
Temperatur + Sicherheitszuschlag. Muss ja garantiert sein.
Den angegebenen 'max-Vf-Wert' habe ich noch bei keiner LED gefunden.

Hingegen hat mich immer wieder erstaunt, wie gut die Kennlinie Vf vs I
im Datenblatt mit dem Messergebnis übereinstimmt.