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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2 von 3 LEDs in Serie mit MOSFET spannungsabhängig überbrücken


Autor: Flummi (Gast)
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Hallo,
ich betreibe 3 LEDs in Serie an einem Fahrraddynamo + 
Brückengleichrichter.
Nun möchte ich bei niedriger Eingangsspannung (langsamer Fahrt) zwei der 
3 LEDs überbrücken und bei höherer Eingangsspannung diese Überbrückung 
abschalten.
Lässt sich das möglichst einfach und stromsparend mit einem MOSFET 
realisieren? Ich denke daran, die DS-Strecke parallel zu den beiden zu 
überbrückenden LEDs zu schalten und die GS-Strecke mit einem hochohmigen 
Spannungsteiler an die Betriebsspannung anzuschließen.
Würde das gehen und wenn ja, wie und mit welchem MOSFET Typ?
Der Strom durch alle 3 LEDs wird nicht über 500 mA gehen, der durch den 
MOSFET max. 100 mA. Danach sollte der so hochohmig sein, dass kein Strom 
mehr durchfließt.
Spannungsmäßig wäre dann auszuprobieren, bei welchem GS-Wert ein 
gleichmäßiges Hellerwerden der gesamten Lampe erreicht wird.
Es kann ruhig einen Übergangsbereich geben, es muss also nicht "digital" 
geschaltet werden.

Autor: Spezi (Gast)
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Hallo,

> Nun möchte ich bei niedriger Eingangsspannung (langsamer Fahrt) zwei der
> 3 LEDs überbrücken und bei höherer Eingangsspannung diese Überbrückung
> abschalten.

Warum? Für sowas gibt es Step-Up-Schaltergler, die aus variabler 
(kleiner) Eingangsspannung eine recht konstante Ausgangsspannung machen; 
das bedeutet weitgehend gleiche LED-Helligkeit.

Was sind das für LEDs, die du verwendest? Wie gross ist deren Durchlass- 
Spannung? Mit welchem Strom sollen sie betrieben werden (Datenblatt)?

Mit diesen Werten kann dann der Schaltregler ausgewählt und 
dimensioniert werden.

Autor: Flummi (Gast)
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Hallo,

na klar, das habe ich natürlich nicht vernünftig erklärt ...

Also ich brauche weder eine konstante Spannung, noch eine konstante 
Helligkeit. Ich will nur aus dem Dynamo möglichst jedes mW in Lumen 
umwandeln.
Das klappt ja auch gut mit 3 LEDs in Serie bei normaler Fahrt. Beim 
Schieben bzw. langsamer Fahrt gibt diese Schaltung aber noch kein Licht.
Aber eine einzelne LED gibt da schon recht brauchbares Licht ab, nur 
eben bei normaler Fahrt bloß ca. 1/3 des Lichts, das 3 LEDs liefern.

Ich möchte also beide Vorteile kombinieren: Bei langsamer Fahrt 
brauchbares Licht von 1 LED und bei normaler Fahrt satt Licht von 3 
LEDs.
Die Umschaltung soll aber sehr einfach sein und selbst keine 
"Verlustleistung" haben.

Es gibt im Internet Schaltungsvorschläge, die von Spannungsverdoppler- 
auf Brückengleichrichter umschalten, nur immens aufwendig mit OP und so 
etwas.

Ich habe auch schon mal die Überbrückung mit einem Wechsler-Reedrelais 
realisiert, aber die Leistung, die in der Spule verbraten wird, fehlt 
mir dann für's Licht. Außerdem hat's nicht lange funktioniert :-(

Ich denke, das Relais müsste sich doch durch einen MOSFET ersetzen 
lassen. Nur leider habe ich keine Ahnung, ob N-Kanal, P-Kanal und welche 
Typen man da konkret für nehmen kann (also sowas wie 'nen BC183 als 
Standard NPN Transistor).

Die LEDs sind Cree XR-E 7090 R2 (XREWHT-L1-WG-R2 ) mit ca. 3,5V Vf bei 
350mA.

Hat vielleicht noch jemand eine Idee für eine einfache, verlustarme 
Überbrückung?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Die Umschaltung soll aber sehr einfach sein und selbst keine
>"Verlustleistung" haben.

Schalter.

MfG Spess

Autor: Sifi (Gast)
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Hallo,

Ihr Wunsch, ein Teil der in Reihe geschalteten LEDs zu überbrücken kann 
ich gut nachvollziehen, doch ist das Ganze wohl nicht ganz so einfach.

Würde man mittels eines Spannungsteilers und nachgeschalteten 
Transistoren (-> Spannungsregelung.gif) ich denke 2 würden schon von 
Nöten sein: 3 Widerstände und 2 Transistoren, keine MOSFETS, da deren 
Schwellspannung in der Regel oberhalb 2V liegt, es gibt auch hier 
Außnahmen die aber nicht immer in der Hobbykiste zu finden sind) den 
Zeitpunkt einer Überbrückung festlegen, so sehe ich folgendes Problem:
Annahme der Schaltpunkt läge bei 4V. Damit würden die weiteren 2 Dioden 
für Spannungen unter 4V überbrückt: OK
ABER: Wie sieht es aus bei Spannungen zwischen 4V und sagen wir <8V aus, 
wo die in 3 Reihe befindlichen LEDs noch zuwenig Spannung erhalten? Hier 
würde vermutlich im mittleren Geschwindigkeitsbereich Ihre Leuchte 
unerwartet dunkel, um dann bei voller Fahrt wieder die voll Helligkeit 
zu erreichen.

Ohne jetzt zuviel nachzudenken, würde ich auf eine Regelung setzten, die 
abhängig vom Stromfluss durch die LEDs die Umschaltung vornimmt.
(->Stromregelung.gif)

Generell sind beide Schaltungen nicht für eine Serienfertigung geeignet 
(zu hohe Temperaturdrift und zu großen Einfluss der Bauteilstreuungen). 
Aber für ein einzelnes Projekt könnte man es vielleicht versuchen.

Viel Erfolg!

Autor: Flummi (Gast)
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Hallo,

ja das mit dem Schalter erfüllt schon die Bedingungen optimal.
Hab nur vergessen zu sagen, dass ich eher bequem bin und die Schalterei 
lieber elektronischen Bauteilen überlassen würde ;-))

Die beiden Transistorschaltungen kommen meiner Bequemlichkeit da schon 
wesentlich mehr entgegen. Bei der Stromregelung "klaut" mir glaube ich 
der Shunt ca. 0,75W von insgesamt 5W bei 500mA.

Aber die Spannungsregelung finde ich super. Wenn die Umschaltung früh 
genug gelingt, gibt es vielleicht gar kein so großes "Lichtloch" im 
mittleren Bereich. Das werde ich mal ausprobieren.

Vielen Dank für die tollen Schaltungsvorschläge und ja, es ist ein 
einzelnes Projekt und keine Serienfertigung (erstmal jedenfalls ;-)).

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