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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED-Konstantstromquelle


Autor: Philipp B. (philippb)
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Hallo,
ich wollte euere Meinung zu einer Konstantstromquelle hören.
Ich möchte 90 UV-LEDs für einen Doppelseitigen Belicher in Reihe 
schalten.
Daten der UV-LEDS:

Spannungsabfall:    3 ... 3,5V
Strom:              30mA

Der MosFet soll den Arbeitspunkt einnehmen, dass an Drain Source die 
Spannung abfällt, damit insgesamt nur 30mA fließt.
In meinem Fall zwischen 55V und 10V.
Dazu der 20 Ohm Widerstand, der ab 30mA für eine Basis -Emitterspannung 
'>= 0,6V am Transistor sorgt, und so die Gatespannung am MosFet 
einstellt.

Was meint ihr dazu?

Ach ja, Versorgungsspannung sind Gleichgerichtete 230V ==> 325V.

Viele Grüße,
Philipp

: Verschoben durch Moderator
Autor: Simon D. (simon86)
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Philipp B. schrieb:
> Dazu der 20 Ohm Widerstand, der ab 30mA für eine Basis -Emitterspannung
> '>= 0,6V am Transistor sorgt, und so die Gatespannung am MosFet
> einstellt.

dann müsste aber Emitter und Kollektor des Transistors getauscht werden 
- also Emitter mit Masse verbinden...

Simuliere das ganze doch einfach mit LTSpice...

Autor: MaWin (Gast)
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BC547 falschrum,
die 3 Widerstände sind eher Unfug und mit 5k+4k7 viel zu niedrig 
dimensioniert und müssten 7 Watt Modelle sein, 1 Widerstand mit hohem 
Wert (sagen wir 330kOhm, dann reicht 0.6W) nach + reicht.

Der Gleichrichter sollte 250V~ aushalten (also B250C1500/1000 oder so)
der MOSFET sollte 400V aushalten (die paar mA schafft er immer, 3 Watt 
sollte er verballern können, ein TO220 wie IRF734 also schon auf ein 
Kühlblech),

4.7uF bei 30mA bedeutet, daß die Spannung alle 1/100 Sekunde um 63V 
einbricht, also nicht mehr als ca. 75 LEDs in Reihe dürften.

Grundlagen, Leute, Grundlagen, es ist nur Addition und Multiplikation 
die ihr können solltet um Leistung und Spannung ausrechnen zu können.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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MaWin schrieb:
> Grundlagen, Leute, Grundlagen, es ist nur Addition und Multiplikation
> die ihr können solltet um Leistung und Spannung ausrechnen zu können.

Jep, aber unbedingt alle LEDs in Reihe und mit gleichgerichteten 220V 
rumspielen.
Den mechanischen Aufbau bzgl. Schutz will ich glaube ich gar nicht sehen 
:-(((

Autor: Michael (Gast)
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Philipp B. schrieb:
> Was meint ihr dazu?

Nimm nicht 90 LEDs in Reihe sondern nur 10. Dann brauchst du zwar 9 KSQs 
(und gesamt 270 mA Strom) aber die Spannung muss nur noch bei 40 V 
rumdümpeln und nicht mehr bei 230V was doch dem Lebenserhalt sehr 
zuträglich ist.

Autor: Philipp B. (philippb)
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Hallo,
Ich hatte zwei Flüchtigskeistfehler im Schaltplan!
1. Der Spannungsteiler war falsch herum
2. Der Transistor war nicht gespiegelt

Sorry!

Zum MosFet: Ich denke es würde auch ein 200V Type reichen, da zwischen 
Drain und Source max 55V abfällt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Philipp B. schrieb:
> Zum MosFet: Ich denke es würde auch ein 200V Type reichen, da zwischen
> Drain und Source max 55V abfällt.

Du solltest als Schaltungsentwickler für Chinaprodukte anfangen.

(kein Smiley)

Autor: Philipp B. (philippb)
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>>Du solltest als Schaltungsentwickler für Chinaprodukte anfangen.

Was meist du damit?
Wenn zwischen Drain und Source max. 55V abfallen, wozu brauche ich dann 
einen 400V Type mit 15V Gaite-Source Spannung?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Philipp B. schrieb:
>>>Du solltest als Schaltungsentwickler für Chinaprodukte anfangen.
>
> Was meist du damit?

Dass du, um ein paar Cent einzusparen, die Ausfallsicherheit
riskierst, die das Ganze bekäme, wenn der Transistor mindestens
400 V aushält.

Da reden wir noch nicht einmal von Transienten, also Überspannungen,
die deutlich jenseits dieser Spannungen liegen können, d. h. eigentlich
kannst du das Gerät (betriebs-)sicher nur in einer Umgebung betreiben,
die derartige Spannungsspitzen bereits anderweitig ableitet.

Siehe auch Leiterbahnabstände: Überspannungskategorien

Ein vernünftiges Design würde einen Transistor, der direkt mit der
gleichgerichteten Netzspannung in Berührung kommt, für vielleicht
600 V (besser 1000 V) auslegen, damit er genügend Reserve hat.

Autor: mhh (Gast)
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Philipp B. schrieb:
> Wenn zwischen Drain und Source max. 55V abfallen, wozu brauche ich dann
> einen 400V Type mit 15V Gaite-Source Spannung?

Damit er nicht putt geht.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Lass bloss niemand anderes näher als 1 Meter an Deinen neuen Belichter. 
Und baue ihn in ein stabiles, gut geerdetes Metallgehäuse (Wichtig, auch 
den Deckel aus Metall und gut erden).
Wir wollen alle hier daß Dir nix passiert.

Autor: MaWin (Gast)
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> Zum MosFet: Ich denke es würde auch ein 200V Type reichen, da zwischen
> Drain und Source max 55V abfällt.

Ja, aber wenn seine Ansteuerung ausfällt (Widerstand vom Gate nach + 
wird hochohmig weil er auf Dauer keine 310V ausgehalten hat, die 
einfachen Widerstände sind nur für 200V, man schaltet für die 
Zuverlässigkeit oft 3 in Reihe), dann muss der MOSFET die 325V sperren. 
Ein 200V Typ bricht dann durch, der Strom durch die LEDs wird hoch, der 
Schaden ist gross.

Es gibt keinen vernünftigen Grund, keinen (über) 400V FET zu nehmen, 
denn der Rdson spielt in der Anwendung keine Rolle.

> Lass bloss niemand anderes näher als 1 Meter an Deinen neuen Belichter.

Kinders, auch Leuchtstoffröhren haben 230V~ unter dem Glas, praktisch 
ist das kein Problem.

Zugegeben, die Fehler die Philipp schon im Schaltungsentwurf macht, 
lässt gewisse Bedenken im Aufbau aufkeimen.

Autor: Philipp B. (philippb)
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Danke für deine Hilfe MaWin.

>>Zugegeben, die Fehler die Philipp schon im Schaltungsentwurf macht,
lässt gewisse Bedenken im Aufbau aufkeimen.

Ja, ich habe zwei Fehler in meiner Skizze an euch gemacht. Wer von euch 
hat noch keine Fehler in einer schnellen Skizze gemacht?

Ich denke, ich werde wirklich einen 400V Type nehmen müssen! MaWin und 
Jörg haben recht!

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Philipp B. schrieb:
> Ja, ich habe zwei Fehler in meiner Skizze an euch gemacht. Wer von euch
> hat noch keine Fehler in einer schnellen Skizze gemacht?

No Offend, aber das war von Anfang an nicht ganz ersichtlich.
Ich würde trotzdem einen Trafo mit ca. 30V spendieren und mehrere 
Stränge mit je einer KSQ vorsehen.
Wenn Du das so realisierst, dann denke an den Tip von MaWin und nimm 
statt einem 330K 2 oder 3 Einzelwiderstände in Reihe wegen der 
Spannungsfestigkeit.
Und an die Links von Jörg bzgl. Leiterbahnabstände etc.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Warum scheidet ein Trafo - oder besser - eine fertige Wandwarze + KSQ 
denn aus? Finde ich persönlich eine schöne Methode. Auch wenn es 
professionell wirken soll, hast du mit ner Wandwarze da keine Probleme 
(so gut wie jeder Router, Switch, usw. benutzt ein externes 
Steckernetzteil).
Die sind außerdem sehr gut und günstig zu bekommen (Pollin).

Autor: Philipp B. (philippb)
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Warum nehme ich kein 12V Netzteil:


3 Leds in Reihe + 75 Ohm Widerstand mit 30mA.

30 davon in Reihe ergibt 900mA Stromaufnahme und eine Leistung von 10,8W 
ohne Traffoverluste
Traffos mit 1A Stromaufnahme sind groß und teuer.


90 in Reihe + 20 Ohm Widerstand mit 30mA ergibt einbe Leistungsaufnahme 
von 9W.
Ich finde diese Schaltung auch sehr schön, außerdem ist sie im Betrieb 
und in der Anschaffung wesentlich biliger als ein Traffo.

Außerdem liegt der Spannungsabfall der Dioden zwischen 3V und 3,5V (laut 
Hersteller).
Bei der Riehenschaltung von drei Dioden  mit 12V und 50Ohm Widerstand 
ergäbe sich einmal:
   I1=(12V-3*3,0V)/75 Ohm = 40mA
   I2=(12V-3*3,5V)/75 Ohm = 20mA
Klar könnte ich weniger in reihe schalten, doch dazu bräuchte ich mehr 
Strom, mehr Leistung, großerer Traffo.

Die Konstantstromquelle regelt den Strom genau auf 30mA.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Philipp B. schrieb:
> Warum nehme ich kein 12V Netzteil:
>
>
> 3 Leds in Reihe + 75 Ohm Widerstand mit 30mA.
>
> 30 davon in Reihe ergibt 900mA Stromaufnahme und eine Leistung von 10,8W
> ohne Traffoverluste
> Traffos mit 1A Stromaufnahme sind groß und teuer.

Ein 15V / 1A Trafo kostet bei Reichelt 5€. Würde aber noch etwas Reserve 
einplanen.
Man könnte einen 12V Trafo nehmen, gleichrichten und glätten (ergibt ca 
1,2-1,4 fache Spannung) und die Dioden unter Benutzung einer KSQ direkt 
da dran klemmen. Muss man nur schauen, dass man genug Regelbereich noch 
über hat für die KSQ.

> 90 in Reihe + 20 Ohm Widerstand mit 30mA ergibt einbe Leistungsaufnahme
> von 9W.
> Ich finde diese Schaltung auch sehr schön, außerdem ist sie im Betrieb
> und in der Anschaffung wesentlich biliger als ein Traffo.

Ich finde die Schaltung überhaupt nicht schön, da man beim Basteln 
leicht mit Netzspannung (bzw. gleichgerichteter Netzspannung in 
Berührung kommt).

Pollin 350 044 könnte auch in Frage kommen.

350 835 ist sogar noch günstiger.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Man könnte die Konstantstromquelle auch mit einem Schaltregler
aufbauen, der statt der Spannung den Strom regelt.  Wenn die LEDs
aus der gleichen Serie sind, kann man sie dann mit kleinen
Reihenwiderständen parallel schalten (den Widerstand des ersten
LED-Strangs nimmt man dabei als Stromfühler).  Sollte im
Wirkungsgrad ziemlich hoch kommen, da man keinerlei überschüssige
Leistung verheizen muss (was die Serien-KSQ ja auch in der
230-V-Variante machen würde).

Kann man natürlich, wenn man lustig ist, auch als primär mit 300 V
gespeisten Schaltwandler machen, aber ich würde für so eine
Bastelei aus Berührungsschutzgründen die Kleinspannungsvariante
wählen.

Autor: Michael (Gast)
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Trafo mit 36V~ gibt hinten nach Gleichrichtung (3V Spannungsfall am 
Gleichrichter) so Pi mal Daumen 48V. LEDs mit 3.5V Spannungsfall 
angenommen und für die Stromsenke 5V spendiert macht schonmal so rund 12 
LEDs pro Strang. Bei 90 LEDs brauchst du dann 8 Stränge was wiederum 
bedeutet, dass dein Trafo 8*30=240 mA liefern können muss. 36V, 10VA 
Trafos sind klein und handlich (Conrad Bestellnummer 505845 z.B.: 
53mm*44mm*29mm halte ich für nicht sehr groß und rund 13 Euro ist auch 
nicht die Welt). Dann kannste locker einen 08/15-MOSFET mit 55V Uds 
verwenden und hast noch den Vorteil, dass so rund 50 Volt hinten auf der 
Sekündärseite auch nicht weh tun wenn man sie aus versehen anpackt. Du 
musst ja nicht unbedingt ein 12V Netzteil nehmen ;)

Autor: mhh (Gast)
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Michael schrieb:
> 36V, 10VA
> Trafos sind klein und handlich

Zu klein, auch wenn handlich.

0,175A bei rund 45V sind nutzbar. 5V für den Mosfet sind illusorisch 
wegen dem verbleibenden Ripple.

Autor: Michael (Gast)
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mhh schrieb:
> 0,175A bei rund 45V sind nutzbar

Na dann ist der, den ich verwende, kaputt. Ich nutz nur die 18V~ Schiene 
bei 250mA und das macht der ohne Probleme. Wie kommst du auf diese 
Werte?

Autor: mhh (Gast)
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Michael schrieb:
> Wie kommst du auf diese
> Werte?

Mit rechnen. Wie denn sonst?

Michael schrieb:
> Ich nutz nur die 18V~ Schiene
> bei 250mA und das macht der ohne Probleme.

Bei Wechselstrom ja auch kein Problem.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Philipp B. schrieb:
> 30 davon in Reihe ergibt 900mA Stromaufnahme und eine Leistung von 10,8W
> ohne Traffoverluste
> Traffos mit 1A Stromaufnahme sind groß und teuer.
>
>
> 90 in Reihe + 20 Ohm Widerstand mit 30mA ergibt einbe Leistungsaufnahme
> von 9W.
> Ich finde diese Schaltung auch sehr schön, außerdem ist sie im Betrieb
> und in der Anschaffung wesentlich biliger als ein Traffo.

Ein 15 - 20VA Trafo ist weder besonders groß noch teuer. Gibts als SNT 
auch als Wandwarze.
Ein Tiger ist auch schön, ich wollte ihn trotzdem nicht als Haustier, 
lieber eine normale Katze, die ist ungefährlicher :-)
Aber wie gesagt -wenn Du weisst was Du tust- dann mach wie Du willst. 
Die Leichtfertigkeit mit der Du extrem knapp dimensionieren wolltest:
Philipp B. schrieb:
> Zum MosFet: Ich denke es würde auch ein 200V Type reichen, da zwischen
> Drain und Source max 55V abfällt.
lies mich darauf schließen, daß Dir vieleicht nicht ganz klar ist was 
mit Netzpotential an der kompletten Schaltung passieren könnte.
Wie gesagt sehe zu daß das Gehäuse ordentlich isoliert und bei Metall 
eerdet ist.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Ach so noch was: Wenn Du also ohne Trafo volle 3 - 5 oder gar 10 Watt an 
Leistung einsparst, dann rechne Dir bitte mal aus wieviele Platinen Du 
belichten musst bis Du 10 Euro gespart hast :-)
(Ich meine so ein Belicher läuft ja bald 18 Stunden am Tag)

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