Platine für LED Streifen

Marcel Fischer schrieb:
> Wenn mir jemand von euch noch so eine Platine herstellen kann für sagen
> wir mal 10 LED´s, wäre ich sehr dankbar!!! Würde dies natürlich
> bezahlen…

Hier im Forum gibt es einen Platinen-Bestell-Service, der sich gerade 
für kleine Platinen lohnt.

Und überdenke die Schaltung nochmal: Da fehlt vermutlich noch ein 
Vorwiderstand für die LEDs der den Strom begrenzt.

Viele Grüße,
        Simon

Moin Marcel,

Vorwiderstand wurde schon erwähnt. Dann ist da noch die Wärmeabfuhr - 
0,6W klingt wenig aber bei den kleinen LEDs musst du dir schon Gedanken 
machen.
Der größere der beiden Anschlusspads deiner LED dient der Wämeabfuhr. Da 
sollte möglichst viel Kupfer auf der Platine sein.

Bei Octamex z.B. gibt es sehr dünne (0,125mm) fotobeschichtete Platinen. 
Wenn du die nach Bestückung auf ein Aluprofil klebst, dann wirst du die 
Wärme gut los.

Gruß
Einhart

Danke für eure hilfreichen Informationen!!!

Die LED´s haben wirklich 6V Betriebsspannung. Wie groß sollte da der 
Vorwiderstand je LED sein? Diese würden doch die Anschlussspannung der 
LED´s reduzieren.

Ist für meinen Fall wirklich ein Vorwiderstand notwendig? 
Helligkeitsschwankungen spielen eine untergeordnete Rolle. Jedoch sollte 
die Lebensdauer nicht eingeschränkt sein.

MFG

Marcel

Marcel Fischer schrieb:
> Jedoch sollte die Lebensdauer nicht eingeschränkt sein.

Daher solltest Du Widerstände oder besser eine Konstantstrpmquelle 
einplanen.

Marcel Fischer schrieb:
> Die LED´s haben wirklich 6V Betriebsspannung.

LEDs haben keine Betriebsspannung, sondern einen maximalen 
Betriebsstrom. Die Spannung ergibt sich daraus - nicht umgekehrt. Es 
kann sein, dass beim angegebenen Nominalstrom an der LED 6V abfallen. 
Deine Versorgung sollte dann natürlich darüber liegen.

Dieser Trafo soll eingesetzt werden:

http://www.chilitec.de/html/de/2/artId/__19232/gid/__30903070903070190/article.html

nach Herstellerinformationen soll dieser Trafo sehr gut für LED´s 
geeignet sein. Ich würde diesen ca. 30% überdimensionieren.

Die LED´s bei 6V eine Betriebsstrom von 100mA.
Wenn ich jetzt einen Widerstand einsetze, würde doch die Spannung, und 
somit der Strom reduziert werden, oder?

@  Marcel Fischer (celloman)

>Ist für meinen Fall wirklich ein Vorwiderstand notwendig?

Es ist eine Stromregelung nötig, wie bei JEDER LED. Ein Vorwiderstand 
ist die einfachste Methode.

>Helligkeitsschwankungen spielen eine untergeordnete Rolle. Jedoch sollte
>die Lebensdauer nicht eingeschränkt sein.

Siehe LED. Dort steht praktisch ALLES. Und es bedarf nicht der 
3425252435ten Diskussion über LED-Vorwiderstände.

Da wohl ein Vorwiderstand unbedingt notwendig ist, um Schwankungen der 
Durchlassspannung sowie der Betriebsspannung auszugleichen, wird meine 
Variante nicht funktionieren. Es sei denn, ein Widerstand von 1 Ohm 
würde reichen?

Im Anhang findet Ihr mal zwei Varianten, die einen Vorwiderstand 
vorsehen. Kann das jetzt so funktionieren?

Ich würde lieber die 2. Variante nehmen, da die Verlustleistung geringer 
ist. Was meint Ihr?

@Marcel Fischer (celloman)

>Da wohl ein Vorwiderstand unbedingt notwendig ist, um Schwankungen der
>Durchlassspannung sowie der Betriebsspannung auszugleichen, wird meine
>Variante nicht funktionieren. Es sei denn, ein Widerstand von 1 Ohm
>würde reichen?

Nein.

>Im Anhang findet Ihr mal zwei Varianten, die einen Vorwiderstand
>vorsehen. Kann das jetzt so funktionieren?

Jain.

>Ich würde lieber die 2. Variante nehmen, da die Verlustleistung geringer
>ist. Was meint Ihr?

Die Wahrheit liegt, wie so oft, in der Mitte. Bei drei LEDs in Reihe 
wird zuviel Spannung über dem Vorwiderstand verschwendet, bei 7 LED in 
Reihe wird der Spannungsabfall eher knapp. 6 LEDs in Reihe sind besser.

MFG
Falk

Folgende LED:

http://www.leds.de/out/media/65763.pdf

Eine mittelgroße LED, nicht klein ala 20mA, nicht groß ala 300mA Power 
LED.
Sie ist intern eine Reihenschaltung aus zwei LED-Chips, darum die recht 
große Flußspannung von 6V, welche aber mal um 10% schwnaken kann. Das 
sollte man berücksichtigen. Aber es bleibt bei meiner Empfehlung.

3 LEDs in Reihe = 18V, bleiben 6V für den Vorwiderstand. Macht bei 150mA 
~39 Ohm. Wenn man mal worst case 10% Schwankung der Flußspannung 
einrechnet, ändert sich der Spannungsabfall über dem Vorwiderstand 
zwischen 7,8 und 4,2 V, das entspricht aber 30% von 6V, woraus sich ein 
Strom zwischen 108 und 200mA ergibt. Schön ist das nicht. Eine einfache 
Konstantstromquelle auf LM317 Basis löst das Problem preiswert, 
präzise und praktisch temperaturunabhängig!

R = 1,25V/I = 1,25V / 0,15A ~ 8,2 Ohm.

Man muss dabie aber die Verlustleistung vom LM317 beachten, der muss 
immerhin (6V-1,25)*0,15A ~ 720mW verheizen, da sollte man schon für 
etwas Kühlfäche auf der Platine sorgen. SOT223 oder D2PAK Gehäuse 
sollten es sein, TO220 ist eher zu groß und kein SMD, verkraftet aber 
700mW.

http://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper#Die_Platine_als_K.C3.BChlk.C3.B6rper

> Eine einfache Konstantstromquelle auf LM317 Basis löst das Problem preiswert, 
präzise und praktisch temperaturunabhängig!

So eine Schaltung müsste ich ja dann für jede LED einsetzen.
Da ich aber einen LED-Streifen mit vielen LED´s aufbauen will, ist der 
Platz dafür nicht da. Es muss auf jeden Fall eine zentrale 
Stromversorgung sein.

Könnte man so eine Konstantstromquelle einsetzten? Dabei müsste aber 
eine Mischung aus Reihen- u. Parallelschaltung

http://www.meanwell.com/search/pcd-60/PCD-60-spec.pdf

Dabei müsste aber eine Mischung aus Reihen- u. Parallelschaltung zum 
Einsatz kommen, wo doch wieder die Schwankungen der Flussspannung zum 
tragen kommen?

@  Marcel Fischer (celloman)

>So eine Schaltung müsste ich ja dann für jede LED einsetzen.

Für jeden LED-Strang, an Stelle des Vorwiderstandes.
Unter pragmatischen Gesichtspunkten kann man auch den einfachen 39 Ohm 
Widerstand nehmen, soooo präzise müssen LED-Streifen eh nicht leuchten.
Spart aber nur minimal Kosten und Platz, die Verlustleistung ist die 
Gleiche bei schlechterer Stromregelung.

>Könnte man so eine Konstantstromquelle einsetzten?

Hast du was an den Ohren? Wenn du es richtig machen willst, brauchst 
eine Konstantstromquelle PRO STRANG! Eine für alle geht NICHT!

>http://www.meanwell.com/search/pcd-60/PCD-60-spec.pdf

>Dabei müsste aber eine Mischung aus Reihen- u. Parallelschaltung zum
>Einsatz kommen, wo doch wieder die Schwankungen der Flussspannung zum
>tragen kommen?

Eben. -> Lass es.

@  Peter II (Gast)

>also da kann nicht zustimmen. Wenn selbt wenn die Flußspannung 10%
>kleiner ist. Und damit der Strom steigt, dann steigt auch damit die
>Flußspannung.

Stimmt, das kompensiert sich teilweise.

>Es kann also ausgeschlossen werden das bei 200mA eine
>minimale Flusspannung anliegt.

Datenblatt Seite 13, Diagramm oben links. Das sind die Nominalwerte. Die 
Kurve kann aber um +/-0,7V nach links oder rechts verschoben sein. 
Zwischen 100mA und 200mA steigt Uf von 6 auf 6,5V. Hmmm.

Wie gesagt, praktisch tut es wahrscheinlich der Vorwiderstand.

Peter II schrieb:
> also da kann nicht zustimmen. Wenn selbt wenn die Flußspannung 10%
> kleiner ist. Und damit der Strom steigt, dann steigt auch damit die
> Flußspannung. Es kann also ausgeschlossen werden das bei 200mA eine
> minimale Flusspannung anliegt.

genau so ist es!!!
Ich habe die Schaltungen (3 x LED mit je 6V und 7 x LED mit je 3V) mal 
genau nachgerechnet mit Spannungsregelung Uq = 24V:

Fall 1:
LED: http://www.leds.de/out/media/65763.pdf

Gleichung:
(1) Uq = a * U1 + b * U2 + c * U3 + UR
(2) Uq = k * (U1 + U2 + U3) + UR   mit   k = a + b + c


Korrekturfaktoren: a, b, c (0,9...1,1 für Schwankung der Flusssp. max 
10%)

(3) Strom-Spannungs-Kurve: U1 = U2 = U3 = 833/125 * I^2 + 5 * I + 
679/125
angesetzte Flussspannung: 6V
daher R = (24V - 3 * 6V) / 0,1 A = 60 Ohm
(4) UR = 60 * I

aus Gleichung (2) mit (3) und (4) ergibt sich für den Strom I:

I = (wurzel(-1871803*k^2+19371000*k+56250000)-625*(k+12))/(1666*k)

bei einer Schwankung der Flussspannung von max 10% egibt sich für k:
k = 2,7...3,3

somit ist I = (78...123)mA --> müsste also funktionieren


Fall 2:
LED: http://www.leds.de/out/media/65783.pdf

Gleichung:
(2) Uq = k * (U1 + U2 + U3 + U4 + U5 + U6 + U7) + UR
mit   k = a + b + c + d + e + f + g

(3) Strom-Spannungs-Kurve: U1...U7 = -149/25 * I^2 + 91/25 * I + 66/25
angesetzte Flussspannung: 3V
daher R = (24V - 7 * 3,02V) / 0,134 A = 22 Ohm
(4) UR = 22 * I

aus Gleichung (2) mit (3) und (4) ergibt sich für den Strom I:

I = (-wurzel(47617*k^2-257500*k+302500)-91*k-55)/(298*k)

bei einer Schwankung der Flussspannung von max 10% egibt sich für k:
k = 6,3...7,7

somit ist I = (79...196)mA --> müsste also auch funktionieren

FAZIT:
Selbst in den Extremfällen, welche wohl nie auftreten, dürften die LED´s 
nicht unerheblich stark belastet werden. Daher müsste auch der Fall 2 
funktionieren.

Was meint Ihr?

@  Marcel Fischer (celloman)

>Ich habe die Schaltungen (3 x LED mit je 6V und 7 x LED mit je 3V) mal
>genau nachgerechnet mit Spannungsregelung Uq = 24V:

Wirklich?

>Fall 1:
>LED: http://www.leds.de/out/media/65763.pdf

>Gleichung:
>(1) Uq = a * U1 + b * U2 + c * U3 + UR
>(2) Uq = k * (U1 + U2 + U3) + UR   mit   k = a + b + c

Mathematisch falsch. Differenzen und Summen kürzen nur die  . . .

>(3) Strom-Spannungs-Kurve: U1 = U2 = U3 = 833/125 * I^2 + 5 * I +
>679/125

Was sollen diese Zahlen darstellen? Die LED-Kennlinie? Woher hast du die 
Zahlen?

Man kann das einfacher und besser rechnen.

Man kann die LED als ideale LED + Längswiderstand betrachten. Die U/I 
Kennlinie ist zwischen 100-200mA recht linear. Bei einer Stromänderung 
von 100mA ändert sich die Flußspannung um 0,5V R = dU/dI = 0,5/0,1 = 50 
Ohm. Die kommen zu dem äußeren Vorwiderstand hinzu. Bei 3 LEDs in Reihe 
und 6V/100mA (LED-Kennline) braucht man für 24V 60 Ohm Vorwiderstand.
Damit hat man an 3x 50 + 60=210 Ohm bei 100mA Nennstrom. Man erkennt, 
dass der Innenwiderstand der LEDs fast genauso groß wie der 
Vorwiderstand ist, das wirkt umso mehr linearisierend! Denn es fallen 
scheinbar 0,1 A * 210 Ohm = 21V über dem ohmschen Anteil der Schaltung 
ab (differentieller Widerstand im Arbeitspunkt!). Wenn man mal die 
Kennline linear verlängert, schneidet sie bei ca. 4V die X-Achse, d.h. 
man kann die LEDs mit 4V Flußspannung und 50 Ohm (parasitärem) 
Längswiderstand betrachten. Bei drei Stück in Reihe und je 0,5V 
Spannungstoleranz macht das 1,5V/21V = 7%. Das Ganze eben deshalb, weil 
die LEDs so "mies", sind, sprich einen großen ohmschen Widerstand haben. 
Vom exponentiellen Kennlinienverlauf, wie sie andere Dioden aufweisen 
sind sie meilenweit weg, warum auch immer. Oder habe die Chineasen die 
Kennline irgendwie gespiegelt? Denn wie kann die noch flacher ansteigen 
als eine Widerstandskennlinie?

Falk Brunner schrieb:
> Mathematisch falsch. Differenzen und Summen kürzen nur die  . . .

Ohhh...wirklich sehr dumm von mir. Die Rechnung weiter unten müsste aber 
richtig sein. Das hatte ich noch zu schnell dazu geschrieben ohne zu 
überlegen.

> Die LED-Kennlinie? Woher hast du die Zahlen?
Ja, die LED-Kennlinie. Ermittelt aus drei Werten --> Polynom 2-ten 
Grades
Man kann auch andere Ansätze wählen aber für den Kennlinienbereich ist 
der Ansatz sehr genau.

Deine Rechnung ist einfach und gut. Ich habe da etwas komplizierter 
gerechnet.

Hier das ganze nochmal graphisch dargestellt und gelöst. Einmal mit 
einer LED an 24V und drei LED in Reihe an 24V. Die Toleranz ist gemäß 
Datenblatt +/-0,7V, bei drei Stück in Reihe halt +/-2,1V. Die daraus 
resultierende Stromänderung ist erwartungsgemäß sehr gering bei 1 LED, 
gerade mal +/- 3mA, bei drei in Reihe aber bereits +/-27mA. Für normale 
Beleuchtungszwecke ist das sicher auseichend, die erste Abschätzung hat 
das auch ergeben.

Beitrag "Re: Platine für LED Streifen"

> bei drei in Reihe aber bereits +/-27mA

genau auf das komme ich auch.

Da lt. Datenblatt die Schwankungen bei der 3V LED größer als 10% sind, 
schwankt der Strom zw. 53...225mA. Daher wohl doch nicht zu empfehlen.

Danke für deine hilfreichen Infos!!!!!

@  Marcel Fischer (celloman)

>> bei drei in Reihe aber bereits +/-27mA

>genau auf das komme ich auch.

Wirklich?

>Da lt. Datenblatt die Schwankungen bei der 3V LED größer als 10% sind,
>schwankt der Strom zw. 53...225mA. Daher wohl doch nicht zu empfehlen.

???

Die LED ist mit 2,6-3,5V angegeben, sprich 3,05 +/- 0,45V, macht ~15%. 
Davon 6 Stück in Reihe ergibt 18V +/- 2,7V. Bei 60 Ohm Vorwiderstand 
kommen da 55-145mA raus, nicht 53-225.

Boa, das hatten wir echt schon lange nicht mehr. Vorwiderstand, KSQ oder 
LEDs direkt an die Betriebsspannung? Diese Frage wird wohl nie sterben… 
:(

Falk Brunner schrieb:
> Wirklich?

Ja, 74...127mA (habe nicht linear gerechnet, daher minimale Abweichung)

> Die LED ist mit 2,6-3,5V angegeben, sprich 3,05 +/- 0,45V, macht ~15%.
> Davon 6 Stück in Reihe ergibt 18V +/- 2,7V. Bei 60 Ohm Vorwiderstand
> kommen da 55-145mA raus, nicht 53-225.

Habe mit 7 LED gerechnet. Hab aber auch nicht beachtet, dass bei 3,5V * 
7 bereits 24,5V abfallen, was nicht möglich ist.

Betrachten wir nochmal Fall 1:
Was passiert, wenn bereits durch alle drei LED 24V abfallen (mal 
angenommen je 8V). Daher nichts mehr für den Vorwiderstand übrig bleibt. 
Lt. meiner Formel fließen immer noch 28mA Strom. Kann das sein? Mein 
Ansatz (Uq=U1+U2+U3+UR) müsste doch richtig sein? Komisch?

auch mit einem linearen Ansatz komme ich auf 25mA (rein mathematisch)

Marcel Fischer schrieb:
> Hab aber auch nicht beachtet, dass bei 3,5V *
> 7 bereits 24,5V abfallen, was nicht möglich ist.
>
> Betrachten wir nochmal Fall 1:
> Was passiert, wenn bereits durch alle drei LED 24V abfallen (mal
> angenommen je 8V). Daher nichts mehr für den Vorwiderstand übrig bleibt.
> Lt. meiner Formel fließen immer noch 28mA Strom. Kann das sein? Mein
> Ansatz (Uq=U1+U2+U3+UR) müsste doch richtig sein? Komisch?

völliger quatsch...hab nicht richtig nachgedacht. Halt das erste 
E-Technik-Projekt.

> Bei 60 Ohm Vorwiderstand
> kommen da 55-145mA raus, nicht 53-225.

Ich habe 22 Ohm Vorwiderstand (bei 3,02V Flussspanung) und 7 LED´s 
gerechnet

@  Marcel Fischer (celloman)

>Was passiert, wenn bereits durch alle drei LED 24V abfallen (mal
>angenommen je 8V). Daher nichts mehr für den Vorwiderstand übrig bleibt.

Hast du es immer noch nicht verstanden? Das geht einfach nicht! Weil das 
Ergebnis VOLLKOMMEN instablil ist. Zwischen 0-1A kann da fast alles 
rauskommen!

http://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Vorwiderstand

"Daraus erkennt man, dass der Vorwiderstand umso besser als 
Konstantstromquelle wirkt, je höher der Spannungsabfall über diesem 
ist."