Blaue LED an 2.5V Microcontroller

http://www.edn.com/design/power-management/4314468/Drive-a-blue-LED-from-a-3V-battery

das hier hatte ich mal gefunden.... aber nicht getestet...

Martin Hofer schrieb:
> Die klassische Dickson charge pump funktioniert natürlich, aber damit
> kann man die Helligkeit nur mit einem zusätzlichen Pin einstellen.

Den Strom kann man doch durch die Pulsweite einstellen?

Dickson arbeitet aber mit Phasenverschiebung. Man benötigt also zwei 
Leitungen um etwas gegeneinander verschieben zu können. Dies extern 
diskret oder mittels weiterem IC zu erledigen harmoniert nicht mit "Darf 
natürlich nichts kosten und keinen zusätzlichen Platz verbrauchen, ist 
ja klar." Daher müßten die Leitungen vom µC kommen.

Mir fällt da als Alternative zu Ladungspumpen nur noch die induktive 
Lösung ein. Die Kombination ist wohl wieder zu komplex und teuer.

LED mit Spule in Reihe. Die Spule müßte aber DCM (Discontinuous) 
betrieben werden, weil man sonst wieder weitere Bauteile für die 
Strombegrenzung bräuchte. Im DCM hängen Strom und duty-cycle noch 
miteinander zusammen. Damit wären dann aber wieder keine 100% duty cycle 
möglich, da wie beim Step-up wärend des Ladens der Spule am Ausgang kein 
Strom fließt, es sei denn man baut wieder Kondensatoren, etc. ein (zu 
groß, zu aufwändig, zu teuer) Und man könnte nur im Bereich zwischen 0% 
und der berechneten Grenze zu CCM (critical mode) abzüglich 
Sicherheitsreserve dimmen.

Welche Anforderungen gibt es denn an diesen LED-Treiber?

Stromstärke?
Kontinuierlich oder reicht schnell gepulst?
Will man nur irgendwe dimmen oder ist die Anforderung an Auflösung und 
Genauigkeit irgendwie genauer beschrieben.

Das bezog sich auf:

Alexander Schmidt schrieb:
> Martin Hofer schrieb:
>> Die klassische Dickson charge pump funktioniert natürlich, aber damit
>> kann man die Helligkeit nur mit einem zusätzlichen Pin einstellen.
>
> Den Strom kann man doch durch die Pulsweite einstellen?

Es ging also darum, daß man mehr als einen Pin benötigt. Ein PWM-Pin 
allein reicht nicht, zumindest nicht ohne zusätzliche Bauteile. 
Phasenverschiebung mit nur einem Pin? Gegen was denn verschoben wenn da 
kein zweites Signal ist?

Letzlich ist das mal wieder der typische Mist. Man will Extrawünsche, 
aber es darf absolut nichts Kosten: kein Platz, kein Bauteil, ein 
zusätzlicher PIN wäre auch schon zuviel...

Der Bedarf ist da. Könnte man ihn gratis bedienen, so gäbe es schon 
solch Produkte in Massen. Folglich sind die aktuellen Lösungen schon die 
Billigsten. Falls es noch billiger geht müßte man dies erst erfinden. 
Und auch das gibt es nicht gratis ohne Entwicklungsaufwand. Zwar wäre 
der Aufwand abschätzbar, denn die aktuellen Lösungen sind schon 
bauteilarm und somit sind die Anzahl der noch einfacheren 
Bauteilekombinationen abzählbar. Das begrenzt aber auch die 
Möglichkeiten. ;-) Wenn man alle einfacheren Möglichkeiten durchgegangen 
ist, dann war es das im Bereich "einfacher". Dann geht es erst wieder 
weiter, wenn man neuartige Bauteile erfunden hat.

Carsten R. schrieb:
> Alexander Schmidt schrieb:
>> Martin Hofer schrieb:
>>> Die klassische Dickson charge pump funktioniert natürlich, aber damit
>>> kann man die Helligkeit nur mit einem zusätzlichen Pin einstellen.
>> Den Strom kann man doch durch die Pulsweite einstellen?
> Es ging also darum, daß man mehr als einen Pin benötigt. Ein PWM-Pin
> allein reicht nicht, zumindest nicht ohne zusätzliche Bauteile.

Doch, ein Pin reicht aus, wie es schon Maxx ausgeführt hat.
Man erreicht damit nur eine Verdopplung (abzüglich der 
Diodendurchflussspannungen), aber das reicht hier - ausgehend von 2,5 
Volt - für eine blaue LED aus.

Praktisch sieht das dann so aus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler#Greinacher-Schaltung


Der Ruhestromverbrauch wird hier allerdings zum Problem werden, denn es 
wird dauerhaft ein kleiner Strom durch die LED fließen und die 
Knopfzelle entladen.

Ein "Joule thief" ist schon zuviel Aufwand? Die Google-Bildersuche 
liefert dazu dutzende Schaltpläne.

Es gäbe sowas wie PR4101 (http://www.prema.com/pdf/pr4101.pdf) von 
Prema.

"PR4101 is an LED driver for up to 40V input voltage, there by 
compatible with many retrofit applications. Its output power is limited 
by external components and can be 10W or more. The dimming input of 
PR4101 can sense the status of the supply voltage and dim down the 
brightness with PWM."

Kostet aber leider ein paar Cent und Platz auf der Platine.

vermutlich kostengünstigste Lösung. C und f anpassen auf die 
Appplikation. Braucht nur 1 pin.

Alexander Schmidt schrieb:
> Doch, ein Pin reicht aus,

Nicht bei Dickson-Bauart. Es hat schon seinen Grund warum immer das Wort 
Dickson im Satz verwendet wird.

Mir ist völlig klar, daß es mit einer Ladungspumpe im Allgemeinen geht. 
Da es aber verschieden Bauarten gibt, geht es darum die passendste zu 
finden. Martin Hofer hat daher diese Bauart schon aus genannten Gründen 
ausgeschlossen und sucht nach weiteren Alternativen (Pinanzahl). Andere 
Bauarten fallen aus anderen Gründen aus dem Raster (keine sinnvolle 
Leistungsskalierbarkeit...)

Es gibt zahlreiche Ladungspumpenbauarten. Aber eventuell kommen auch 
noch Alternativen zur Ladungspumpe in betracht.

Udo Neist schrieb:
> Es gäbe sowas wie PR4101

und benötigt mindestens 7 Volt die nicht zur Verfügung stehen.

Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Ein "Joule thief" ist schon zuviel Aufwand? Die Google-Bildersuche
> liefert dazu dutzende Schaltpläne.

Ist in der Regel in der Grundversion nicht dimmbar. Muß also noch auf 
dimmbar angepaßt werden, und das auch noch mit nur einem Steuerpin. 
Möglich, aber vielleicht geht es auch noch einfacher.

MaWin schrieb:
> Warum willst du über 100 Ohm aufladen ?

good practice: Strom lieber unterhalb der Grenzwerte halten. Ich geh 
also erstmal von einem Pin aus, der nur 4mA Dauer und 20mA Puls liefern 
darf ;)

low current LED machen bei 1mA schon bissel blinki. Das reicht 
vielleicht für den Vertriebler ;)

Möglichst billig geht nicht ohne Kompromisse.

Daher müssen für "möglichst billig in gegebener Schaltung" die 
Anforderungen festgelegt werden, welche mindestens noch erfüllt werden 
sollen.

Vielleicht ne grüne LED nehmen und ne blaue Folie drauf kleben, dann 
könnte es ein hellblau werden =)

Martin Hofer schrieb:
> Anforderung ist halt, dass die LED (kurz) blinken kann
Ist ein "Aufblitzen" auch ein "kurzes Blinken"?
Wie hell das Ganze wahrgenommen wird, hängt dann nur von der 
Blitzdauer ab...

Skizze:

1

            o VCC o VCC

2

            |     |

3

            | e   | LED(blau)

4

     r1  b /      v

5

o----==---| pnp   -

6

port       \      |

7

            | c   |

8

            |-----o

9

                  |

10

                  |

11

                  --

12

                 |L | Spule

13

                 |  |

14

                  --

15

                  |

16

                 --- GND

Ich hoffe man kann es erkennen. Die Bauteilewerte, Frequenz und 
Dutycycle sind aufeinander abzustimmen. Wichtig ist, daß der Dutycycle 
klein genug bleibt für DCM. Evetuell sind aus EMV-Gründen noch Bauteile 
hinzuzufügen, da der Spulenstrom lückt. Ich hoffe ich hab nun nicht 
gerade Bullshit gezeichnet. ;-)

Grob geschätzt wäre dann ungefähr bei 30-35 % Dutycycle der Übergang 
zwischen DCM und CCM bei der Nominalspannung von 2,5 Volt. Allerdings 
haben Batterien zu Beginn eine höhere Spannung. Dies wäre noch zu 
berücksichtigen.

MaWin schrieb:
> Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
>> Ein "Joule thief" ist schon zuviel Aufwand?
>
> Ein Joule Thief ist völliger Blödsinn,
> eine Amateru Resteschaltung die unzuverlässig funktioniert, grosser
> Steuungen hat, und uneffektiv ist.

Es spricht nichts dagegen, einen Aufwärtswandler dieser Bauart mit 
Mathematik, ausgesuchtem Eisenstaub und handgerollter Kupferlitze zu 
verbessern. Es muss ja kein rostiger Nagel mit Klingeldraht sein. Ein 
selbstschwingender Sperrwandler widerspricht aber der Forderung, nichts 
kosten zu dürfen und keinen Platz zu verbrauchen. Diese Anforderungen 
erfüllt wohl nur die Vakuumenergie. Die LED als Schalter eines Wandlers 
einzusetzen ist auch mutig. Das Sperrvermögen ist eher mäßig als mittel. 
(Wenn es so einfach wäre, warum findet man solche Wundermodule nicht in 
Kaugummiautomaten zu 50Cent das Stück?)

Boris Ohnsorg schrieb:
> Die LED als Schalter eines Wandlers
> einzusetzen ist auch mutig. Das Sperrvermögen ist eher mäßig als mittel.

Das stimme ich dir auch zu. Guter Hinweis. Aber wer hat hier so etwas 
vorgeschlagen? Habe ich da etwas überlesen?

MaWin schrieb:
> Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
>> Ein "Joule thief" ist schon zuviel Aufwand?
>
> Ein Joule Thief ist völliger Blödsinn,
> eine Amateru Resteschaltung die unzuverlässig funktioniert, grosser
> Steuungen hat, und uneffektiv ist.

Nicht unbedingt richtig.

Wechselspannung + TOKO Trnasformer. Der hat bei geeigneter Frequenz 
genuegend Innenwiederstand.

Fuer eine 0805 LED ja siehr gut aus, oben auf dem Toko Transformer 
anloeten, Isolierband + Kupferdraht...

Oder einen Jouletheif + 5mm LED innen einbauen (geht ohne weiteres mit 
kleinem toroid)

noch ein Joultheif...

MCP1640 ist natuerlich  besser, Batterie reicht laenger.

ein jouletheif kann ohne weiteres 30 volt, und Stromverbrauch von 
einigen mA ist oft egal.

Leider gibt es die passenden Spulen mit zwei Windungen nicht von der 
Stange. Bei Einzelstücken kann man selber wickeln und bei Massenware 
entsprechend bestellen. Für einen breiten mittleren Bereich kann ich 
verstehen daß sonderteile nicht sonderlich erwünscht sind.

Nebenbei:

Wie sieht es mit dem Ruhestrom aus? Das Ding soll mit einem Pin dimmbar 
gesteuert werden und vermutlich möglichst keinen Strom in Bereitschaft 
ziehen, da das Gerät mit einer Single Coin Cell betrieben wird.

Das gruene PCB verwendet 2 Induktoren, und keine Sonderbauteile.

TOKO filter sind u.U. auch recht teuer.

MCP1640 ist jedoch besser, weniger bauteile.

fuer nur eine LED:

470uH oder 1000uH, diese RF Induktoren haben einen recht hohen 
Innenwiederstand, direkt am Ausgang betreiben.

Gibt es eine Schaltung von Roman Black:
http://www.romanblack.com/smps/pic-smps.htm

Das Problem ist hiermit wohl gut geloest.

Takao K. schrieb:
> Gibt es eine Schaltung von Roman Black:
> http://www.romanblack.com/smps/pic-smps.htm
>
> Das Problem ist hiermit wohl gut geloest.

Das sind aber alles Buck Converter und der TO gat mit den 2.5V schon zu 
wenig für die blaue LED.

Max H. schrieb:
> Takao K. schrieb:
>> Gibt es eine Schaltung von Roman Black:
>> http://www.romanblack.com/smps/pic-smps.htm
>>
>> Das Problem ist hiermit wohl gut geloest.
>
> Das sind aber alles Buck Converter und der TO gat mit den 2.5V schon zu
> wenig für die blaue LED.

Geht auch als Booster.