Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konstante Stromquelle für Power LED's


von Ben (Gast)


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Hallo Leute,

ich bin neu hier und weiß nicht, wie die übliche Forumetikette aussieht, 
also schreibe ich mal einfach drauf los

Ich möchte euch um eure Hilfe bitten:
Zur zeit habe ich ein Projekt, indem ich 6 Stränge á 10 3W LEDs in Reihe 
schalten möchte. Der Strom pro Strang soll ca. 700 mA betragen. Dazu 
habe ich ein Laptopnetzteil mit 90W bei 19 V als Spannungsquelle. Nun 
fehlt mir zur komplettierung des ganzen eine konstante Stromquelle um 
die LED's zu betreiben. Ich würde das ganze gerne analog halten um die 
kosten zu minimieren und um es möglichst variabel zu gestalten. Bei 
Mikrocontroller.net habe ich diese Schaltung gefunden: 
http://www.mikrocontroller.net/artic...tromregler.png
Nun weiß ich nicht, ob diese Schaltung dafür geeignet ist und wie ich 
sie auf die höheren Ströme verändern kann. Habt ihr vielleicht eine 
Idee? Gibt es sonst alternativen, mit denen man gut arbeiten kann?

Ich bin relativ neu auf dem Gebiet der Elektronik (ich bin eher in der 
Energietechnik zu Hause ) und würde mich gerne weiterbilden.

Ich danke euch schonmal für das Lesen des Beitrages und hoffe, ihr könnt 
mir weiterhelfen.

Grüße

Benjamin

von Karl O. (knorke)


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Welche Spannung brauchst Du denn da? 60 Leds x 3,5 V Vorwärtsspannung: 
210 Volt! Das wird nichts mit 19 V!

von Oliver R. (orb)


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Ich gehe jetzt mal von rund 3Volt Spannung pro LED aus, dann brauchst Du 
bei 10 LEDs mindestens 30 Volt+Spannungsabfall am Stromregler. Bei 
19Volt Versorgungsspannung wird das rein analog nichts, Du brauchst eine 
Konstantstomquelle die gleichzeitig die Spannung erhöht.
Oder Du teilst die Stränge auf 5 LEDs auf.

von Ben (Gast)


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Danke für eure Antworten erstmal ;)

also die LEDs sollen in parallele Stränge aufgeteilt werden, also nicht 
60 in Reihe sondern 6 parallele Stränge. 5 LEDs Pro Strang sind 
natürlich auch möglich, hab da nicht wirklich nachgedacht ;) Hab nen 
Druckernetzteil mit 32V und 550 mA rumliegen aber die 700 mA sind leider 
der ideale bereich der LEDs.
Wie ist es denn mit den 5 LEDs in Reihe aus?

von Helfer (Gast)


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Ca 3V pro Led * 700mA = 2,1Watt...
Sagen wir 2 Watt pro Led. 2 Watt * 60 = 120 Watt...
Das schaffst du mit einem 90Watt Netzteil nur, wenn du die Amper mit 
Wasser hochskillst...

Entweder weniger Strom durch die Leds oder größeres Netzteil.

von Pöschi (Gast)


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5 LED's in Reihe = ca3V * 5 = mindestens 15V
6 Stränge parallel = 700mA * 6 = 4200mA

P = U*I = 15V*4,2A = 63W

von Pastor Braune (Gast)


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Und den 2Kilo schweren Lehrkörper nicht vergessen !

wtf

von Pastor Braune (Gast)


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wtf “ Kühl “

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Pöschi schrieb:
> 5 LED's in Reihe = ca3V * 5 = mindestens 15V
> 6 Stränge parallel = 700mA * 6 = 4200mA
>
> P = U*I = 15V*4,2A = 63W

Blöd nur, daß der TE 6 Stränge mit je 10 LEDs hat (haben will) und du 
nur mit 6x 5 gerechnet hast. Und wie man die 19V aus dem Netzteil mit 
100% Wirkungsgrad in die benötigten ~15V umwandelt, weiß auch nur du.

Aber spinnen wir die Sache ruhig mal weiter. Wenn der TE Vorwiderstände 
benutzt, um von seinen 19V auf die benötigten 15V zu kommen, dann 
schlucken die oben gerechneten 6x 5 LEDs zusammen mit den 
Vorwiderständen 19V*4.2A = 80W. Die verlangten 12x 5 LEDs dann 
entsprechend 160W. Mit einem 90W Netzteil wird das also nur dann etwas, 
wenn man ein paar Gesetze der Physik über den Haufen wirft.


XL

von Oliver R. (orb)


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Axel Schwenke schrieb:
> Blöd nur, daß der TE 6 Stränge mit je 10 LEDs hat (haben will) und du
> nur mit 6x 5 gerechnet hast.

da hat jemand Beitrag "Re: Konstante Stromquelle für Power LED's" 
übersehen ;-)

Aber 60 LEDs wird mit den genannten Netzteilen in keiner Anordnung 
klappen.

von Ben (Gast)


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Gehen wir mal davon aus, dass ich 6 Stränge á 5 LEDs  betreiben möchte. 
Somit wäre man bei den rund 63 W bei 3V pro LED (ca. 72 W bei 3,4 V pro 
LED). Es geht zunächst um einen Versuchsaufbau, mit dem man dann 
rumprobieren kann ;)

Das Laptopnetzteil hat ungefähr einen Wirkungsgrad von rund 90% 
optimistisch gesehen). Die Problemstellung ist ja primär die konstante 
Stromquelle, an welche das Schaltnetzteil angeschlossen wird. Welche 
Kühlleistung letztendlich benötigt wird, zeigt sich später unter der 
Wärmebildkamera.

Um weitere Diskussionen zu vermeiden, würde ich gerne die 
Spannungsversorgung vor der Stromquelle außer acht lassen und als 
gegeben annehmen und folgende Rahmenbedingungen feslegen ;)

- VCC bei ~19 V (Spannungsquelle gegeben)
- 5 LEDs in Reihe (bei 3V pro LED)
- 6 Parallele Stränge
- 700 mA pro Strang
=> P = U*I = (5*3 V)*(6*0,7 A) = 63 W

Ist mit den gegebenen Bedingungen eine analoge, konstante 
Spannungsquelle möglich?

von Ben (Gast)


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Ben schrieb:
> Ist mit den gegebenen Bedingungen eine analoge, konstante
> Spannungsquelle möglich?

ich meinte eine konstante Stromquelle ;)

von JojoS (Gast)


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die einfachste Lösung ist dann Vorwiderstand, Berechnung siehe zb hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109111.htm
bei 19V rein und 5*3.4V=17V landest du bei 3 Ohm. Nimm einen 5W 
Widerstand weil der schön warm wird und fertig.
Das wird aber mächtig hell, das nächste Thema sollte PWM mit Mosfet zur 
Dimmung sein.

von Ben (Gast)


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Das Problem ist, dass diese LEDs empfindlich gegenüber Stromschwankungen 
sind aber einen relativ großen Spannungsbereich haben. Deswegen würde 
ich gerne eine konstante Stromquelle benutzen, um schwankungen entgegen 
zu wirken.

von Ben (Gast)


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dazu gibt mir der LED-Rechner auch eine Warnung aus, dass ich für die 
Art der LEDs lieber eine konstante Stromquelle benutzen sollte ;)

von spontan (Gast)


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>Art der LEDs lieber eine konstante Stromquelle benutzen sollte ;)

Und was hält Dich davon ab????

von Pöschi (Gast)


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http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210253.htm

Da grillt man den Transistor aber schon ganz ordentlich.
Ptransistor = ca17W

Besser wäre da natürlich ein StepDown, das habe ich jedoch in der 
Größenordnung auch noch nicht probiert, bis 1A-1,5A ist das ja kein 
Problem, da findnet man genug Schaltungen die auch gut Funktionieren.

von Axel R. (Gast)


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Die LEDs sind garntiert rot und ein paar blaue sind sicher auch mit 
dabei :)
Habe ich mal als 350mA hergestellt. Mit BD239 und BC557 als Treiber, 
2Ohm im Emitter, der die Kleinleistungstransistoren aufsteurt und die 
Leistungstransistoren zumacht. Ausreichend temperaturstabil und mit auf 
dem gleichen Kühlkörper(profil) aufgeklebt.
Foto? Habe ich aufm Telefon, müsste ich mal sehen, wie ich das hier rein 
bekomme zu posten...

von TomA (Gast)


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Hallo Ben,

der Vorschlag von JojoS, einfach einen Widerstand zu benutzen, scheint 
mir auch die praktikabelste Lösung zu sein. Du betreibst die LED's aus 
einem geregelten Netzteil, damit ist die Versorgungsspannung als 
konstant anzusehen. Da die Flußspannung der LED's auch annähernd 
konstant ist, wird mit einem einfachen Widerstand ein ausreichend 
konstanter Strom fließen. Wenn der Strom ein paar Milliampere daneben 
liegt, wird das die Helligkeit der LED's nur unmerklich beeinflußen.

Der Wert des Widerstandes ist einfach zu berechnen: (UIn - UF) / IF
UIn = die Eingangsspannung (z.B: 19V)
UF = die Flußspannung der LED's (z.B: 5 * 3,4V = 17V)
IF = Flußstrom (z.B: 700mA)
Dann ist der Widerstand: (19V - 17V) / 0,7A = 2,857-Ohm also 3-Ohm
Die Leistung im Widerstand ist UR * IR = 2V * 0,7A = 1,4W also 2W

Zum testen und messen kannst du ja mit einem größeren Widerstand, z.B: 
10-Ohm, beginnen.

Viel Erfolg. Tom

von Axel R. (Gast)


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Hier die Bilder. Die LEDS werden mächtig warm!! Schon die 1Watt Dinger. 
Sind je 15Stück auf "AluSpezialPlatine" im Kühlkörperprofil für 
Eurokarte eingeklebt.

von Harald W. (wilhelms)


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Ben schrieb:

> ich bin neu hier und weiß nicht, wie die übliche Forumetikette aussieht,

Da solltest Du bei " Netiquette " vorbeischauen. :-)
> also schreibe ich mal einfach drauf los

> 6 Stränge á 10 3W LEDs in Reihe schalten möchte.

Das wären bei weissen LEDs schon ca. 35V pro Strang. Da sollte man
die Spannung nicht noch durch Reihenschaltung weiter erhöhen

> Dazu habe ich ein Laptopnetzteil mit 90W bei 19 V als Spannungsquelle.

Das ist zur Versorgung ziemlich ungeeignet. Dein Netzteil sollte
da schon ca. 40V haben und damit ca. 5V Differenzspannung zur
Versorgung der Stromqellen (eine pro Strang) bieten.

> Nun fehlt mir zur komplettierung des ganzen eine konstante
> Stromquelle um die LED's zu betreiben.

Da findest Du Schaltvorschläge, wenn Du hier im Tutorial nach
Konstantstromquelle (KSQ) suchst.

> Ich bin relativ neu auf dem Gebiet der Elektronik (ich bin eher in der
> Energietechnik zu Hause )

Dann solltest Du ja wissen, das es keine so gute Idee ist,
die LEDs mit 210V zu betreiben.
Gruss
Harald

von Ben (Gast)


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Nichts hält mich davon ab, nur ich möchte das gerne selber bauen, um 
flexibler zu sein, Kosten zu sparen und aus dem einfachsten Grund: weil 
es mit unheimlich viel Spaß macht ;)

Axel R. schrieb:
> abe ich mal als 350mA hergestellt. Mit BD239 und BC557 als Treiber,
> 2Ohm im Emitter, der die Kleinleistungstransistoren aufsteurt...

Das wäre definitiv interessant zu sehen und auch, ob man diese 
dorthingehend verändern kann, dass die Schaltung auf höhere Ströme 
anzupassen ist.

von Axel R. (Gast)


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Man kann gut erkennen, das Die Kamera mi Phone mit den einzeln 
auftretenden Wellenlängen komplett überfordert ist. Leicht unscharf, 
dafür nur je 100K groß:)

von Ben (Gast)


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Wie ist es denn, wenn man mehrere Stromquellen parallel schaltet, um so 
die Ströme zu minimieren? (eine quelle pro Strang zum Beispiel)

von jz (Gast)


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Ist sowieso sehr empfehlenswert, sonst könnten dir die LEDs auch 
durchaus teilweise kaputtgehen.

von Axel R. (Gast)


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Ben schrieb:
> Nichts hält mich davon ab, nur ich möchte das gerne selber bauen, um
> flexibler zu sein, Kosten zu sparen und aus dem einfachsten Grund: weil
> es mit unheimlich viel Spaß macht ;)
>
> Axel R. schrieb:
>> abe ich mal als 350mA hergestellt. Mit BD239 und BC557 als Treiber,
>> 2Ohm im Emitter, der die Kleinleistungstransistoren aufsteurt...
>
> Das wäre definitiv interessant zu sehen und auch, ob man diese
> dorthingehend verändern kann, dass die Schaltung auf höhere Ströme
> anzupassen ist.

Keine Ahnung: sollte doch gehen. Muss man nur mit der Eingangsspannung 
aufpassen, dass die Spannungsdifferenz nicht zu groß wird.
Ich wollte eigentlich bei 12Volt bleiben und musste dann auf 15V hoch 
gehen.

Muss ich das jetzt aufmalen, oder ist die Grundlegende Schaltungsidee 
hinter der Konstantstromquelle als gemein geläufig einzustufen;)?

von Axel R. (Gast)


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so in etwa. der Basisstrom hängt etwas von der Stromverstärkung des 
Transistors ab. 680 Ohm sind als Startwert ganz gut. den "kleinen" 
Transistor nicht bestücken und zusehen, das der Leistunstransistor VOLL 
durchsteuert. Über ihm den Spannungsabfall messen... aber bei Hfe21 von 
100 sollten 680 Ohm locker reichen. Ich habe 1K drinnen. Wird aber alles 
bisschen warm! Nicht ohne KK betreiben.

EDIT :
uffn Kopp, ne oder?

EDIT2:
jetzt weiss jeder, wo ich arbeite ...

von Oliver R. (orb)


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Ich würde hier nichtmehr zu einer analogen Stromquelle greifen. Grad im 
LED-Bereich ist das Angebot passender Treiber so groß und so günstig 
geworden.
Außerdem verheitzt Du pro Stromquelle 2,8Watt, macht 16,8 Watt für 6 
Stränge.

Ein ZLED7000 kostet bei Farnel keine 80ct, dazu ein Widerstand als Shunt 
4ct, eine Spule für 80ct, eine SS16 Shottkydiode für 25ct und einen 1µF 
Kondensator für 5ct und Du hast eine LED-Stromquelle für unter 2€ die 
bis 750mA kann, dabei nicht nennenswert warm wird und gleich noch einen 
Steuereingang zum Dimmen mitbringt. Das ganze ist zwar SMD, läßt aber 
sogar mit meinen Wurstfingern auf Lochraster auf 4x4 Punkten 
zusammenlöten. Nicht viel größer als ein 1W-Widerstand aber kühler.

von Mike (Gast)


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Ben schrieb:
> Nichts hält mich davon ab, nur ich möchte das gerne selber bauen, um
> flexibler zu sein, Kosten zu sparen und aus dem einfachsten Grund: weil
> es mit unheimlich viel Spaß macht ;)

Eine Regler mit LM2596, den man gut als KSQ umbauen kann, kostet bei 
ebay keine 90ct (z.B. 141361451145) - kostet wenig und kannst du 
basteln.

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