Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik High Power LED milliampere regeln ohne KSQ?


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von Tom K. (massefehler)


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Hallo,

dies sind vieleicht doofe Fragen, aber ich komm grade selbst mit Googlen 
nicht weiter. Folgendes:


1. Ich habe hier eine High Power LED, die angegeben ist mit:

● Wattage: 10W
● Voltage: DC 9 - 12V
● Forward current: 1050mA

Rechne ich mit 12 * 1.05, komme ich aber auf 12.6W Wie kommen die dann 
auf 10W? Meinen die, man darf die auf 12W dann aber nur mit ~830ma 
betreiben?



2. Angenommen ich würde die LED an ein Netzteil anschliessen, was 12V 
und 2A liefert. Dann saugt sich ja die LED so viel sie kann, oder? Also 
1050ma.



3. Ich weiß, dass man normalerweisse eine KSQ benutzt, welche man dann 
auf x ma einstellt. Könnte ich da aber auch ein Schaltnetzteil nehmen, 
und die milliampere irgendwie per simpler Schaltung regeln? Also nicht 
flexibel regelbar, sondern eine schaltung machen, die dann fix z.B 12V 
350ma abgibt?


Danke & Gruß,
Tom

von Samuel C. (neoexacun)


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1. Mit 9V*1,050A kommt man auf 9,45W. Der angebebene Spannungsbereich 
ist nicht als flexible Eingangsspannungs zu sehen, sondern als der 
typische Bereich, in dem die Normspannung der LED liegt. DIe Spannung 
bei der die LED 1050mA zieht liegt also zwischen 9 und 12V.

2. Wenn ihre Flussspannung bei 12V liegt, dann zieht sie bei 12V 1050mA. 
Liegt ihre Flussspannung niedriger, zieht sie mehr. Und die 
Flussspannung liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit tiefer. Aus diesem 
Grund schließt man LEDs auch nicht direkt an eine Spannungsgeregeltes 
Netzteil an.

3. Die simple Schaltung heißt Widerstand. Dafür musst du allerdings die 
Flussspannung der LED und die genaue Spannung des Netzteils ermitteln. 
Außerdem verändert sich die Flussspannung der LED mit der Temperatur der 
selben. Aus diesem Grund ist es anzuraten, HP-LEDs mit KSQs zu 
betreiben.


Das sind übrigens alles LED-Grundlagen, die du locker selber hättest 
herausfinden können.

von Tom K. (massefehler)


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Hallo,

Vielen Dank für die Antworten. Ich habe bereits einiges gelesen, aber 
diese drei Fragen blieben dennoch für mich übrig.

Wenn ich das also richtig sehe, und die 10W und die 1050ma stimmen, dann 
müsste die Flussspannung doch theoretisch im Bereich um 9.52V liegen, 
oder?

Würde mein Netzteil nun tatsächlich konstannt 12V bringen, müsste ich 
quasi einen 2,36 Ohm Widerstand nehmen (bzw. halt den nächsten) und der 
müsste mind. 2.6W abkönnen um die 12V zu benutzen.

Nur, wie berechne ich das, wenn ich z.B nur 300ma nutzen möchte? Da steh 
ich grad auf dem Schlauch. Wäre das dann 8.66 Ohm der 0.74W aushalten 
muss? Oder rechne ich völlig verkehrt?

Also in Kurzform (300ma angepeilt):

1. Netzteil messen wie viel V exakt rauskommt
-> Nehmen wir an, es sind exakt 12V
2. LED anschliessen mit Poti und Amperemeter
3. Von 0 langsam hochdrehen bis das Amperemeter an der LED 1050ma 
anzeigt
4. Spannung abmessen am Poti
-> Gehen wir hier mal davon aus, dass es 9.67V sind
5. Rechnen:

   12 - 9.67 = 2.33
   2.33 / 0.3 = 7.76
   2.33 * 0.3 = 0.7

Wenn ich also einen 7.76 Ohm Widerstand, der mind. 0.7W aushält an die 
LED pappe und mein Netzteil anschlisse, dann läuft die LED mit 300ma?

Sorry wenn das falsch ist, oder doof klingt, aber ich wills nur 
verstanden haben.

von Samuel C. (neoexacun)


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Ja, so passt das.

Allerdings brauchst du in dem Fall ein ziemlich fettes Poti, weil das 
ziemlich Leistung umsetzen können muss. Außerdem ist der Stromanstieg im 
Bereich der Flussspannung recht hoch, da muss man also vorsichtig sein.

von Horst (Gast)


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von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Du solltest die Flussspannung nicht einfach aus Leistung und Strom 
errechnen. Denn dieser Theoretische Wert entspricht mit sehr hoher 
Wahrscheinlichkeit nicht dem realen Wert. LED's unterliegen starken 
Streuungen und wie bereits gesagt hängt die Spannung auch von der 
Temperatur ab.

Wenn die LED wärmer wird, steigt der Strom. Wenn der Strom steigt, wird 
die LED wärmer. Die LED wird sich selbst zerstören.

Der einzige Effekt, der dem ein bisschen entgegen wirkt ist, dass die 
Wärmeableitung an die Umgebungsluft besser wird, je heißer die LED wird. 
Aber in der Praxis reicht das nicht aus, um den Selbstzerstörungseffekt 
zuverlässig zu verhindern.

Weiterhin solltest du bedenken, dass wenn die LED aufgrund von 
Materialstreuungen nur ein paar hundert Millivolt weniger Flussspannung 
hat, als du berechnet hast, wird ein viel zu hoher Strom fließen.

Beispiel:
(12V - 9,52V) / 1,050A = 2,36Ω

Das hast du selbst korrekt berechnet. Und nun tun wir mal so, als ob die 
LED tatsächlich 500mV weniger hätte, was gar nicht unrealistisch ist.

(12V - 9,02V) / 2,36Ω = 1,262A
1,262A * 9,02V = 11,38W

Damit wird die LED bereits zu etwa 10% überlastet, was zu überhöhter 
Temperatur führt, was wiederum die Flussspannung senkt, was zu noch mehr 
Überlast führt ...

Eine einfache Regelung mit Widerstand macht nur Sinn, wenn man trotz 
Temperatur und Streuungen niemals in den Bereich der Überlast gerät. 
Also wenn man die LED bewusst unterhalb der maximalen Leistung betreibt 
- was generell keine schlechte Idee ist. Sie hält dann auch erheblich 
länger.

von Wolfgang A. (Gast)


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Tom K. schrieb:
> Dann saugt sich ja die LED so viel sie kann, oder? Also 1050ma.

Nicht der Strom, den die LED "saugt", ist durch deinen ausgerechneten 
Wert begrenzt, sondern das (Über-)leben der LED. Der Strom kann durchaus 
weiter steigen, wenn du ihn nicht durch eine Regelung o.ä. begrenzt.
Aber dafür wäre mir - ehrlich gesagt - so eine LED zu schade.

Jedes kleine DC/DC-Wandlermodul z.B. mit LM2596 für <1€ läßt sich mit 
wenigen Handgriffen zu einer KSQ umbauen. Nicht perfekt, weil am dafür 
benötigten Widerstand typisch 1.23V, i.e. etwas über 1W Verlustleistung 
entstehen, aber allemal tauglicher als ein niederohmiges, teures 
Hochlastpoti direkt in Serie zur LED.

Warum also irgendwelche Experimente mit Potis, die den Strom nur 
schlecht regeln, jedenfalls bei nur 12V Eingangsspannung, und ein 
Vielfaches von einer brauchbaren KSQ kosten?

von Harald W. (wilhelms)


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Tom K. schrieb:

> 3. Ich weiß, dass man normalerweisse eine KSQ benutzt, welche man dann
> auf x ma einstellt. Könnte ich da aber auch ein Schaltnetzteil nehmen,
> und die milliampere irgendwie per simpler Schaltung regeln?

Das ist dann aber auch eine KSQ.
Dein Problem liegt vermutlich im Grundverständnis der Funktionsweise
einer LED. Während man z.B. eine Glühlampe mit einer festen Spannung
betreibt und sich der Strom "ergibt", wird eine LED mit einem festen
Strom betrieben und die Spannung "ergibt" sich. Die sich ergebende
Spannung ist dabei, je nach LED unterschiedlich und verändert sich
auch bei einem einzelnen Exemplar. Deshalb sind Rechnungen mit zwei
Stellen hinter dem Kommma von vornherein sinnlos.

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Tom K. schrieb:
> 2. Angenommen ich würde die LED an ein Netzteil anschliessen, was 12V
> und 2A liefert. Dann saugt sich ja die LED so viel sie kann, oder? Also
> 1050ma.

Das ist die Schaltung, mit der Indianer telefonieren.

Warum sträubst du dich gegen eine KSQ?
Vorwiderstände mit ihren Daumenrechnungen: Rote Led, 20mA, 2V = 150Ω 
Vorwiderstand an 5V taugen nicht für High Power. KSQs gibt es zufällig 
genau passend auch für deine Led. Sogar mit PWM-Eingang zum Dimmen. Und 
die Welt kostet das nicht.

Tom K. schrieb:
> 2. LED anschliessen mit Poti und Amperemeter

Daß das Poti dafür wie ein Toaster auszusehen hat, ist dir klar?

von Tom K. (massefehler)


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Hmm...vieleicht ist es wirklich besser, eine kleine KSQ zu benutzen. Mir 
gings primär aber eher ums Verständnis.

Bin über günstige Mini-KSQ's gestolpert, eventuell taugen die ja was:

Ebay-Artikel Nr. 351581459135

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Laut Datenblatt des Chips liefert die Schaltung einen pulsierenden 
Strom. Die Leitungen zu den LED's werden sehr starke elektromagnetische 
Störfelder abstrahlen.

Verwende dieses Produkt nur, wenn die Leitungen zu den LED's insgesamt 
sehr kurz sind (<10cm). Sicher willst du nicht den Entstördienst der 
Bundesnetzagentur bezahlen.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Die Leitungen zu den LED's werden sehr starke elektromagnetische
> Störfelder abstrahlen.

Für starke Störungen müsste dort ein kräftiger Wechselstrom fließen. 
Kannst du mal erklären, wie der durch die Induktivität der Spule 
durchkommen soll?

von Alex (Gast)


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Samuel C. schrieb:
> 3. Die simple Schaltung heißt Widerstand. Dafür musst du allerdings die
> Flussspannung der LED und die genaue Spannung des Netzteils ermitteln.
> Außerdem verändert sich die Flussspannung der LED mit der Temperatur der
> selben. Aus diesem Grund ist es anzuraten, HP-LEDs mit KSQs zu
> betreiben.

LEDs unterliegen außerdem auch einer Alterung, deshalb ist eine 
Spannungssteuerung nicht ratsam - auch, wenn am Anfang alles gut 
funktioniert.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Für starke Störungen müsste dort ein kräftiger Wechselstrom fließen.

Die praktische Erfahrung sagt mir, dass ein stark pulsierender 
Gleichstrom fließt, der Radio und Fernsehempfang in unmittelbarer Nähe 
stört.

Hier kannst du das mitsamt Oszillogramm nachlesen, habe ich gerade für 
Dich gefunden: http://www.elektronik-labor.de/Notizen/555powerLED.html

EMV Technisch sind besonders die "Ecken" oben und unten, sowie die Peaks 
in deren Nähe problematisch.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Stefan U. schrieb:
>> Die Leitungen zu den LED's werden sehr starke elektromagnetische
>> Störfelder abstrahlen.

Ich habe eine Leuchte mit 3 COB in Reihe = ca. 30 V aufgebaut, gespeist 
aus einem China-Wandler mit Konstantstrom um 240 mA. So konnte die nicht 
in Betrieb, das Ding hört man überall :-(

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