Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromspiegel für ~200mA - so okay?


von Frickler (Gast)


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Hallo Leute,

Ich will den Strom einer Stromquelle (600mA LED-Treiber) annähernd 
dritteln, da ich drei LED-Strings parallel an einem Treiber betreiben 
möchte.

Die drei Strings sehen so aus:
2x identische Strings bestehend aus 3x warm weiß, 2x kalt weiß, 1x tief 
rot (Vf total  max. 17,6V)
1x 3x warm weiß, 3x kalt weiß (Vf total max. 18,1V)

Und ja, das ganze ist ein Licht für Pflanzen welches ich für die 
Vorzucht von einigen lichtintensiven Saaten brauche (ich habe zu wenige 
Südfenster - und die die ich habe, darf ich aus WAF Gründen nicht mit 
meinen Anzuchten verwenden).

Ich habe relativ aktuelle Arbeiten gelesen in denen mittlerweile von 
diesen Pinken bzw. rot/blau Strahlern abgeraten wird und statt dessen 
auf fast Handelsübliche weiße Lichtfarben zurückgegriffen wird - mit 
Ergänzung an 660nm Quellen. So ist meine Mischung entstanden, die jetzt 
in "gefrickelter" Version schon einige Salatköpfe erfolgreich groß 
gezogen hat. Irgend welche Dimmungen der einzelnen Farben brauche ich 
auch nicht, da die Intensität der Farben entsprechend der Anzahl durch 
die LEDs ausgelegt ist. - Also keine Fancy-Dimming-Bluetoth-Internet_4.0 
Funktionen ;)

Zurück zum Thema!
Die gängigen Panels sind mir zu teuer, in fragwürdiger Qualität (für 
ihren Preis), viel zu Funktionsreich (und damit überteuert), fragwürdige 
Thermal-Designs oder einfach nicht zu bekommen. Daher habe ich mir 
einfach selber meine LED Strings aus 1W Emittern zusammen gestellt.
Ich habe jetzt schon diverse dieser Strings zusammen geömmelt. 6S Alu 
Streifen PCBs für 1W Emitter kann man auch für ein paar Zent kaufen, die 
weißen (3000k/6500k) LEDs gibt es im hunderter Pack für je knapp 6€, für 
50x 660nm habe ich knapp 8€ bezahlt. Für einen riesigen Batzen an 
Material und ein paar Stunden am Wochenende gefrickel habe ich so 
weniger als 25€ bezahlt. Für ein paar Versuche kein kostspieliges 
Experiment.

Da ich den 1W Emiter zwar auf Alu PCBs löte und diese auf einen 
Kühlkörper schraube, aber der Thermal Slug nicht anlöten kann (hab 
keinen Reflow Ofen) sondern "nur" mit etwas Wärmeleitpaste benetze 
möchte ich den Strom nicht zu hoch beaufschlagen. So 200mA habe ich 
jetzt einige Wochen mit einem einstellbaren Schaltnetzteil erprobt und 
für gut befunden. Auch sagte das Luxmeter bei steigendem Strom nur eine 
deutlich flachere steigende Lichtausbeute. Bei weniger Strom brauche ich 
mehr LEDs, bei mehr zwar weniger LEDs aber dafür mehr Kühlung und die 
Effizienz würde auch runter gehen.
Auch habe ich noch einige LDD-600 Treiber von Meanwell, die ich gerne 
weiter verwenden möchte. Da der Strom der einzelnen Strings sich um max. 
0,5V (Worst Case) unterscheidet (selbst bei ungleicher Mischbestückung) 
sollte ein Stromspiegel dazu dienen, den Strom auf ~200mA zu splitten. 
Ich selektiere die Strings vor, so das ich immer das Optimum (kleinste 
Differenz) rausholen kann.

Der Stromspiegel besteht aus drei BD139 NPNs (wie im Screenshot zu 
sehen*) und drei 0,22Ohm Widerständen. Die Transis hab ich beidseitig 
mit Silikonwärmeleitpaste (der selben mit der ich auch das Themal Slug 
der LEDs setze) bestrichen und per M3x10 Schrauben verbunden um eine 
möglichst einheitliche Wärme hinzubekommen. Ich habe nicht den Anspruch 
auf 0,1mA Genauigkeit.
Funktionieren tut es, der Strom wird in den Strings schön aufgeteilt und 
liegt bei <5mA Differenz selbst bei unterschiedlichen Strings. Der 
Stromspiegel wird zwar etwas warm, was er ja auch muss wenn er 
ausgleicht, aber bleibt locker anfassbar und damit, so meine 
Interpretation, im sicheren Bereich. Und ja, ich weiß das die Transis 
nicht ideal thermisch gekoppelt sind, aber wie gesagt, es kommt mir 
nicht auf das µ an.

Die eigentlichen Fragen:
Ist das so Okay? Gibt es Verbesserungen? Welchen String sollte ich als 
Referenz benutzen?

* die jeweils zwei 1N400x sollen grob die 660nm Dioden ersetzten um so 
etwas Differenz zu haben

von Experte (Gast)


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Die Gegenkopplungswiderstände sind viel zu klein. Geh mit etwa 1 Volt an 
den Start, also 5 Ohm, bzw. 4,7 Ohm.

von Dieter (Gast)


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0.22Ohm x 0.2A ergibt rund 40mV.  Stimmt, es sollten mindestens 150mV 
abfallen, wegen der Streuung und Temperaturkoeffizienten von 2.x mV/K.

von MaWin (Gast)


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Frickler schrieb:
> Gibt es Verbesserungen

3 simple Widerstände in den LED Reihen tun es nicht ?

von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


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Der erste Zweig (D1-6,17) bestimmt den Strom in den anderen Zweigen. Da 
der hier aber nicht reproduzierbar bestimmt wird, ist er es in den 
anderen Zweigen auch nicht.
Wenn statt D1-6,17 ein Widerstand verbaut wäre, würde es funktionieren.

von Dieter (Gast)


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Das Schaltungsprinzip funktioniert schon. Kannst es ruhig im Simulator 
nachvollziehen und auch mal einen anderen BD Transistor verwenden um den 
Einfluss der Streuung, der mit groesserem Widerstan am Emitter kleiner 
wird, anzusehen.

von Michael M. (michaelm)


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Frickler schrieb:
> Ich will den Strom einer Stromquelle (600mA LED-Treiber) annähernd
> dritteln,

Warum baust du eine Stromquelle vor die Stromquelle, die selbst einen 
Zweig-Sollstrom fließen lässt und denselbigen in zwei Lastkreisen 
bestimmt?

Erschließt sich mir nicht...

von Frickler (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Warum baust du eine Stromquelle vor die Stromquelle, die selbst einen
> Zweig-Sollstrom fließen lässt und denselbigen in zwei Lastkreisen
> bestimmt?
>
> Erschließt sich mir nicht...

Hab ich vielleicht falsch ausgedrückt. Ich will den Strom in drei 
gleiche Teile zerlegen und jeweils damit einen anderen String betreiben.

Experte schrieb:
> Die Gegenkopplungswiderstände sind viel zu klein. Geh mit etwa 1 Volt an
> den Start, also 5 Ohm, bzw. 4,7 Ohm.

Dieter schrieb:
> 0.22Ohm x 0.2A ergibt rund 40mV.  Stimmt, es sollten mindestens 150mV
> abfallen, wegen der Streuung und Temperaturkoeffizienten von 2.x mV/K.

Vielen lieben Danke für die Erklärung, werde ich so umsetzen! Nur der 
Begrifflichkeit halber: Wo kommt die Angabe des Temperaturkoeffizienten 
her? Im DB des BD139 von ST steht dieser Wert nicht, oder?

MaWin schrieb:
> 3 simple Widerstände in den LED Reihen tun es nicht ?

Ich dachte, da meine Strings unterschiedlich bestückt sind, wäre das 
keine gute Idee

von minifloat (Gast)


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Frickler schrieb:
> Im DB des BD139 von ST steht dieser Wert nicht, oder

Boltzmann-Konstante mal absolute Temperatur.
mfg mf

von Michael M. (michaelm)


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Frickler schrieb:
> Hab ich vielleicht falsch ausgedrückt. Ich will den Strom in drei
> gleiche Teile zerlegen und jeweils damit einen anderen String betreiben.

In deiner Spice-Schaltung hast du als Quelle eine STROMquelle eingebaut.
Also ist SQ hinter SQ... :-/

Die SPANNUNGSquelle, die diese SQ versorgt, sieht man erst garnicht, ist 
aber in der Realität doch auch da..?!

von c r (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Die SPANNUNGSquelle, die diese SQ versorgt, sieht man erst garnicht, ist
> aber in der Realität doch auch da..?!

Dachte ich auch, aber Eröffnungspost:

Frickler schrieb:
> Ich will den Strom einer Stromquelle (600mA LED-Treiber) annähernd
> dritteln,

Da ist also tatsächlich eine Stromquelle, die Frage ist, ob diese 
überhaupt noch verwendet werden sollte oder ob man den Stromspiegel 
nutzen sollte um die 200mA pro Strang einzuprägen

von Georg M. (g_m)


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Frickler schrieb:
> 1x tief rot

Rot allein? Wäre es zusammen mit Blau nicht besser?

https://www.420magazine.com/gallery/data/500/IMG_29858.JPG

von Frickler (Gast)


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c r schrieb:
> Frickler schrieb:
>> Ich will den Strom einer Stromquelle (600mA LED-Treiber) annähernd
>> dritteln,
>
> Da ist also tatsächlich eine Stromquelle, die Frage ist, ob diese
> überhaupt noch verwendet werden sollte oder ob man den Stromspiegel
> nutzen sollte um die 200mA pro Strang einzuprägen

Ja, es sind 600mA Stromquellen (LED-Konstantstrom-Treiber: Meanwell 
LDD-600L). Und ich benutze den Stromspiegel um den Strom möglicht 
gleichförmig für drei stränge aufzuteilen.

von Ek13 (Gast)


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> MaWin schrieb:
> 3 simple Widerstände in den LED Reihen tun es nicht ?
>
> Ich dachte, da meine Strings unterschiedlich bestückt sind, wäre das
> keine gute Idee

Nimm einfach 3 Widerstände z.B. 22 Ohm/2W, und fertig.

von Frickler (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Rot allein? Wäre es zusammen mit Blau nicht besser?

Jein - denn das habe ich zur genüge! Seh dir das Spektrum einer 
kalt-weißen LED mal an. Exemplarisch mal z.B. dieses: 
https://www.cree.com/led-components/media/documents/dsXPG3.pdf Seite 16

Da sieht man schön einen ordentlichen Peak bei 440-450nm (also 
königsblau) wenn es die kühleren Farben sind.
Bei warmen weiß ist das nicht ganz so ausgeprägt - dafür strahlen sie 
dann mehr im grün/gelb/orange, fallen dann aber schnell bei rot ab. 
Darum noch ergänzend 660nm um da wieder etwas mehr zu haben. Die 
Mischung macht es. Aber wie gesagt, ich benutze es zur Anzucht, also 
keine Fruchtbildung! Da kann das Spektrum wieder ein anderes sein.

von Lurchi (Gast)


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Das Schaltungsprinzip passt schon, die Widerstände sind aber für 200 mA 
etwas klein, bzw. benötigen gut gekoppelte und gepaarte Transistoren. 
0.5 oder 1 Ohms sollten besser passen. Der "referenz" String sollte eine 
eher etwas höhere Spannung haben, jedenfalls nicht deutlich weniger als 
die anderen.

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