Hallo liebe Foren-Nutzer,
ich bin aufgrund meines neusten Projektes seit einigen Tagen hier im
Forum stiller Leser und konnte auch schon diverse offene Fragen selbst
beantworten, will nun aber doch mal eine spezifische Meinung zu meinem
Vorgehen.
Bei meinem Projekt handelt es sich um einen Ringblitz-Selbstbau für
meine Kamera. Dafür will ich etwa 20 High Power COB-LEDs auf einem
Aluminiumring installieren und diese wegen der Mobilität mit
18650er-Li-Ion 3S Akkus (an der Schnellwechselplatte der DSLR montiert)
betreiben. Ich würde hier wegen Gewicht und Handling eine geringere
Kapazität eines 1P-Packs gegenüber z.B. 3S2P in Kauf nehmen und
stattdessen Ersatzakkus im Rucksack mitführen und bei Bedarf wechseln.
Bei den LEDs handelt es sich um übliche 10W-COB-LEDs (9-12V), die ich
allerdings wegen Wärme und Stromfluss nur mit maximal etwa 1/4 der
Leistung (150-200mA) Betreiben wollte. Das Ganze soll in irgendeiner Art
und Weise über einen Potentiometer zusätzlich dimmbar sein. PWM würde
ich gerne ausschließen, da es bei Film- und Fotoaufnahmen zu eventuellen
Flimmern kommen könnte.
Meine Ursprüngliche Idee war mit Akkus im 3S Verbund und einem
Boost-Converter die Spannung auf etwa 25V anheben und dann mit einem
LM317 eine Konstantstromquelle für die LEDs einzurichten. Die LEDs
würden dann zwei in Reihe geschaltet und zehn parallele Reihen an dem
LM317 hängen und bei 150mA genau auf den Designwert des LM von 1,5A
kommen (Wäre dann selbstverständlich mit Kühlkörper betrieben).
Nachdem ich einige Beiträge gelesen habe, bin ich von dieser Idee aber
wieder etwas weggekommen, da immer wieder angemerkt wird, dass
Parallelschaltung auch bei KSQ nicht unbedingt zu empfehlen ist
(Eventuell mit niederohmigen Vorwiderstand in jeder Reihe lösbar???).
Außerdem würde der LM wohl auch nicht die energieeffizienteste Lösung
sein.
Momentan tendiere ich dazu eine Konstantstromquelle mittels Transistor
zu bauen. Das würde ich dann mit dem Boost-Konverter und wieder zwei
LEDs in Reihe aufbauen, aber natürlich jede Reihe mit eigenem
Transistor. Das ist nur leider auch nicht die schlankeste Lösung, da ich
dann zehn Transisotren bräuchte inklusive der nötigen Widerstände.
Alternativ auch ohne Booster, aber dann sind es eben mehr Bauteile. Das
alles würde ich natürlich gerne auf der Rückseite meines Aluminiumrings
auf eine kleine Lochrasterplatte installieren und dann wären weniger
Komponenten eben vorteilhaft (Es soll zusätzlich auch noch eine sehr
einfache Ladestandsanzeige des Akkus mit drauf).
Deshalb frage ich mich nun, ob es nicht vielleicht sogar die beste und
einfachste Lösung wäre, die LEDs mit einem simplen Vorwiderstand in
jeder Reihe zu betreiben und der Parallelschaltung noch einen Poti vorne
dranzuhängen, dass es dimmbar wird. Des Weiteren hätte ich bei dieser
Variante nicht den Boost-Converter, der ja bekanntlich den Strom
antiproportional zur Spannung erhöht und somit die Akkus zusätzlich
belastet. Allerdings sinkt dann auch die Spannung bei niedrigem
Akkustand und dementsprechend ist die Lichtausbeute nicht konstant.
Ich wäre über kurze Statements zu den drei Varianten, sowie zu möglichen
Alternativen sehr dankbar.
Hoffe es sind alle nötigen Informationen vorhanden.
Liebe Grüße
Hobi
Hobi schrieb:> Bei meinem Projekt handelt es sich um einen Ringblitz-Selbstbau für> meine Kamera. Dafür will ich etwa 20 High Power COB-LEDs auf einem> Bei den LEDs handelt es sich um übliche 10W-COB-LEDs (9-12V), die ich> allerdings wegen Wärme und Stromfluss nur mit maximal etwa 1/4 der> Leistung (150-200mA) Betreiben wollte.
Wieso? Ein LED-Blitz hart so schon nicht so wahnsinnig viel Leistung im
Verhältnis zu einem Röhrenblitz. Außerdem ist die mittlere
Verlustleistung im Blitzbetrieb gering, da kann man 100% fahren.
Rechne doch einfach mal die mittlere Verlustleistung aus.
Pmittel = Pnom * Tastverhältnis.
Tastverhältnis = Pulsbreite / Periodendauer.
Bei 10ms Blitz mit 1s Periodendauer ist das 1% . . .
Und 10ms sind eher zu lang für einen Blitz.
> Das Ganze soll in irgendeiner Art> und Weise über einen Potentiometer zusätzlich dimmbar sein. PWM würde> ich gerne ausschließen, da es bei Film- und Fotoaufnahmen zu eventuellen> Flimmern kommen könnte.
Kein Problem.
> Meine Ursprüngliche Idee war mit Akkus im 3S Verbund und einem> Boost-Converter die Spannung auf etwa 25V anheben und dann mit einem> LM317 eine Konstantstromquelle für die LEDs einzurichten.
Ohje ;-)
Die LEDs
> würden dann zwei in Reihe geschaltet und zehn parallele Reihen an dem> LM317 hängen und bei 150mA genau auf den Designwert des LM von 1,5A> kommen (Wäre dann selbstverständlich mit Kühlkörper betrieben).
Ohje die 2.
> Nachdem ich einige Beiträge gelesen habe, bin ich von dieser Idee aber> wieder etwas weggekommen, da immer wieder angemerkt wird, dass> Parallelschaltung auch bei KSQ nicht unbedingt zu empfehlen ist
In der Tat.
> (Eventuell mit niederohmigen Vorwiderstand in jeder Reihe lösbar???).
Ja, aber dann wird es wieder Murks bzw. die Effizienz sinkt. Und die ist
gerade bei Batteriebetrieb wichtig.
> Außerdem würde der LM wohl auch nicht die energieeffizienteste Lösung> sein.
AHA!
> Momentan tendiere ich dazu eine Konstantstromquelle mittels Transistor> zu bauen.
Gibt es alles schon fertig integriert.
> Das würde ich dann mit dem Boost-Konverter und wieder zwei> LEDs in Reihe aufbauen, aber natürlich jede Reihe mit eigenem> Transistor. Das ist nur leider auch nicht die schlankeste Lösung, da ich> dann zehn Transisotren bräuchte inklusive der nötigen Widerstände.
Ach herje. Wie schrecklich!
> Deshalb frage ich mich nun, ob es nicht vielleicht sogar die beste und> einfachste Lösung wäre, die LEDs mit einem simplen Vorwiderstand in> jeder Reihe zu betreiben und der Parallelschaltung noch einen Poti vorne> dranzuhängen, dass es dimmbar wird.
NEIN!
> Des Weiteren hätte ich bei dieser> Variante nicht den Boost-Converter, der ja bekanntlich den Strom> antiproportional zur Spannung erhöht und somit die Akkus zusätzlich> belastet.
Unsinn.
> Allerdings sinkt dann auch die Spannung bei niedrigem> Akkustand und dementsprechend ist die Lichtausbeute nicht konstant.
AHA!
> Ich wäre über kurze Statements zu den drei Varianten, sowie zu möglichen> Alternativen sehr dankbar.
DONE!
> Hoffe es sind alle nötigen Informationen vorhanden.
Nimm einen Step Up Schaltregler auf ca. 2x Flußspannung + ca. 3V. Dann
je 2 COB in Reihe und das Ganze dann 10x parallel. Jeder Strang bekommt
eine Konstantstromquelle in Form eines Bipolartransistors mit
Emitterwiderstand. Man kann sicher auch was fertiges mit 10 Kanälen
finden, da müßte ich jetzt aber erstmal suchen. TLC5940 & Co sind deine
Freunde. Da kann man mit einem Widerstand den Strom aller Kanäle
einstellen. Die ON/OFF Steuerung des Blitzes hängt man an das
BLANK-Signal. Bei diesem IC braucht es aber einen klitzekleinen
Mikrocontroller, welcher beim Einschalten den TLC5940 passend
konfiguriert.
So wird das was!
Falk B. schrieb:> Wieso? Ein LED-Blitz hart so schon nicht so wahnsinnig viel Leistung im> Verhältnis zu einem Röhrenblitz. Außerdem ist die mittlere> Verlustleistung im Blitzbetrieb gering, da kann man 100% fahren.
Das stimmt wenn man von richtigem Blitzbetrieb ausgeht. Ein Ringblitz
ist üblicherweise im Dauerbetrieb bei z.B. Videoaufnahmen im Einsatz.
Also mehr als Arbeitslicht statt Blitz.
>> Das würde ich dann mit dem Boost-Konverter und wieder zwei>> LEDs in Reihe aufbauen, aber natürlich jede Reihe mit eigenem>> Transistor. Das ist nur leider auch nicht die schlankeste Lösung, da ich>> dann zehn Transisotren bräuchte inklusive der nötigen Widerstände.>> Ach herje. Wie schrecklich!>> Nimm einen Step Up Schaltregler auf ca. 2x Flußspannung + ca. 3V. Dann> je 2 COB in Reihe und das Ganze dann 10x parallel. Jeder Strang bekommt> eine Konstantstromquelle in Form eines Bipolartransistors mit> Emitterwiderstand.
Hmm, irgendwie wiedersprechen sich deine Aussagen hier oder verstehe ich
das falsch? Du sagst meine Idee ist schrecklich und schlägst dann genau
das selbe vor?
>> Des Weiteren hätte ich bei dieser>> Variante nicht den Boost-Converter, der ja bekanntlich den Strom>> antiproportional zur Spannung erhöht und somit die Akkus zusätzlich>> belastet.>> Unsinn.
Kannst du genauer beschreiben wieso das Unsinn ist? Soweit ich weiß habe
ich bei zum Beispiel 10V IN und 20V OUT und 1A auf der Verbraucher Seite
2A Strom auf der Quellenseite. Etwaige Verluste ausgeschlossen
natürlich.
> TLC5940 & Co sind deine Freunde.
Danke, werde ich mir mal genauer anschauen.
Hobi schrieb:> Bei meinem Projekt handelt es sich um einen Ringblitz-Selbstbau für> meine Kamera. Dafür will ich etwa 20 High Power COB-LEDs auf einem> Aluminiumring installieren und diese wegen der Mobilität mit> 18650er-Li-Ion 3S Akkus (an der Schnellwechselplatte der DSLR montiert)> betreiben. Ich würde hier wegen Gewicht und Handling eine geringere> Kapazität eines 1P-Packs gegenüber z.B. 3S2P in Kauf nehmen und> stattdessen Ersatzakkus im Rucksack mitführen und bei Bedarf wechseln.> Bei den LEDs handelt es sich um übliche 10W-COB-LEDs (9-12V), die ich> allerdings wegen Wärme und Stromfluss nur mit maximal etwa 1/4 der> Leistung (150-200mA) Betreiben wollte. Das Ganze soll in irgendeiner Art> und Weise über einen Potentiometer zusätzlich dimmbar sein. PWM würde> ich gerne ausschließen, da es bei Film- und Fotoaufnahmen zu eventuellen> Flimmern kommen könnte.
Ein sehr unausgereifter Gedanke. Aus zwei Gründen:
1)Du willst viel Licht aber gleichzeitig möglichst wenig
Verlustleistung. Die Wahl von "üblichen 10W COBs", also minderwertiger
Ausschussware, ist da genau der falsche Ansatz. Dafür brauchst du
hochwertige LEDs von Cree, Samsung (LM301B als Bsp), Prolight Opto etc.
Diese erreichen Lichtausbeuten im Bereich von 150-220lm/W. Bei einem
kaltweißen Spektrum mit 80er Farbwiedergabe kommst du da auf 46-68%
Wirkungsgrad, da die LER für so ein Spektrum bei ~325 lm/W liegt. Bei
deiner Wahl kannst du froh sein, wenn du überhaupt die 30% erreichst.
WENN.
2)Das Spektrum von dem Billigskram wird grausam sein, im Bereich einer
Farbwiedergabe von 70 oder sogar drunter. Eine Farbwiedergabe von 80 mag
nicht all zu toll sein, aber schon ganz ordentlich. Mit Zugabe von 5-10%
der Strahlungsleistung durch 660nm LEDs hebst du es dabei leicht auf >90
an.
Genauer berechnen kannst du es hier:
https://www.lrc.rpi.edu/cscalculator/
Brauchst dafür aber die Spektren deiner weißen LEDs + 660nm LEDs + ihre
Strahlungsleistungen. Findest du alles in den Datenblätter, bzw. kannst
zurückrechnen was dir fehlt.
Hobi schrieb:> Das stimmt wenn man von richtigem Blitzbetrieb ausgeht. Ein Ringblitz> ist üblicherweise im Dauerbetrieb bei z.B. Videoaufnahmen im Einsatz.> Also mehr als Arbeitslicht statt Blitz.
Dann sollte man das auch so sagen!
>>> Das würde ich dann mit dem Boost-Konverter und wieder zwei>>> LEDs in Reihe aufbauen, aber natürlich jede Reihe mit eigenem>>> Transistor. Das ist nur leider auch nicht die schlankeste Lösung, da ich>>> dann zehn Transisotren bräuchte inklusive der nötigen Widerstände.>>>> Ach herje. Wie schrecklich!>>>> Nimm einen Step Up Schaltregler auf ca. 2x Flußspannung + ca. 3V. Dann>> je 2 COB in Reihe und das Ganze dann 10x parallel. Jeder Strang bekommt>> eine Konstantstromquelle in Form eines Bipolartransistors mit>> Emitterwiderstand.>> Hmm, irgendwie wiedersprechen sich deine Aussagen hier oder verstehe ich> das falsch? Du sagst meine Idee ist schrecklich und schlägst dann genau> das selbe vor?
Das "Wie schrecklich!" bezog sich auf dein Gejammer über 10 Transistoren
und Widerstände.
https://de.wikipedia.org/wiki/Ironie>>>> Des Weiteren hätte ich bei dieser>>> Variante nicht den Boost-Converter, der ja bekanntlich den Strom>>> antiproportional zur Spannung erhöht und somit die Akkus zusätzlich>>> belastet.>>>> Unsinn.>> Kannst du genauer beschreiben wieso das Unsinn ist?
Deine Beschreibung und unterschwelliges Gejammer über die Belastung der
Akkus durch den Boostconverter.
> Soweit ich weiß habe> ich bei zum Beispiel 10V IN und 20V OUT und 1A auf der Verbraucher Seite> 2A Strom auf der Quellenseite. Etwaige Verluste ausgeschlossen> natürlich.
Ja sicher, aber wo liegt das Problem? Auch ohne Schaltregler braucht man
für 20W am Ausgang mindestens 20W von der Batterie, in deinem Beispiel
als 10V * 2A. Ein guter Schaltregler hat 80-95% Wirkungsgrad.
>> TLC5940 & Co sind deine Freunde.>> Danke, werde ich mir mal genauer anschauen.
Es gibt noch viele andere Möglichkeiten, sicher auch welche ohne
Mikrocontroller. Trotzdem braucht man für 10 parallele LED-Stränge 10
einzelne Konstantstromquelle.
Hobi schrieb:> Des Weiteren hätte ich bei dieser> Variante nicht den Boost-Converter, der ja bekanntlich den Strom> antiproportional zur Spannung erhöht und somit die Akkus zusätzlich> belastet.
Da die Boostconverter einen recht guten Wirkungsgrad haben, spielt es
kaum eine Rolle, die benötigte Leistung ist ja dieselbe. Bei
Parallellschaltung sind die Verluste durch nötige Widerstände sogar
größer. Je mehr LEDs du in Reihe schalten kannst, umso weniger Verluste.
Bei einem StepUp-Wandler wie diesem
https://www.ebay.de/itm/3V-35V-100W-Adjustable-DC-DC-Step-up-Boost-Power-Voltage-Converter-Module/282623910920
mit max 35V könntest du jeweils 3 LEDs hintereinander schalten, also 3*6
oder 3*7. In jede Reihe einen relativ kleinen Widerstand zur
gleichmäßigen Stromverteilung. Mit einem kleinen Widerstand in der
gemeinsamen Masseleitung kannst du den Gesamtstrom in die Rückkopplung
des StepUps miteinbeziehen. Den Trimmer noch durch einen passenden
Widerstand plus richtiges Poti ersetzen und du hast, was du wünschst.
J. S. schrieb:
> Ein sehr unausgereifter Gedanke.
Vielen Dank für das Feedback! Da ich mich nicht im professionellen
Bereich bewege, sondern das mehr oder weniger eine kleine Spielerei von
mir auf Amateurniveau ist und ich die LEDs sowieso noch rumliegen habe,
wird es wahrscheinlich so klappen müssen und meinen Ansprüchen auch
Genüge tun.
Werde mir das trotzdem nochmal etwas genauer zu Gemüte führen.
Jobst Q. schrieb:
> Da die Boostconverter einen recht guten Wirkungsgrad haben, spielt es> kaum eine Rolle, die benötigte Leistung ist ja dieselbe.
Mir fällt auch grade auf, dass ich da beim Schreiben einen Denkfehler
drin hatte. Sigh! Bei den Akkus kommt so oder so der selbe Strom an. Ob
ich jetzt 1S, 2S oder 3S LEDs habe, verändert zwar den
Multiplikationsfaktor am Spannungswandler, aber dafür sind es auch
wieder ausgleichend eine um den selben Faktor reduzierte Anzahl
paralleler Reihen und damit niedrigerer Strom am OUT.
Jobst Q. schrieb:> Da die Boostconverter einen recht guten Wirkungsgrad haben...> Je mehr LEDs du in Reihe schalten kannst, umso weniger Verluste.
Nach meinem Kenntnisstand sinkt der Wirkungsgrad der üblichen
Boostconverter mit steigender Ausgangsspannung.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Jobst Q. schrieb:>> Da die Boostconverter einen recht guten Wirkungsgrad haben...>> Je mehr LEDs du in Reihe schalten kannst, umso weniger Verluste.>> Nach meinem Kenntnisstand sinkt der Wirkungsgrad der üblichen> Boostconverter mit steigender Ausgangsspannung.
Damit hast du recht, aber ich schätze, dass der Unterschied im
Wirkungsgrad die Vorteile der Reihenschaltung durch weniger Widerstände
bei weitem nicht aufwiegt.
Für den StepUp spricht auch die Dimmbarkeit über ein einfaches Poti.
Hobi schrieb:> J. S. schrieb:>> Ein sehr unausgereifter Gedanke.>> Vielen Dank für das Feedback! Da ich mich nicht im professionellen> Bereich bewege, sondern das mehr oder weniger eine kleine Spielerei von> mir auf Amateurniveau ist und ich die LEDs sowieso noch rumliegen habe,> wird es wahrscheinlich so klappen müssen und meinen Ansprüchen auch> Genüge tun.
Musst du selber sehen. Aber wie ich deinen Angaben entnehme, soll es ja
schon ein etwas aufwändigeres Projekt werden. Nicht nur ein einfaches
Licht im Schuppen oder so. Der Aufwand für bessere LEDs sticht da doch
gar nicht so heraus.
Wirklich viel kosten die von mir erwähnten LEDs auch nicht und haben im
Vergleich dazu wie gesagt überragende Werte. Die Sache mit der
Lichtmenge kann man ja teilweise durch Tricksen ausgleichen, indem man
länger belichtet etc.
Wird aber am Ende trotzdem ein zusätzlicher Aufwand und dazu kommt auch
wie gesagt die Farbwiedergabe. Und diese ist ja bei Foto- und
Videoaufnahmen besonders wichtig. Bei Blau- und Grüntönen kommt man mit
kaltweißen LEDs mit <70er Farbwiedergabe noch gut hin, weil dort ja die
Emissionsmaxima liegen. Bei allen anderen Farben, speziell >600nm
bekommt man aber üble Farbverfälschungen. Kann man natürlich auch mit
Photoshop etc. ausgleichen, was aber nur begrenzt funktioniert bzw.
wieder einen Aufwand darstellt.
