Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-Down Converter oder Widerstand für Beleuchtung?


von Simon (Gast)


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Guten Abend,

Ich bastele an einer Beleuchtung für mein Office-Aquarium. Dabei gehts 
rein um optische Zwecke und soll mit Akkus betrieben werden.

Dabei hab ich mich für 18650 Akkus entschieden. Diese liefern 3,7V und 
3500mAh.

Zunächst wollte ich diese Akkus per Solarmodul laden, das dürfte aber 
wieder wegfallen, da es mit den Solarpanelen die ich derzeit habe nicht 
funktioniert. Diese liefern mir lediglich 5mA Strom, bei 4.2 Volt. Bevor 
ich davon ganz weggehe werd ich mir den Strom noch einmal ansehen bei 
voller Sonne, heute wars eher bewölkt. Egal, auf dem Lademodul ist eine 
USB Schnittstelle über die ich problemlos die Akkus laden kann.

Mit dem Lademodul, im Anhang der blaue Kasten, lade ich die 18650er auf.

Laut Produktbeschreibung auf Amazon hat dieses Modul folgende
Spezifikationen:

Eingabeschnittstelle: Micro USB
Eingangsspannung: 5V
Ladeschlussspannung: 4,2 V ± 1%
Maximaler Ladestrom: 1000mA
Batterieüberentladungsschutzspannung: 2,5 V
Batterie-Überstromschutzstrom: 3A
Artikelgröße: Ca. 26 x 17 mm

Verbindung:
IN +: Stromeingang 5V
IN-: Stromeingang 5V
B +: Lithiumbatterie +
B-: Lithiumbatterie -
OUT +: Laden +
OUT-: Laden -


Betrieben werden sollen insgesamt 4 LEDs, welche bei 3V rund 50mA Strom 
ziehen. Von den 18650er hab ich insgesamt 3 Stück.

Jetzt zu meiner eigentlichen Frage:

Ich bekomm vom 18650er 3,7 Volt, die könnte ich theoretisch auch auf die 
LEDs loslassen, nur bräuchte ich dann einen Kühlkörper und darauf hab 
ich wenig Bock. Daher müssen irgendwie 0,7Volt weg.
Ich dachte zunächst an einen Step Down Converter, nur find ich da keinen 
der mit einem Spannungsunterschied von nur 0,7V klar kommt.
Dann bliebe nur noch ein Widerstand oder eine Diode.
Oder gäbe es da noch eine andere, eventuell sauberere Lösung?

Achja, An und Abschalten soll man das ganze auch noch können. Da werd 
ich entweder einen Kippschalter verwenden oder per Arduino einen 
Transistor als Schalter verwenden und mit Zeitschalter arbeiten. Aber 
zuerst soll einmal die LED leuchten und das Gehäuse fertig gedruckt 
werden. :)

Vielen Dank schonmal für euren Input und bitte lacht nicht über meine 
Paint-Künste. :)

LG
Simon

von Stefan F. (Gast)


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Dein Ansatz, die Leuchtdioden parallel zu schalten und dann auch noch 
ohne Strombegrenzung ist schon doppelter Käse.

LEDs schaltet man entweder in Reihe an eine gemeinsame 
Konstantstromquelle oder Parallel, dann braucht aber jede LED ihre 
eigene Konstantstromquelle.

Dein Ansatz mit den 0,7V ist grundsätzlich falsch. Das kann so nicht 
funktionieren, weil sich die Betriebsspannung der LEDs verringert, wenn 
sie warm werden.

Außerdem ist noch lange nicht jeder Spannungsregler für Solarzellen 
geeignet. Wenn das nicht ausdrücklich in der Produktbeschreibung steht, 
dann kannst du davon ausgehen, dass es nicht geht.

von Simon (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dein Ansatz, die Leuchtdioden parallel zu schalten und dann auch
> noch
> ohne Strombegrenzung ist schon doppelter Käse.
>
> LEDs schaltet man entweder in Reihe an eine gemeinsame
> Konstantstromquelle oder Parallel, dann braucht aber jede LED ihre
> eigene Konstantstromquelle.
>
> Dein Ansatz mit den 0,7V ist grundsätzlich falsch. Das kann so nicht
> funktionieren, weil sich die Betriebsspannung der LEDs verringert, wenn
> sie warm werden.
>
> Außerdem ist noch lange nicht jeder Spannungsregler für Solarzellen
> geeignet. Wenn das nicht ausdrücklich in der Produktbeschreibung steht,
> dann kannst du davon ausgehen, dass es nicht geht.

Ich hab nur die 3,7V zur Verfügung, daher die Idee mit dem parallel 
schalten der Leds.

Die Leds werden ab 3,2V merkbar warm. Hatte die bereits über 30 min auf 
3Volt hängen mit Temperatur- und Strommessung. Die Temperatur stieg 
während dieser Zeit nicht weiter an.

Zum Laderegler: Der soll primär für die Akkus sein.

von Simon (Gast)


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Dann eher die 3,7V vom 18650er mit Step Up Converter auf 6V erhöhen, 
eine UBE Konstantsromquelle zusammenlöten und die zwei Leds in Serie 
schalten, oder überseh ich da etwas?

von Hilflos (Gast)


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Simon schrieb:
> Ladeschlussspannung: 4,2 V ± 1%

Dann hast eh 4,2 - 3,7 Volt. Ob sich ein Step-Down-Spannungsregler 
ausgeht, kannst nur praktisch überprüfen. Das KANN ,oder kann sich auch 
nicht, ausgehen.

> bei 3V rund 50mA Strom
kannst auch bei 2,8V betreiben, wenn nicht hell genug, eben mehrere. 
Wieviel Strom die Lämpchen bei 2,8V ziehen, mußt MESSEN. Je niedriger 
die Spannung, desto geringer die Stromaufnahme  UND  Je höher die 
Temperatur desto höher die Stromaufnahme. Ich bin aber auch -entgegen 
Stefanus- kein Anhänger der Konstantstromtheorie, wenn es sich um ein 
paar billige, leicht auswechselbare, Beleuchtungskörper handelt. Wenn 
keine Spannung da ist, dann kann da auch kein Strom sein, ist ein alter 
Hut, den kann man drehen und wenden wie man will.

Das Dumme ist nur, daß diese Mini-Lämpchen hell werden wie die nackte 
Sonne, wenn du sie richtig raufdrehst, bis sie platzen . Und das tut man 
gern . Das solltest vermeiden.

Kühlkörper k ö n n t e n eine Alternative sein.

von Hilflos (Gast)


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Simon schrieb:
> Step Up Converter

Wieviel Aufwand willst treiben?
Für dieses viele Geld kriegst -einen ganzen Sack- dieser Lämpchen.
Soll ja eine Effektbeleuchtung werden ? Starte mal bei 2,5-2,6V und 
drehe in 0,05 V-Schritten hoch, der Strom steigt dabei (fast) 
exponentiell an. Vielleicht gefallen dir 10 'Leuchtkäfer' deutlich 
besser als 1 helle Sonne?
In diesem Sinne...

von MaWin (Gast)


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Simon schrieb:
> Ich bekomm vom 18650er 3,7 Volt, die könnte ich theoretisch auch auf die
> LEDs loslassen, nur bräuchte ich dann einen Kühlkörper und darauf hab
> ich wenig Bock

Dir fehlen offenkundig (noch) alle Grundlagen über die Verwendung von 
LEDs. Und von Solarzellen ebenfalls.

Nein, man schaltet sie nicht direkt an eine Spannungsquelle, weder von 
4.2 auf 2.5V während der Entladung absinkende Akkuspannung noch 
geregelte 3V Schaltreglerspannung.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

Nein, man schaltet eine Solarzelle nicht an den 5V Eingang eines LiIo 
Ladechips aus einem PowerBrick, sondern nutzt direkt am Akku einen 
Solarladeregler.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Da es nur um Lichtpunkte als Effekt geht, stört wohl nicht, dass aus 4 
LEDs a 50mA kaum Licht kommt. Da du 3 Akkus hast, gibt es 2 
Möglichkeiten: alle parallel für 2.5-4.2V/10Ah oder alle in Reihe für 
7.5-12.6V/3.5Ah. Letzteres würde de Betrieb der LEDs vereinfachen, je 2 
in Reihe an einem NSI45050, aber du hast ja schon dein 
Batterielademodul, also bleibt nur die direkte Parallelschaltung der 
hoffentlich vorher gleich voll aufgeladenen Akkus, dafür wird die 
Versorgung der LEDs schwieriger.
Man braucht einen stromregelnden boost Schaltregler wie
PAM2841 oder ME2106 oder LM3410 an den alle 4 LEDs in Reihe kommen.
Allerdings trau ich dir bei deinem Unkenntnisstand nicht zu, so eine 
Schaltung selber aufzubauen, du brauchst ein fertiges Modul.
Bei eBay gibt es viele step up Module wie 
https://www.ebay.de/itm/SX1308-DC-DC-Step-Up-Boost-Converter-2-28V-2A-einstellbar-Spannungsregler/392878990822 
leider finde ich keine stromregelnden mit denoben genannten Chips. Dann 
also Spannung und vor die 4 LED noch ein Widerstand, bei 50mA sag ich 
mal 33 Ohm. Dann das step up Modul so weit aufdrehen, bis 50mA fliessen, 
also 1.65V am Widerstand messbar werden.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Simon schrieb:
> für 18650 Akkus entschieden. Diese liefern 3,7V und 3500mAh.
Diese liefern von 4,2V (voll voll) bis 3V (völlig leer) alles mögliche. 
Aber nur ganz kurz mal 3,7V.

Simon schrieb:
> Dann eher die 3,7V vom 18650er mit Step Up Converter auf 6V erhöhen,
> eine UBE Konstantsromquelle zusammenlöten und die zwei Leds in Serie
> schalten, oder überseh ich da etwas?
Sieh dir einfach mal an, was der Markt so an LED-Treibern hergibt. Und 
da ist dann letztlich nur der LED-Strom interessant. Irgendeine 
Spannung im Bereiche um 2,5..3,5V wird sich dann bei dem korrekten Strom 
an der LED schon auch einstellen...

MaWin schrieb:
> Bei eBay gibt es viele step up Module wie Ebay-Artikel Nr. 392878990822
> leider finde ich keine stromregelnden mit denoben genannten Chips.
Aber trotzdem lässt sich da sicher was finden wie z.B.
https://www.ebay.de/itm/DC-DC-3V-18V-Step-Up-Module-6V-12V-3S-7S-300mA-7W-LED-Driver-PWM-Light-Dimmer/113061963310
Wobei allerdings ein 2S-Akkupack dank der höheren Spannung von 8,2..6V 
viel mehr Alternativen eröffnen würde.

von MaWin (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Aber trotzdem lässt sich da sicher was finden wie z.B.
> Ebay-Artikel Nr. 113061963310

Ich seh nicht, dass sich an dem Teil der Strom einstellen lässt, der 
(zer)brät seine LEDs mit konstanten 300mA.

von Klaus (Gast)


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Simon schrieb:
> Ich bastele an einer Beleuchtung für mein Office-Aquarium. Dabei gehts
> rein um optische Zwecke und soll mit Akkus betrieben werden.

Mach dir das Leben nicht zu schwer für so eine kleine Aquariumsbastelei. 
Hänge alle LEDs an OUT des Ladereglers, parallel und vor JEDE LED kommt 
ein Widerstand von 27..33 Ohm. Dann nimmt die Helligkeit der LEDs zwar 
mit der sinkenden Akkuspannung ab, und wenn die Helligkeit dann nicht 
mehr ausreichend erscheint, ist es Zeit den Akku wieder aufzuladen.

> Mit dem Lademodul, im Anhang der blaue Kasten, lade ich die 18650er auf.
> Laut Produktbeschreibung auf Amazon hat dieses Modul folgende
> Spezifikationen:
>
> Eingabeschnittstelle: Micro USB
> Eingangsspannung: 5V
> Ladeschlussspannung: 4,2 V ± 1%
> Maximaler Ladestrom: 1000mA
> Batterieüberentladungsschutzspannung: 2,5 V
> Batterie-Überstromschutzstrom: 3A
> Artikelgröße: Ca. 26 x 17 mm
>
> Verbindung:
> IN +: Stromeingang 5V
> IN-: Stromeingang 5V
> B +: Lithiumbatterie +
> B-: Lithiumbatterie -
> OUT +: Laden +
> OUT-: Laden -

OUT hat nichts mit 'Laden' am Hut, Out ist der Ausgang an den der 
Verbraucher angeschlossen wird. Und während der Aufladung über dieses 
Modul muss der Verbraucher, also deine LEDs, vom Modul getrennt werden, 
sonst wird das Laden nicht vernünftig beendet.

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