Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Schaltung dimensionieren


von Ma J. (maja_816)



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Guten Tag,

ich versuche eine Led-Gartenschaltung wieder in Betrieb zu nehmen.
Die LED Kette besteht aus zehn Plastikglühbirnen mit jeweils drei LEDs, 
die Versorgung bei Nacht ist eine 18650 Zelle.

Die gefundene Lösung

https://www.elektronik-labor.de/Notizen/Solarlampen.html

habe ich mit einem BUZ21 FET und einem BC547B NPN realisiert.
Anbei ist auch eine Simulation in LT-Spice, allerdings mit 
vorinstallierten Halbleiterbauteilen.

Das Ergebnis: Die Logik der Schaltung wird erfüllt. Bei Nacht wird die 
Lichterkette eingeschaltet und am Tag die Zelle geladen. Letzteres 
konnte durch Spannungsmessungen bestätigt werden.

Das Problem: Die Lichterkette flackert. Oft geht sie auch einfach aus 
und dann sprunghaft wieder an.
Durch messen habe ich herausfinden können, dass die Lichterkette bei 
einer Stromaufnahme von 0,3A,3,6V anfängt stabil und hell zu leuchten.

Meine Frage: Ich suche jetzt nach einer Möglichkeit die Schaltung so 
auszulegen, dass die Lichterkette stabil leuchtet und einmalig gedimmt 
werden kann.
Ist nun die Schaltung noch einmal anzupassen? Das Datenblatt des BUZ21 
ist schwierig zu lesen, Rds on und ID sind in diesem Arbeitspunkt nicht 
abgebildet.

Auch das Regeln der Spannung ist mir schon in den Sinn gekommen. Die 
18650 behält nicht die gleiche Spannung. Daher muss die Versorgung der 
LEDs und des FETS immer wieder angepasst werden.

Eine weitere Frage: Wenn ich in LT-Spice Dioden in Reihe schalte, fließt 
während der Simulation kein Strom. Bei einer absoluten Parallelschaltung 
funktioniert die Simulation, es kommen sinnvolle Ergebnisse heraus.
Ich nutze LT Spice unter Wine 5.0.
Ist das Problem bekannt? Ich kann auch gerne einen weiteren Eintrag 
daraus machen.

Danke für die Hilfe!

: Verschoben durch Moderator
von hinz (Gast)


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Ma J. schrieb:
> zehn Plastikglühbirnen mit jeweils drei LEDs,

Da muss mehr als nur die drei LEDs drin sein, sonst würden sich die 
nicht so verhalten wie du es beschrieben hast.

von MaWin (Gast)


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Ma J. schrieb:
> eine 18650 Zelle.

Aus 2.5 bis 4.2V kannst du niemals 3 Weisslicht+LEDs in Reihe oder einen

Ma J. schrieb:
> BUZ21

(warum wird eigentlich immer so Steinzeit-Zeugs verbaut, alls 
Elektronikschrottarchäologen hier ?) steuern.

Du brauchst einen Spannungswandler, der aus 1 Zelle stabile 12V macht.

Ma J. schrieb:
> Wenn ich in LT-Spice Dioden in Reihe schalte, fließt während der
> Simulation kein Strom. Bei einer absoluten Parallelschaltung
> funktioniert die Simulation, es kommen sinnvolle Ergebnisse heraus

Merkwürdig, merkwürdig, liegt es vielleicht daran, das 3 in Reihe mehr 
Spannung brauchen als du anlegst ?

Ma J. schrieb:
> Die gefundene Lösung

Ziemlich mies, immer zielgenau auf den übelsten Schrott reinfallen.

Der Transistor dimmt die LED nur langsam ab, im halbhellen leuhtet die 
LED immer noch halbhell, zieht also Strom aus dem Akku obwohl man sie 
gar nicht sieht. Ein Schmitt-Trigger wäre besser.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Ma J. schrieb:
> Durch messen habe ich herausfinden können, dass die Lichterkette bei
> einer Stromaufnahme von 0,3A,3,6V anfängt stabil und hell zu leuchten.

Wenn da 30 weisse/blaue Lämpchen --parallel-- geschalten sind, und die 
nehmen 300mA auf, sind das 10mA/LED. Bissl wenig für helles Leuchten !

Oder sie haben 1,2-1,4V? , also 10x 3-seriell : kaum zu glauben!


> Das Problem: Die Lichterkette flackert. Oft geht sie auch einfach aus
> und dann sprunghaft wieder an.

Vielleicht solltest "Das Problem" mal ohne LTspice untersuchen, mitm 
Multimeter zB. auf defekte Bauteile prüfen. Wenns so unmotiviert 
flackert... Tag und Nacht ...

von Rudi Ratlos (Gast)


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a) Könntest einen Konstantstrom zuführen

b) Könntest mal 1e 'Lampe' messen : Bei welcher Spannung nimmt sie 
wieviel Strom auf? Bei 30mA/LED ist meistens Schluß. Welche Spannung ist 
das? Ab einer bestimmten Spannung (Stromfluß) wird die LED warm und 
warme LED ziehen mehr Strom aus der Steckdose. Und glühend heiße quasi 
unendlich viel Strom. Solange bis sie abrauchen (platzen).
Solange du das nicht weißt, hat dein Herumbasteln nicht viel Sinn.

c) Kannst auch 1e LED auslöten und mit einem LED-Tester (5,-) testen. 
Der zeigt dir dann die mA an. Die mußt dann multiplizieren. Spannung und 
Stromfluß - zuerst !

von Rudi Ratlos (Gast)


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Und Übrigens: 1e Batterie ist für 30 LED für die ganze Nacht sicher 
zuwenig .

von Wolfgang (Gast)


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Ein BUZ11 mit knapp über 4V anzusteuern, setzt schon voraus, dass du ein 
gutes Exemplar erwischt hast ;-)

Nun gut - die 300mA kriegt er wahrscheinlich auch unter diesen 
Bedingungen noch halbwegs hin. Im wahren Leben sind die 5V allerdings 
wahrscheinlich nicht so stabil, wie in der Simulation.

von Ma J. (maja_816)


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MaWin schrieb:
> Der Transistor dimmt die LED nur langsam ab, im halbhellen leuhtet die
> LED immer noch halbhell, zieht also Strom aus dem Akku obwohl man sie
> gar nicht sieht. Ein Schmitt-Trigger wäre besser.

In der Realität bin ich aber mit dem Ergebnis schon zufrieden. Es muss 
sehr dunkel werden, damit die Schaltung sich einschaltet, die Steuerung 
reagiert halt recht schnell auf externe Lichteinflüsse, der NPN öffnet 
schnell.

von Ma J. (maja_816)


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MaWin schrieb:
> Ziemlich mies, immer zielgenau auf den übelsten Schrott reinfallen.

Okay wenn es sich hierbei um eine miese Implementierung handelt bin ich 
auch gerne bereit für eine alternative Lösung.

Als Hinweis: Ziel des Ganzen ist es nicht eine fertige Platine zu kaufen 
und einfach einzulöten.
Auch möchte ich nicht weitere Batterien verwenden. Der Aufbau wurde so 
schon vertrieben und hat auch funktioniert, nur ist mir die 
Logikschaltung defekt.
Generell sollten Quelle und Verbraucher miteinander verwendet werden.

von Ma J. (maja_816)


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Rudi Ratlos schrieb:
> a) Könntest einen Konstantstrom zuführen
>
> b) Könntest mal 1e 'Lampe' messen : Bei welcher Spannung nimmt sie
> wieviel Strom auf? Bei 30mA/LED ist meistens Schluß. Welche Spannung ist
> das? Ab einer bestimmten Spannung (Stromfluß) wird die LED warm und
> warme LED ziehen mehr Strom aus der Steckdose. Und glühend heiße quasi
> unendlich viel Strom. Solange bis sie abrauchen (platzen).
> Solange du das nicht weißt, hat dein Herumbasteln nicht viel Sinn.
>
> c) Kannst auch 1e LED auslöten und mit einem LED-Tester (5,-) testen.
> Der zeigt dir dann die mA an. Die mußt dann multiplizieren. Spannung und
> Stromfluß - zuerst !

Geht leider nicht. Die Lichterkette gleicht dieser
https://www.lampenwelt.ch/led-solar-lichterkette-33708-10-in-silber-metallic.html
da kann ich nicht wirklich was ausbauen.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Kann mit w2k nicht zugreifen. Schätze meinst sowas
https://www.amazon.de/dp/B075GTDSWC  € 14,-
3. Spezifikationen:
LED-Quantität: 30 LED;
Solarpanel: 2V 100mA;
Batterie: 600 mAh NI-MH Batterie, 1,2W

Das ist das LED-Problem. Das sind andere LED. Wenn du da 4,2V anlegst 
saugen die nicht 100mA sondern gleich 300-500mA oder auch 1A. Nur halten 
sie bei diesem Strom nicht lange. War diese 18650-Batterie original 
dabei?

Deine Kette "flackert". Das muß eine Ursache haben.
Kannst ja auch die ganze Kette messen. Leg mal eine Spannung (zB Start 
1,5V)an und schau wo sie sich einschaltet. Und beobachte den Stromfluß. 
(!)
Die ON/OFF-Steuerung ist ja nur 1 Problem. Die Ladeelektronik eine 
andere. Und die LED-Spannungs/Strom-Steuerung wieder eine .
Wenn die Kette an einer Konstant-Spannungsquelle (Netzteil) nicht 
flackert, ist die Kette in Ordnung. Und die Steuerung defekt. Schlägst 
zwei Fliegen mit einer Klappe .

von Rudi Ratlos (Gast)


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Ich hab mal eine ausgelötete (1e) rote LED an ein Trafo-Netzteil 
gehängt, bei 6V flossen 600-700mA , bei 7,5V ist sie dann erst 
explodiert !

Leuchtete am Schluß  heller als die nackte Sonne!

von Wolfgang (Gast)


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Rudi Ratlos schrieb:
> Ich hab mal eine ausgelötete (1e) rote LED an ein Trafo-Netzteil
> gehängt, bei 6V flossen 600-700mA , bei 7,5V ist sie dann erst
> explodiert !

Dann hast du sie schlecht gekühlt. Flüssige Luft/Stickstoff wirkt da 
Wunder (verschiebt allerdings auch etwas die Wellenlänge).

von Helge (Gast)


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Die beiden wahrscheinlichsten Gründe fürs Flackern:

1. Loser Draht, lose Lötstelle.
2. Es fließt (floß) so viel Strom, daß die LED jetzt defekte haben.

von Ma J. (maja_816)


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Rudi Ratlos schrieb:
> Deine Kette "flackert". Das muß eine Ursache haben.
> Kannst ja auch die ganze Kette messen. Leg mal eine Spannung (zB Start
> 1,5V)an und schau wo sie sich einschaltet. Und beobachte den Stromfluß.
> (!)

Habe ich schon gemacht. Bei 3,6V ; 300 mA wird die Kette stabil.
Für die 18650er (war mit dabei) ist die Stromstärke kein Problem meine 
ich. Eher macht die benötigte Spannung mir einen Strich durch die 
Rechnung. Die beträgt bei der Batterie im vollgeladenen Zustand 3,6V. 
Verluste über den Transistor machen da schnell jeglichen, stabilen 
Betrieb zu Nichte.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Das wollte ich wissen, die Kette ist also auf 18650 ausgelegt.
Du hast nur eine Spannung von 3,6V. Das ist übel . LiIon-Batterien haben 
aber Norm ≥ 3,6V (Entladegrenze), sollten im geladenen Zustand 
(Ladeschlußspannung) jedoch --4,2V-- haben!

Wenn die Kette bei Netzbetrieb und 3,6V erst stabil wird, und dann 300mA 
aufnimmt... wieviel Strom nimmt sie bei 4,2-4,4V?
--> nach ~30min Betriebszeit auf ???

Das "Problem des Flackerns" ist somit geklärt. Die Spannung ist für 
einige LEDs (Produktionsschwankungen) eben zu gering. -Weil-  die 
Batteriespannung durch eine defekte oder falsch eingestellte 
'Lade-Elektronik' zu gering ist.

Prüfe als Nächstes mal die (erzielbare)Spannung an den Solarzellen. Und 
ob -alle- Zellen auch arbeiten und korrekt angeschlossen (verlötet) 
sind.
!Du mußt die Ladespannung weiter raufkriegen. !!!
Idealerweise in der Sonne auf 4,2-4,4V , was wenig ausmacht, da die 
Battereie nicht (vollgeladen!) längere Zeit gelagert wird, sondern 
aufgeladen sofort wieder entladen wird!


Je nach Batteriekapazität kannst danach ausrechnen, wie lange das Zeug 
leuchten wird.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Wenn du die Tag-Ladespannung weiter raufkriegst ...
ist die Nacht-Entladepannung deutlich höher - und dann

arbeitet möglicherweise der Original-Controller auch wieder ganz normal.

Häng die nackte Batterie mal (an ein Ladegerät oder) bei 4,0V ans 
Netzteil, zwischenzeitig prüfen ob 4,0V schon erreicht sind, und wenn 
erreicht, gleich an die Lichterkette hängen und schaun wie lang sie 
leuchtet... vielleicht ist auch nur die Batterie defekt?

Hinweis: Neue/Abgelagerte LiIon müssen mehrmals (5x) hintereinander auf- 
und entladen werden, sonst funktionieren sie nicht richtig.

von MaWin (Gast)


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Rudi Ratlos schrieb:
> Norm ≥ 3,6V (Entladegrenze)

Rudi Ratlos schrieb:
> Das "Problem des Flackerns" ist somit geklärt. Die Spannung ist für
> einige LEDs (Produktionsschwankungen) eben zu gering

Rudi Ratlos schrieb:
> Neue/Abgelagerte LiIon müssen mehrmals (5x) hintereinander auf- und
> entladen werden, sonst funktionieren sie nicht richtig.

Was schreibst du für einen SCHEISS ?

von Rudi Ratlos (Gast)


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Warum SCHEISS ? Tatsache ist, daß entweder die Batterie defekt (oder zu 
lange herumgelegen) ist, oder das Solarpanel defekt ist.

Wenn die Kette bei 3,6V startet, dann schaltet der orig. CONTROLLER bei 
3,7V (18650-Grundspannung) die Kette aus, ladet rauf auf 4,2V, schaltet 
das Solarpanel ab (Spannungs-Prüfmodus) und ladet bei Bedarf nach (er 
braucht ja selbst Strom). Nachts entladet er die Batterie bis 3,7V und 
schaltet dann ab (Tiefentladeschutz). Bei 4,2V (Dämmerung) leuchtet die 
Kette hell und wird dann sukzessive bis frühmorgens immer dunkler?
Es ist einerlei ob der Controller nun eine Konstantstrom- oder 
Konstantspannungs-quelle oder den üblichen I/U-Mix-Betrieb der LED-Kette 
zur Verfügung stellt.

Ich weiß nicht, ob 'maja' den Controller noch hat. Der arbeitet eben 
erst ab 3,7V..

Ich tippe auf das SolarPanel. Einzelne Zellen 'defekt'.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Er bräuchte ja nur die Batterie auf 4,0V laden und an den Controller 
hängen. Dann wissen wir, ob der orig.Controller wirklich 'defekt' ist.
Arbeitet er, ist das SolarPanel defekt .

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