Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie High-Power LED am effizientesten betreiben?


von Aaron M. (aaronardu)


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Guten Abend Forum,
ich würde gerne meine LED (11V) mit einer 7,4V Batterie betreiben. Also 
bräuchte ich eine boost converter, dieser regelt ja aber nur die 
Spannung, deshalb bräuchte ich noch ein current limiter oder etwas in 
der Art, was möglichst wenig Strom in Wärme verbrät. Könnte ich mit 
einem current sensor den Strom messen und wenn der Strom zu hoch wird, 
die Spannung herunterregeln, oder reicht das nicht? Letztens habe ich 
auch ein Video von GreatScott dazu gesehen, in dem er ein boost 
converter hackt und ein current limiter dazubaut. In diese Art und Weise 
könnte ich mir es vorstellen, weiß aber nicht, ob das auch so 
funktioniert. Oder würdet ihr mir lieber eine andere Batterie empfehlen, 
sodass ich die Spannung nicht erhöhen muss?

Liebe Grüße und schönen Abend noch.

Video von GreatScott: https://youtu.be/8uoo5pAeWZI

: Verschoben durch Moderator
von Falk B. (falk)


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Aaron M. schrieb:
> Guten Abend Forum,
> ich würde gerne meine LED (11V) mit einer 7,4V Batterie betreiben. Also
> bräuchte ich eine boost converter,

Ja.

> dieser regelt ja aber nur die
> Spannung,

Nein. Es gibt heute TONNENWEISE Step Up Schaltregler mit STROMreglung, 
die explizit für LEDs gebaut sind.

https://www.maximintegrated.com/en/products/power/led-drivers.html/tab1?fam=led_drivers&hide=1354&1078=1%7C1

von MaWin (Gast)


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Du brauchst einen boost-Wandler, der direkt den Strom regelt.
Wenn man jetzt wüsste, wie biel Strom deine LED benötigt, könnte man 
einen empfehlen, aber das hast du NATÜRLICH verschwiegen.
AIC1634, AP3032, BP1601, XL6003, SDB628, sogar NCP3066 könnte es tun.

von Wolfgang (Gast)


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Aaron M. schrieb:
> Video von GreatScott: https://youtu.be/8uoo5pAeWZI

Nur weil der sich seines überzogenen Englisch bedient, um seinen 
deutschen Dialekt zu übertünchen, musst du das nicht nachmachen.
Sag einfach "Strombegrenzung" ;-)

Der große "Meister" der englischen Sprache füttert in den 
Rückkopplungseingang einfach an Stelle der heruntergeteilten 
Ausgangsspannung den Spannungsabfall über dem Shunt rein. Die 
Referenzspannung ist mit 1.23V allerdings relativ hoch, so dass im 
Vergleich zu anderen, noch relativ viel Wärme entsteht.
Der Strom wird dabei übrigens nicht verbraten, sondern der fließt 
einfach im Kreis. Deshalb heißt es auch "Stromkreis". Wärme entsteht 
erst durch den Widerstand. Wenn der Spannungsabfall am Widerstand auf 
die Referenzspannung geregelt wird, fließt genau so viel Strom, wie es 
das Ohmsche Gesetz vorgibt. Es gilt: Je größer die Referenzspannung, um 
so höher ist die Verlustleistung im Widerstand.

von 542325 (Gast)


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manche sachen von ihm sind schon recht gut erklärt .. muss man mal 
sagen.

Aber ich würde einen BOOST converter nehmen der grundsätzlich eine 
kleine Vfb spannung hat.  Der obere "widerstand" ist die LED - der 
untere ein Shunt gegen GND   dessen  wert der deinem gewünschten Strom 
entspricht.
Je kleiner die Vfb um so weniger wird der Shunt thermisch belastet.

Damit lassen sich 99% aller buck/boost converter grundsätzlich als LED 
treiber misbrauchen.

von Stefan F. (Gast)


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Alternativ kann man natürlich auch die Spannung am Shunt verstärken und 
dann dem Feedback Eingang zuführen.

Der Leerlauf wäre noch besonders zu betrachten. Denn dann kann die 
Spannung in Richtung unendlich ansteigen, was irgendwann dem IC und dem 
Ausgangs-Kondensator schadet.

Man könnte natürlich sagen "die Schaltung wird nie ohne Last (LED) 
laufen". Ich habe trotzdem eine Abneigung gegen Schaltungen, die sich 
selbst zerstören. Wenn's geht vermeide ich es gerne.

von J. S. (pbr85)


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XL6005, arbeitet als KSQ mit eine Referenzspannung von 0,22V. Braucht 
aber wirklich den Eingangselko zum Funktionieren.

von User (Gast)


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Der selbstzerörung könnte man mit einer ZDiode entgegenwirken und gegen 
die hohe Referenzspannung hilft ein OP.

von Gerald B. (gerald_b)


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J. S. schrieb:
> XL6005, arbeitet als KSQ mit eine Referenzspannung von 0,22V. Braucht
> aber wirklich den Eingangselko zum Funktionieren.

Der braucht lt. DB min 8V zum Funktionieren, der TO braucht aber ab 6V 
(fast leerer 2S LiPo)

von Johannes S. (Gast)


Angehängte Dateien:

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soll das eine Taschenlampe werden? Da gab es in der make 01/2015 mal 
eine einfache Bauanleitung. Der LPC810 wird allerdings nicht mehr 
produziert, lässt sich aber sicher noch auftreiben.
Für den ganzen Artikel möchte Heise Geld haben, ich hänge mal nur den 
Schaltplan an. In dem Artikel ist auch die SW drin, die kann man per 
USB-UART Adapter flashen.

von J. S. (pbr85)


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Gerald B. schrieb:
> J. S. schrieb:
>> XL6005, arbeitet als KSQ mit eine Referenzspannung von 0,22V. Braucht
>> aber wirklich den Eingangselko zum Funktionieren.
>
> Der braucht lt. DB min 8V zum Funktionieren, der TO braucht aber ab 6V
> (fast leerer 2S LiPo)

Stimmt nicht, laut DB sind es 3,6V und real laut meinen Versuchen fängt 
sie sogar bei ~2,8V an zu arbeiten, was gut zur Entladeschlussspannung 
einer Li-Zelle passt.

von Gerald B. (gerald_b)


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War dann der Step Down erst ab 8V?
Ich arbeite recht gerne mit den beiden 5 Ampere Varianten und habe mir 
dazu auch dimmbare Bords selber entworfen.
Ganz fremd sind mir die Dinger nicht ;-)

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Alternativ kann man natürlich auch die Spannung am Shunt verstärken und
> dann dem Feedback Eingang zuführen.
>
> Der Leerlauf wäre noch besonders zu betrachten.

Das Prinzip kann man der angehängten Schaltung entnehmen, da werden 
sowohl der Strom als auch die maximale Spannung geregelt. Ich denke, das 
funktioniert mit fast jedem beliebigen Spannungsregler-IC.

von Dieter (Gast)


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von Olaf (Gast)


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> sowohl der Strom als auch die maximale Spannung geregelt. Ich denke, das
> funktioniert mit fast jedem beliebigen Spannungsregler-IC.

Klar. Am schoensten mit einem 78S40 weil da der OP gleich mit drin ist,
allerdings geht das heute auch viel einfacher ueber den Regeleingang.
Hier mal ein Beispiel:

Beitrag "LED-Beleuchtung fuer Bresser Stereomikroskop"

Olaf

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Wenn Du so etwas aufbaust wie im Link, bist Du nicht ganz falsch 
unterwegs:

Beitrag "MC34063 Schaltungsvorstellung 5V Stepup-Konstantstromquelle 1A für 2x10W Power-LED"

Mfg

von MaWin (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Wenn Du so etwas aufbaust wie im Link, bist Du nicht ganz falsch
> unterwegs:

Bloss: wenn er jetzt so anfängt wie du vor 40 Jahren, wie soll er die 
vergangenen 40 Jahre je wieder aufholen bis er zur aktuellen Lösung 
kommt mit einem der inzwischen genau für die Anwendung konstruierten ICs 
die weniger drumrum benötigen und dafür deutlich besseren Wirkungsgrad 
bieten ?

Die 78S40 Lösung ist auch 40 Jahre alt.

Johannes S. schrieb:
> Der LPC810 wird allerdings nicht mehr produziert

Auch veraltet also.

Dabei wurden reichlich aktuelle Chips genannt, Schaltplan in den 
Datenblättern.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Er kann ja die 40 Jahre alte Konstruktion mal inhalieren und danach mit 
geballtem Wissen sich für so ein aktuelles IC entscheiden, das gleich 
alles bietet. Nur könnte es sein, daß er dann tief in die SMD-Löttechnik 
einsteigen oder sich ein passendes fertiges Board bestellen muß.
Die 40 Jahre kann er durch Krümmung seines Raumes, in dem er 
experimentiert, wieder aufholen :-)

mfG

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Christian S. schrieb:
> Nur könnte es sein, daß er dann tief in die SMD-Löttechnik
> einsteigen oder sich ein passendes fertiges Board bestellen muß.

http://www.xlsemi.com/datasheet/XL6006%20datasheet.pdf
Der XL6006 kommt im TO263 mit 5 Pins und ist doch keine wirkliche 
Herausforderung ;-)
Ansonsten könnte ich auch mit Platinen dienen (PN)

von Aaron M. (aaronardu)


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Erstmal danke für all die Beiträge. Ich werde mir wahrscheinlich etwas 
wie den XC6006 holen (oder ähnliches). Ich würde die LED (12V, 8W, sorry 
habe ich nicht im Originalpost erwähnt) gerne auch dimmen. Welchen 
Treiber würdet ihr mir jetzt empfehlen?

von Gerald B. (gerald_b)


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Ich habe den XL6006 dimmbar gemacht. Der Dimmeingang kann per PWM 
ziemlich beliebigen Pegels angesteuert werden. Der Ausgang ist gegen 
Hochlaufen mittels 56V Zenerdiode geschützt.
Unbestückte Leiterplatten habe ich da. Unvereinzelte Boardnutzen bis 3 
Stück für RGB sind so ebenfalls möglich
Platinengröße 33 x 100 mm, doppelseitig. Teils SMD, kleinster Pitch 
SOT23 und 1206.

: Bearbeitet durch User
von Karls Q. (karlsquell)


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Ich frage mich, warum sein Frage schon 4 Negativpunkte bekommen hat?! Er 
hat ein Problem, hat sich damit auseinander gesetzt, hat eigene 
Lösungsvorschläge gemacht und trotzdem wird das negativ ausgelegt.
Dazu hat er vollständige Sätze formuliert und Satzzeichen genutz.

Ich frage mich, was mit diesem Forum los ist....

von Pater Altmeiler (Gast)


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Aaron M. schrieb:
> Guten Abend Forum,
> ich würde gerne meine LED (11V) mit einer 7,4V Batterie betreiben.

Boost-LED-Treiber sind gängige Standardware, etwa für 
display-Backlight-Strings.

Kuck mal bei Onsemi (ehemals Fairchild) oder TI, die haben ein nettes 
Sortiment.

Du hast leider keinen Strom genannt. Aber so als Beispiel:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps92360.pdf?ts=1635489647279&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS92360

SC70 ist Geschmackssache, aber musst du halt im Selektor kucken.

von Pater Altmeiler (Gast)


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Pater Altmeiler schrieb:
> SC70 ist Geschmackssache, aber musst du halt im Selektor kucken.

Sorry, mein Fehler. Der geht nur bis 5,5V.
Besser:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps61165-q1.pdf?ts=1635490120321&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS61165-Q1

von Gerald B. (gerald_b)


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Das Problem bei den meisten aktuellen Treibern ist die schlechte 
Verarbeitbarkeit für Hobbyisten. BGAs und Pinweiten von 0.5mm sind da an 
der Tagesordnung. Schlechte Erhältlichkeit u. Mondpreise gibt's noch on 
Top.

von Rabe (Gast)


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Stimmt es, das gepulster Betrieb (PWM) mit erhöhtem Strom (thermischer 
Mittelwert) effizienter sein kann, da die Trägkeit des Auges ausgenutzt 
wird? Quasi ein sehr schnelles Stroboskop (kHz).

von ArnoR (Gast)


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Rabe schrieb:
> Stimmt es, das gepulster Betrieb (PWM) mit erhöhtem Strom (thermischer
> Mittelwert) effizienter sein kann, da die Trägkeit des Auges ausgenutzt
> wird?

Im Gegenteil, es wird viel schlechter als entsprechendes Gleichlicht aus 
der selben LED. Das Auge bildet einfach nur den arithmetischen 
Mittelwert, es kann nichts dazu gemogelt werden. Außerdem sinkt die 
Effizienz einer LED mit dem Strom deutlich ab, schon im 
Normalstrombereich locker um 20%. Wenn man die überstromt, wird das noch 
viel schlimmer. Ab etwa dem 3-fachen Maximalstrom steigt die Helligkeit 
gar nicht mehr an.

Bei PWM läuft die LED immer mit Maximalstrom, also immer mit geringster 
Effizienz. Wenn man z.B. statt 50% PWM halben DC-Strom einstellt, 
bekommt man deutlich mehr Licht, oder braucht für bei gleich viel Licht 
deutlich weniger Leistung.

von Mein Tipp (Gast)


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Karls Q. schrieb:
> Ich frage mich, warum sein Frage schon 4 Negativpunkte bekommen hat?!

Mach dir darüber keinen Kopf.
Melde dich einfach nicht an - dann siehst du die Punkte nicht.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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ArnoR schrieb:
> Wenn man z.B. statt 50% PWM halben DC-Strom einstellt, bekommt man
> deutlich mehr Licht, oder braucht für bei gleich viel Licht deutlich
> weniger Leistung.

Oder mehr Lebensdauer.

---

Für Negativpunkte reicht oft schon der 'falsche' Name oder der Eindruck, 
der schon wieder.

von MaWin (Gast)


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Rabe schrieb:
> Stimmt es, das gepulster Betrieb (PWM) mit erhöhtem Strom
> (thermischer Mittelwert) effizienter sein kann, da die Trägkeit des
> Auges ausgenutzt wird?

NEIN.

Und statt zu Fragen: Nicht so faul, einfach selber ausprobieren.

von Hartmut  . (rio71)


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man kann auch ganz gut solch kleines SX1308 modul auf konstantstrom 
umbauen, 0,6 V fallen dann am Rs ab..

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Bei PWM läuft die LED immer mit Maximalstrom, also immer mit geringster
> Effizienz. Wenn man z.B. statt 50% PWM halben DC-Strom einstellt,
> bekommt man deutlich mehr Licht, oder braucht für bei gleich viel Licht
> deutlich weniger Leistung.

Das kannst du vielleicht messen, aber sehen tust du das nicht, solange 
du nicht zwei unterschiedlich betriebene LEDs direkt nebeneinander 
montierst.
Der Unterschied im Wirkungsgrad sollte im Datenblatt der LED angegeben 
sein - um welche handelt es sich eigentlich?

von Johannes U. (kampfradler)


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542325 schrieb:
> manche sachen von ihm sind schon recht gut erklärt .. muss man mal
> sagen.

Mag sein, doch der hammerharte toitsche Dialekt wirkt doch arg 
abschreckend.
Besser er bliebe in seiner Muttersprache, da ginge es dann (vielleicht).
Wenn Englisch dann Muttersprachler wie Dave - eben hyperaktiv - oder 
bigclive zum runterkommen oder Mr. Carlson oder oder oder (hauptsache 
native speaker), da lernt man evtl sprachlich noch was dazu.
Aber Deutsche, Italiener (besonders schlimm), Inder, etc, die versuchen 
einem mit starkem Dialekt 'Englisch' zu verkaufen...nee danke.
Schlimmer sind nur diejenigen, die garnix zum Thema - 
selbstverstaendlich immer DIE geniale Neuerfindung des Rades - sagen und 
stattdessen nur irgendeine dumme Dudelmucke in den Tonkanal speisen..

: Bearbeitet durch User
von Aaron M. (aaronardu)


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Guten Abend, nochmal zu der LED, sie läuft mit 12V und 780mA. Ich würde 
die Helligkeit indirekt durch den Arduino regeln, also mit dem LED 
Treiber. Am liebsten aber über den DC-Strom, also ohne PWM, da es ja 
anscheinend Vorteile mit sich bringt (bessere Effizienz). Gibt es schon 
fertige LED Treiber Module oder muss ich mir den IC holen und alles 
selber zusammen löten?

Vielen Dank und einen schönen Abend noch.

von Stefan F. (Gast)


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Nochmal zusammen gefasst: Du brauchst einen Step-Up Wandler um eine 12V 
780mA LED an Akkus mit 7,5V Nennspannung zu betreiben. Du möchtest die 
Helligkeit mit einem Arduino steuern.

Das ist schon sehr speziell. ich habe gerade mal ein bisschen gegoogelt. 
Für 300mA gäbe es was passendes, ich habe aber keins für 780mA gefunden.

https://www.ebay.de/itm/113061963310

von Aaron M. (aaronardu)


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Ganz genau, das ist perfekt zusammengefasst. Leider habe ich auch nichts 
gefunden, was diesen Strom aushält. Vielleicht hat jemand ja noch eine 
Idee?

Liebe Grüße

von K. S. (the_yrr)


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Ich hab SDB9HB rumliegen die das können sollten. Kannst du sogar per pwm 
dimmen, die filtern das intern. Musst halt nur die Spule so auslegen, 
dass du unter den 2A peak bleibst. Müsstest nur selber ein PCB 
erstellen, die chips selber hab ich von lcsc.

: Bearbeitet durch User
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