Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromquelle für 4-fach LED


von Noob A. (strippenzieher)


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Hallo,

ich möchte eine regelbare Stromquelle für eine 4-fach LED bauen, jeder 
Kanal einzeln regelbar.
Schaut man sich die Spezifikation im Anhang an, sieht man das die 
Anforderungen pro Kanal recht unterschiedlich sind.
Und zu allem Überfluss sollen gleich mehrere LEDs parallel geschaltet 
werden.
Erstmal nur 8 oder 16, in einem zweiten Schritt erheblich mehr.

Nun habe ich ein wenig rumgelesen, und bin am Zweifeln ob der 
eigentliche Plan, erstmal einen LT1581 einstellbaren Spannungsregler zu 
"missbrauchen", aus thermischer Sicht nicht problematisch werden 
könnte...

Doch bessere eine Schaltregler verwenden? Da kenn ich mich aber nicht so 
aus, zumindest nicht wenn die Teile nicht bestimmungsgemäß eingesätzt 
werden ;)
Kann ich da irgendeinen nehmen und im feedback-Kreis eine Strommessung 
platzieren und die evtl noch per Poti anpassen?
Ist das so "einfach" realisierbar?

: Verschoben durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Bob A. schrieb:
> regelbare Stromquelle

Bob A. schrieb:
> einstellbaren Spannungsregler

Finde den Unterschied.

Bob A. schrieb:
> Und zu allem Überfluss sollen gleich mehrere LEDs parallel geschaltet
> werden.

Schreibe 100 mal ohne Copy & Paste

"Ich soll keine Leds direkt parallel schalten!"

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


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Bob A. schrieb:
> Doch bessere eine Schaltregler verwenden?
Korrekt, so macht man das.

> Da kenn ich mich aber nicht so aus, zumindest nicht wenn die Teile nicht
> bestimmungsgemäß eingesätzt werden ;)
Sieh dich mal bei den einschlägigen Herstellern um. Die haben nämlich 
erkannt, dass man mit Stromreglern für LEDs auch gut Geld machen kann, 
seit die LEDs für Beleuchtungsaufgaben eingesetzt werden.

Da wäre z.B. die Webbench von TI:
https://www.ti.com/de-de/design-resources/design-tools-simulation/webench-power-designer.html

Und da findet sich für Versuche und zum Ideenklau auch was:
https://www.google.com/search?q=step+down+LED+cc

von Falk B. (falk)


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Bob A. schrieb:
> ich möchte eine regelbare Stromquelle für eine 4-fach LED bauen, jeder
> Kanal einzeln regelbar.

Da sollte man möglichst fertige ICs oder gar Platinen nehmen, denn es 
gibt keine Punkte, wenn man das Fahrrad neu erfindet.

> Schaut man sich die Spezifikation im Anhang an, sieht man das die
> Anforderungen pro Kanal recht unterschiedlich sind.

In der Tat. Vor allem Far Red ist mit 1,7-2V und 50-100mA ein Ausreißer.

> Und zu allem Überfluss sollen gleich mehrere LEDs parallel geschaltet
> werden.
> Erstmal nur 8 oder 16, in einem zweiten Schritt erheblich mehr.

Ich würde hier einen TLC5940 oder ähnlich verwenden und den Maximalwert 
der Kanäle auf 100mA einstellen. Damit kann man die Far Red direkt 
betreiben. Die anderen mit mehr Strom kann man einfach per 
Parallelschaltung von 2 oder 4 Kanälen betreiben. Als Stromversorgung 
12V und gut. Für die Far red muss man allerdings noch reichlich Spannung 
über eine Z-Diode verheizen, damit man die Verlustleistung im TLC5940 
nicht so hoch wird. Oder man klemmt die gleich an 5V.

Mit diesem Ansatz kann man sehr viele LEDs dieser Art ansteuern.

von Gerald B. (gerald_b)


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Ich nehme bis 1 Ampere gerne den SCT2932 von Starchips, erhältlich bei 
TME. Verträgt bis 33V Versorgungsspannung und du kannst von einer LED 
bis zur Summe der Flusspannungen kurz unter Ub alles machen.
Ich habe für die SOT23-5 Bauform ein Leiterplattendesign mit 5 Boards 
nebeneinander, wo die Stromversorgungsanschlüsse von Board zu Board 
durchgebrückt sind. Du kannst somit deine gewünschten 4 Boards im 
Verbund bei 1x Einspeisen betreiben, oder auf jede gewünschte Zahl 
vereinzeln. Maße sind 20x 37 mm

von Noob A. (strippenzieher)


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Udo S. schrieb:
> Bob A. schrieb:
>> regelbare Stromquelle
>
> Bob A. schrieb:
>> einstellbaren Spannungsregler
>
> Finde den Unterschied.

Das findet man durchaus öfter, auch hier: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Linearreglern

Udo S. schrieb:
> Schreibe 100 mal ohne Copy & Paste
>
> "Ich soll keine Leds direkt parallel schalten!"

Wo steht dass ich die direkt parallel schalten will?

von Noob A. (strippenzieher)


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Falk B. schrieb:
> Da sollte man möglichst fertige ICs oder gar Platinen nehmen, denn es
> gibt keine Punkte, wenn man das Fahrrad neu erfindet.

extra Platinen/Module möchte ich vermeiden, die LEDs sollen ziemlich 
dicht an dicht sitzen um ein möglichst homogenes Leuchtfeld zu erzeugen. 
(Streuscheibe und Abstand helfen da auch, klar...).

Aus dem Grund wollte ich auch die Einzel-Ansteuerung vermeiden. Mein 
Ansatz war eher, viel Strom zur Verfügung zu stellen und dann über 
6-fach Multilayer und blind vias die einzelnen LEDs anzufahren

von Noob A. (strippenzieher)


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Lothar M. schrieb:
> Da wäre z.B. die Webbench von TI:
> 
https://www.ti.com/de-de/design-resources/design-tools-simulation/webench-power-designer.html

bin wohl zu doof da eine Konstantstromquelle auswählen zu können...

von Falk B. (falk)


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Bob A. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Da sollte man möglichst fertige ICs oder gar Platinen nehmen, denn es
>> gibt keine Punkte, wenn man das Fahrrad neu erfindet.
>
> extra Platinen/Module möchte ich vermeiden, die LEDs sollen ziemlich
> dicht an dicht sitzen um ein möglichst homogenes Leuchtfeld zu erzeugen.
> (Streuscheibe und Abstand helfen da auch, klar...).

Die Lage der LEDs hat wenig mit der Lage der Treiber zu tun.

> Aus dem Grund wollte ich auch die Einzel-Ansteuerung vermeiden. Mein
> Ansatz war eher, viel Strom zur Verfügung zu stellen und dann über
> 6-fach Multilayer und blind vias die einzelnen LEDs anzufahren

Jaja, und mal wieder ne Runde Bullshit-BINGO spielen . . .

von Noob A. (strippenzieher)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, und mal wieder ne Runde Bullshit-BINGO spielen . . .

OK, ich sehe gerne ein dass meine Idee blöd war...
Wäre aber nett das ein klein wenig zu spezifizieren, dass ich auch was 
draus lerne

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


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Bob A. schrieb:
> bin wohl zu doof da eine Konstantstromquelle auswählen zu können...
Probiers mal da:

https://www.ti.com/de-de/power-management/led-drivers/overview.html

https://www.analog.com/en/products/power-management/led-driver-ic.html

https://www.rohm.de/products/power-management/led-drivers

Aber die gute Nachricht: man kann eigentlich aus jedem Stepdown oder 
Stepup eine KSQ machen.

Bob A. schrieb:
> 6-fach Multilayer und blind vias die einzelnen LEDs anzufahren
Hölle auch, Raketentechnik für Funzeln. Hast du zu viel Geld? Warum 
machst du es nicht wie der Rest der Welt und lackierst einfach die 
Leiterplatte ansprechend?

von Gerald B. (gerald_b)


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Bob A. schrieb:
> Aus dem Grund wollte ich auch die Einzel-Ansteuerung vermeiden. Mein
> Ansatz war eher, viel Strom zur Verfügung zu stellen und dann über
> 6-fach Multilayer und blind vias die einzelnen LEDs anzufahren

Wird das ein Einzelstück, oder eine (Klein)serie?
Bei einem Enzelstück ist der Entwicklungsaufwand einer speziellen 
Leiterplatte größer, als Starplatinen zu verkabeln.
Außerdem sind LEDs Leistungshalbleiter und möchten entsprechend gekühlt 
werden. Prinzipiell kann man in Mehrlagenleiterplatten auch Metallkerne 
integrieren, aber das ist dann schon sehr speziell und nichts für 
Einzelstücke.
Erläutere mal, was du genau vor hast. Wieviele LEDs wovon und wie die 
verteilt sein sollen und in welchen Gruppen du die schalten willst.

von Noob A. (strippenzieher)


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Gerald B. schrieb:
> Erläutere mal, was du genau vor hast. Wieviele LEDs wovon und wie die
> verteilt sein sollen und in welchen Gruppen du die schalten willst.

Das wird eine sehr spezielle "Funzel"...
An sich wird das ein großes Leuchtfeld, ca. 180mm x 80mm
Das werden schon 150 bis 200 LEDs.
Im 1. Post ist die Tabelle angehängt. Das ist ein Modul mit den 4 
"Farben" drauf.
Das Endprodukt muss nur an oder aus sein.
Dabei muss ich aber wissen wieviel Strom die einzelnen Spektralbereiche 
abkriegen sollen. Dafür brauche ich eine Experimentierfunzel wo ich den 
Strom der einzelnen "Kanäle" unabhängig verändern kann.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Bob A. schrieb:
> abkriegen sollen. Dafür brauche ich eine Experimentierfunzel wo ich den
> Strom der einzelnen "Kanäle" unabhängig verändern kann.

Warum "Kanäle"? Es sind Kanäle. Und zwar 4. Was bisher in deiner 
Beschreibung nicht klar war, ist daß du relativ viele dieser LEDs alle 
mit dem gleichen Strom / Kanal ansteuern willst. Das sollte man schon 
dazu sagen, denn damit ergibt sich eine deutlich andere Problemstellung 
als wenn man Dutzende oder hunderte von LEDs alle einzeln ansteuern 
will.

Man kann mehrere LEDs der gleichen Wellenlänge in Reihe schalten und mit 
einer Konstantstromquelle seiner Wahl speisen. Dabei ist man 
praktisch durch die Spannungshöhe der Reihenschaltung begrenzt, denn man 
will da eher nicht 10x11V = 110V haben. Ich würde bei 48V Schluß machen, 
auch weil es dafür noch fertige Stromversorgungen gibt.

von Noob A. (strippenzieher)


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Falk B. schrieb:
> Was bisher in deiner
> Beschreibung nicht klar war, ist daß du relativ viele dieser LEDs alle
> mit dem gleichen Strom / Kanal ansteuern willst. Das sollte man schon
> dazu sagen, denn damit ergibt sich eine deutlich andere Problemstellung
> als wenn man Dutzende oder hunderte von LEDs alle einzeln ansteuern
> will.

Hmm, ja... da muss ich noch dran üben Problemstellungen klar zu 
formulieren

KSQ der Wahl... das war ja die Ausgangsfrage :)

von Falk B. (falk)


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Bob A. schrieb:
> KSQ der Wahl... das war ja die Ausgangsfrage :)

Nun, wenn man an die 48V mit der Flußspannung relativ nah rankommt, kann 
man ggf. auch einen einfachen Linearregler ala LM317 nutzen. Der 
Wirkungsgrad ist trotzdem recht hoch und ein Schaltregler hat wenig 
Vorteile. Sprich, man schaltet soviele LEDs in Reihe, daß man auf ca. 
40-42V kommt.

von Gerald B. (gerald_b)


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Bob A. schrieb:
> KSQ der Wahl... das war ja die Ausgangsfrage :)

Ja, aber du brauchst eben eine andere KSQ, wenn du 1, 10 oder 100 LEDs 
betreiben willst ;-)
Selbst bei 10 in Reihe, lohnt es sich durchzurechnen, ob 10 kleine oder 
eine große KSQ günstiger kommen. Letzteres kann anders durchaus anders 
ausfallen, wenn du die Kleinen selber bauen kannst, die Große aber 
kaufen mußt.
Fertig von der Stange sieht es unter 350 mA eher mau aus.
Bis 60V Uf (rund 20 LEDs in Reihe) würde auch eine KSQ Step Up Wandler), 
wie  ein XL6006 in Frage kommen.
Derartige Eigenbauten lassen sich besser an ungewöhnliche Ausgangsströme 
anpassen. Wenn du 1x weißt, welchen Ausgangsstrom du brauchst, kannst du 
dann ja zielgerichtet nach kommerziellen Fertiglösungen Ausschau halten, 
da du dann die endgültigen Spezifikationen kennst.

von MaWin (Gast)


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Bob A. schrieb:
> regelbar

Womit ?

Mit einem Knopf, per WLAN im Smarthome oder auf Helligkeit per 
Lichtsensor ?

Offenkundig reicht dir eine 12V Spannungsquelle. Von den roten kann man 
dann mehrere in Reihe schalten.

Als Linearregler sind die Verluste auch nicht so hoch, das reicht schon.

Da man LED nicht direkt parallel schalten darf, kommt jede LED einzeln 
an einen Stromregler.

Im Gegenteil, bringt der Stromregler nicht genug Strom, könnte man 
mehrere Stromregler parallel schalten.

Da eine einzelne LED bei dir 200mA braucht, und bis auf far red 
zumindest 6.5V sind das 1.1W maximaler Verlust, bei 11V aber auch 92% 
Wirkungsgrad.

Mankann das einfach mit 1 Transistore pro LED n als Stromspiegel 
aufbauen.

von Dirk K. (knobikocher)


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Bob A. schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> Schreibe 100 mal ohne Copy & Paste
>>
>> "Ich soll keine Leds direkt parallel schalten!"
>
> Wo steht dass ich die direkt parallel schalten will?

Bob A. schrieb:
> Und zu allem Überfluss sollen gleich mehrere LEDs parallel geschaltet
> werden.

!?

von Noob A. (strippenzieher)


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Dirk K. schrieb:
> Bob A. schrieb:
>> Udo S. schrieb:
>>> Schreibe 100 mal ohne Copy & Paste
>>>
>>> "Ich soll keine Leds direkt parallel schalten!"
>>
>> Wo steht dass ich die direkt parallel schalten will?
>
> Bob A. schrieb:
>> Und zu allem Überfluss sollen gleich mehrere LEDs parallel geschaltet
>> werden.
>
> !?

Ja, und?
steht da, dass die ohne Vorwiderstand parallel geschaltet werden?

Gut, da steht nicht explizit dass es MIT Widerstand gemacht wird, aber 
auch nicht dass es OHNE sein wird...

: Bearbeitet durch User
von Lothar J. (black-bird)


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"LED mit Widerstand parallel schalten" oder "LED parallel schalten"?

Da ist ein kleiner, feiner, aber sehr wichtiger Unterschied.

Blackbird

PS: Bei 100mA wären Widerstände schlechter als KSQ.

: Bearbeitet durch User
von Dirk K. (knobikocher)


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Lothar J. schrieb:
> "LED mit Widerstand parallel schalten" oder "LED parallel schalten"?
>
> Da ist ein kleiner, feiner, aber sehr wichtiger Unterschied.

+1

Sprache ist fehleranfällig. Schaltplan hilft.

von Noob A. (strippenzieher)


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MaWin schrieb:
> Mit einem Knopf, per WLAN im Smarthome oder auf Helligkeit per
> Lichtsensor ?

4 Potis für die einzelnen Kanäle

MaWin schrieb:
> Mankann das einfach mit 1 Transistore pro LED n als Stromspiegel
> aufbauen.

das klingt interessant, wie genau stelle ich mir das vor?
eine "fette" Stromquelle pro Kanal, und jeder LED pro Kanal einen 
Transistor spendiert?

von MaWin (Gast)


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Bob A. schrieb:
> das klingt interessant, wie genau stelle ich mir das vor?
1
+12V --+-----+-----+--...
2
       |     |     |
3
      2k7    |     |
4
       |    LED   LED
5
 +-10kPoti   |     |
6
 |     |     |     |
7
 +-----+--+--(--+--(--...
8
       |  |  |  |  |
9
       >|-+-|<  +-|< BD137
10
      E|     |E    |E
11
    100Ohm  2Ohm  2Ohm
12
       |     |     |
13
GND ---+-----+-----+--...

von Noob A. (strippenzieher)


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ah ok, ich brauch also nur eine Stromquelle die ausreichend "schieben" 
kann.

aber ... ist das mit diskreten Transistoren nicht furchtbar ungenau?

von Noob A. (strippenzieher)


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Habs mal kurz simuliert...

je mehr Spiegel ich hinzufüge, desto geringer wird der Strom durch die 
einzelnen LEDs. Ich kapier nicht so ganz woran das liegen könnte...
Könnte mir das bitte jemand erklären?

von MaWin (Gast)


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Bob A. schrieb:
> je mehr Spiegel ich hinzufüge, desto geringer wird der Strom durch die
> einzelnen LEDs

Ähm, das sollte nicht sein, ggf. habe ich die Widerstandswerte links in 
Erhoffung eines hohen Stromverstarkungsfaktors zu hoch angesetzt, nimm 
mal 1/10 der Werte für die 3.

Bob A. schrieb:
> ist das mit diskreten Transistoren nicht furchtbar ungenau?

Braucht dein Knopf 1% Genauigkeit ? 10% sollte doch akzeptabel sein.

von Noob A. (strippenzieher)


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das verringert die Differenz, aber es sind von 4 auf 8 Spiegel 145 auf 
133mA

hab die LTSPice Datei mal angehängt, evtl hab ich da ja auch was falsch 
gemacht?

von Noob A. (strippenzieher)


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MaWin schrieb:
> Braucht dein Knopf 1% Genauigkeit ? 10% sollte doch akzeptabel sein.

Vielleicht nicht 1% aber 10% erscheint mir eher viel...
Ehrlicherweise kann ich das erst nach einem Versuch mit zumindest dem 
kleinen 16er Feld sagen

von MaWin (Gast)


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Bob A. schrieb:
> aber es sind von 4 auf 8 Spiegel 145 auf 133mA

Und wo ist das Problem dabei ?

Interessanter ist, wie weit der Strom schwankt, wenn eine LED 9.5v und 
die andere 8.1V benötigt.

Bei einem festen Vorwiderstand gâbe es da grössere Unterschiede.

Und wie alle LEDs simultan dunkler werden, wenn man am Poti dreht, das 
klapp mit festen Vorwiderständen an einer regelbaren Spannungsquelle 
auch nicht so gut.

von Noob A. (strippenzieher)


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MaWin schrieb:
> Bob A. schrieb:
>> aber es sind von 4 auf 8 Spiegel 145 auf 133mA
>
> Und wo ist das Problem dabei ?

War nur als Rückmeldung gedacht dass es wirklich was gebracht hat, aber 
noch ein Restschen übrig ist :)

Vielen Dank!

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