Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LEDs Konstantstrom statt Vorwiderstand ?


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von Fred F. (fred08151)


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Ich wollte statt eines Widerstandes zur Strombegrenzung meiner LEDs eine 
Konstantstromquelle nehmen, da der Widerstand ja unnötig Wärmeverluste 
mit sich bringt, also habe ich ein wenig gestöbert und entsprechende 
Schaltungen hier und im Kompendium gefunden.
Leider weiss ich nicht, warum der NMOS in LT Spice eine Verlustleistung 
von > 6,78 Watt anzeigt. Meine NMOS gibt es in LTSpice leider nicht.
R4 in der Schaltung sollte ein NTC sein, der bei zuviel Wärme den Strom 
reduziert.
Wäre schön, wenn sich das jemand ansehen könnte und ein paar Tips geben 
könnte, ob das so überhaupt durchdacht ist, oder für die Tonne. Falls 
für die Tonne, bitte ein paar Verbesserungsvorschläge oder Links, die 
mir weiterhelfen.
MfG

: Bearbeitet durch User
von ArnoNym (bergler)


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Da liegt ein Missverständniss vor:
Jede Konstantstromquelle, die linear arbeitet wird genauso viel Leistung 
verbrennen wie ein Widestand. Da spielt es keine Rolle, ob FET, 
Bipolartransistoren oder Widerstände genutzt werden.

Das kann man lösen, indem man Schaltregler verwendet. Es gibt spezielle 
für den Einsatz mit LED, die im Prinzip Konstantstromquellen sind.

Beispiele:
Step-down:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3402.pdf?ts=1707654103986&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252Fde-de%252FLM3402

Step-Up:
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fan5333b-d.pdf

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


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Fred F. schrieb:
> Leider weiss ich nicht, warum der NMOS in LT Spice eine Verlustleistung
> von > 6,78 Watt anzeigt.
Geauso viel würde am Vorwiderstand am selben Arbeitspunkt auch anfallen. 
Du hast da lediglich einen "geregelten Halbleitervorwiderstand" 
gebastelt.

> da der Widerstand ja unnötig Wärmeverluste mit sich bringt
Wenn du die Verlustleistung nicht haben willst, dann brauchst du einen 
Schaltregler, der als *getaktete Konstantstromquelle* arbeitet.

: Bearbeitet durch Moderator
von Arno R. (arnor)


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Fred F. schrieb:
> oder für die Tonne

Die Beschaltung des TL431 ist Blödsinn, so stellt der nie eine 
Referenzspannung ein. U1 ist überflüssig.

von ArnoNym (bergler)


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Arno R. schrieb:
> Die Beschaltung des TL431 ist Blödsinn, so stellt der nie eine
> Referenzspannung ein. U1 ist überflüssig.

Alle OPV sind überflüssig ;-)

TI gibt einen guten Vorschlag.:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf?ts=1707640081546&ref_url=https%253A%252F%252Fsearch.ukr.net%252F
Siehe Figure 10-15, "precision constant current sink".

Diese Schaltung habe ich schon oft für LED kleiner und mittlerer 
Leistung benutzt- bis 1-2W oder so ist das oft ausreichend, was heute 
fast alle Dinge wie Anzeigen etc. abdeckt.
Am Besten einen LMV431 nutzen, der spart mit 1,24V Feedback Spannung 
ein:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmv431.pdf?ts=1707573227550

Im Normalfall sollten alle OPVs hinfällig sein, der TL431 kann das auch 
so. Muss man halt kucken, wie man mit dem Basisstrom hinkommt.

von Fred F. (fred08151)


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Ok, zu "getaktete Konstantstromquelle" habe ich im Netz diese Schaltung 
gefunden.
Wenn das ok wäre, würde ich die nachbauen.
Laut Datenblatt kann der LM2575HV bis 63 Volt:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2575-n.pdf
Nur mit dem Strom bin ich mir nicht sicher. Wieviel kann der ab ?

von ArnoNym (bergler)


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Fred F. schrieb:
> Nur mit dem Strom bin ich mir nicht sicher. Wieviel kann der ab ?

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2575-n.pdf

"Specified 1A Output Current"

von Michael B. (laberkopp)


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Fred F. schrieb:
> Ich wollte statt eines Widerstandes zur Strombegrenzung meiner LEDs eine
> Konstantstromquelle nehmen, da der Widerstand ja unnötig Wärmeverluste
> mit sich bringt

Humbug.

Die Warmeverluste sind bei einer linear getegelten Konstantstgomquelle 
exakt dieselben,

nur Konstantstromschaltregler sind effektiver, lohnen aber für 1 LED 
nicht.

Ganz nebenbei ist dein TL431 falsch beschaltet, der OpAmp der den MOSFET 
steuert wurde schwingen weil trotz kapazitiver Belastung keinerlei 
Kompensation vorhanden ist, und der andere OpAmp ist bei korrekter 
Lösung überflüssig.

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

Fred F. schrieb:
> Ok, zu "getaktete Konstantstromquelle" habe ich im Netz diese Schaltung
> gefunden

Nun, es ist sicher nicht die einzige unter den ungefähr zehntausend, 
aber eine der schlechtesten mit 30 Jahre altem Chip.

Wie wäre es mit dem: 
https://4donline.ihs.com/images/VipMasterIC/IC/DIOD/DIOD-S-A0001839395/DIOD-S-A0001839395-1.pdf

: Bearbeitet durch User
von ArnoNym (bergler)


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Michael B. schrieb:
> Nun, es ist sicher nicht die einzige unter den ungefähr zehntausend,
> aber eine der schlechtesten mit 30 Jahre altem Chip.

Die wird ihren Zweck schon erfüllen. Der alte Chip hat den Vorteil, mit 
nur 52kHz recht langsam zu schalten, was die Ansprüche an das Layout in 
Grenzen hält.
Man erkauft sich das halt mit großen Bauteilen.

Ansonsten greift man halt z.B. zum LM3402.

Michael B. schrieb:
> Wie wäre es mit dem:
> 
https://4donline.ihs.com/images/VipMasterIC/IC/DIOD/DIOD-S-A0001839395/DIOD-S-A0001839395-1.pdf

Das dürfen wir nicht sehen:
"Forbidden

You don't have permission to access 
/images/VipMasterIC/IC/DIOD/DIOD-S-A0001839395/DIOD-S-A0001839395-1.pdf 
on this server."

von Fred F. (fred08151)


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Der LM3402HV sieht ja gut aus und sollte auch meinen 10s-Li-Ionen-Akkus 
vertragen.

von Michael B. (laberkopp)


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ArnoNym schrieb:
> Das dürfen wir nicht sehen:

Hmm, da war irgendwas nach dem Fragezeichen doch wichtig.
Es war der ZXLD136.

von Fred F. (fred08151)


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Sieht auch gut aus und kostet sogar 10 Cent weniger, obwohl 3 € auch 
nicht wenig sind.

: Bearbeitet durch User
von Thomas B. (thombde)


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Das geht sogar mit dem NE555.
Wenn man mal die Restbestände aufbrauchen möchte.

https://www.led-treiber.de/html/getaktete_treiber.html

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Thomas B. schrieb:
> Das geht sogar mit dem NE555

Die anderen haben sich wenigstens Mühe gegeben, Losungen für die 24-40V 
vorzuschlagen, die Fred sucht.

Dir ist irgendwie alles scheissegal.

von Jens G. (jensig)


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Michael B. schrieb:
> Die anderen haben sich wenigstens Mühe gegeben, Losungen für die 24-40V
> vorzuschlagen, die Fred sucht.
>
> Dir ist irgendwie alles scheissegal.

Kannst doch drei in Reihe schalten ;-)

von Fred F. (fred08151)



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Wie ist das mit dem Adj.-Anschluss ?
Da steht ja maximal 2,5 Volt, da kann ich doch das Teil nicht so 
anschliessen wie auf dem zweiten Bild, sonst qualmt das doch.
Eine Zenerdiode mit einem Spannungsteiler dahinter, oder einen Stepdown 
?

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Fred F. schrieb:
> Wie ist das mit dem Adj.-Anschluss ?

Damit kNn man den Strom regeln, aka die Helligkeit dimmen. Brauchst du 
scheinbar nicht.

> Da steht ja maximal 2,5 Volt, da kann ich doch das Teil nicht so
> anschliessen wie auf dem zweiten Bild, sonst qualmt das doch.

Wieso kommst du darauf, dass die Schaltung im Datenblatt qualmt ? Meinst 
du nicht, dass der Hersteller des Chips besser versteht was er gebaut 
hat als du ?

> Eine Zenerdiode mit einem Spannungsteiler dahinter, oder wie ?

Es steht so eine ausfuhrliche Beschreibung im Datenblatt:

Multi-function On/Off and brightness control pin:
• Leave floating for normal operation.(VADJ = VREF = 1.25V giving 
nominal
average output current IOUTnom = 0.2V/RS)
• Drive to voltage below 0.2V to turn off output current
• Drive with DC voltage (0.3V < VADJ < 2.5V) to adjust output current 
from 25%
to 200% of IOUTnom
• Connect a capacitor from this pin to ground to set soft-start time.
Soft start time increases approximately 0.2ms/nF

von Fred F. (fred08151)


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Eben, wenn ich schon 3 € zahle, hätte ich dann doch gerne, dass ich den 
Strom regeln kann, kühl auf 400 - 700mA und z.B. einen NTC/PTC damit der 
Strom bei Hitze gedrosselt wird.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Fred F. schrieb:
> Eben, ich hätte dann doch gerne, dass ich den Strom regeln kann,
> kühl auf 400 - 700mA und z.B. einen NTC/PTC damit der Strom bei Hitze
> gedrosselt wird.

Dann bau da einen Spannungsteiler davor der kalt 1.2V und warm 0.8V 
liefert oder vielleicht tut es auch ein hochohmiger 470k NTC von ADJ 
nach GND.

von Ralf G. (ralg)


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Fred F. schrieb:
> Eben, wenn ich schon 3 € zahle, hätte ich dann doch gerne, dass ich den
> Strom regeln kann, kühl auf 400 - 700mA und z.B. einen NTC/PTC damit der
> Strom bei Hitze gedrosselt wird.

Was für 'ne Hitze?

Was Fertiges kommt nicht in Frage? (Kann natürlich sein, dass die 
Fix-und-fertig-Lösung mit fünf Anschlussbeinchen dann nochmal 3€ extra 
kostet.)

von Fred F. (fred08151)


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Ralf G. schrieb:
> Was für 'ne Hitze?

Die LEDs sind in einem wasserdichten Gehäuse, weshalb ich nicht für 
Frischluft sorgen kann. Sie haben zwar eine Kühlfläche aus Alu und sind 
mit Wärmeleitkleber auf ein Kühlblech geklebt, aber mit der Zeit wird 
doch alles ziemlich warm.
Was meinst du mit Fix-und-fertig-Lösung ?

von Ralf G. (ralg)


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Fred F. schrieb:
> Was meinst du mit Fix-und-fertig-Lösung ?

Na vorn Spannung rein und hinten Strom raus. Alles im handlichen 
Gehäuse.
Z.B.:
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=446&LA=0&nbc=1&q=ldd

von Fred F. (fred08151)


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Ach so, ne, ich will ja soviel wie möglich selber basteln.
Ich guck mal, wie weit ich komme, etwas für den Adj. zu machen.
Einen 500k-Ohm NTC hätte ich sogar noch rumliegen.
Mit einem LMC555 liesse sich die PWM doch bestimmt auch erzeugen, oder ?

von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Moin,
ich habe weniger gute Erfahrungen mit einer getakteten und gedimmten 
Konstantstromquelle gemacht. Egal ob selbstgebaut oder fertig gekauft. 
Das Problem waren flackern bzw. unruhiges Licht besonders bei kleinen 
Helligkeiten. Ich nutze ein einstellbares Hutschienennetzteil mit einem 
kleinen Vorwiederstand pro Strang. Die LEDs schalte ich mit einem Mosfet 
und PWM. Andere mögen da erfolgreicher sein, aber das funktioniert bei 
mir gut.
Gruß
 Carsten

von Fred F. (fred08151)


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Ich habe mir mal diesen Artikel reingelesen:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pwm555.htm
Es sollte kein Problem sein mit mehreren kHz zu takten. Die Helligkeit 
soll eh nur bei höheren Temperaturen gedimmt werden.
Oder wo und wie hast du die Probleme des flackerns ?
Die würde ich natürlich gerne von Anfang an minimieren wollen.

von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Hallo,
das PWM- Signal und der Takt der KSQ können sich „überlagern“ und 
unschöne „Misch- Effekte“ ergeben. Jeder ATtiny o.Ä. liefert ein viel 
besseres PWM als ein 555. Deshalb würde ich immer einen uC vorziehen. 
Vorzugsweise mit 16Bit HW-PWM. Unser Auge sieht die Unruhe des Lichtes 
besonders gut.
Viel Erfolg
 Carsten

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