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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konstantstromquelle für einen Haufen LEDs


Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Hallo.

Ich möchte 251 LEDs gleichzeitig und gleichmäßig zum Leuchten bringen. 
Da dachte ich, ich nehme eine Konstantstromquelle. Zur Verfügung habe 
ich etwa 21V DC. Die roten LEDs (201) haben eine Vorwärtsspannung von 
2,1V @ 2mA, die weißen (50) eine Spannung von 1,8V~2,2V @ 2mA

Ich dachte nun, dass ich jeweils 8 Rote in Reihe und 25 solche Gruppen 
parallel schalte. Bei den Weißen ebenfalls 8 parallel und 6 Gruppen.
Doch wie passe ich bei Reihenbeschaltung die unterschiedlichen 
Vorwärtsspannungen an? Ich dacht, indem jeder Reihe ein extra 
Vorwiderstand verpasst wird? Doch um vor schwankender Betriebsspannung 
zu schützen würde ich gern den Strom mit einer Konstantstromquelle 
begrenzen, damit den LEDs nix passiert.

Was wäre für das Problem eine passende Lösung?

Autor: hubert.g (Gast)
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Wie wäre es mit einem LM317 als Konstantstromquelle, wenn du zwei nimmst 
ersparst du dir auch die Serienwiderstände.

Autor: hans0815 (Gast)
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es gibt von den verschiedensten Herstellern Konstantsromquellen extra 
für den LED Bereich, hab leider keine Bezeichnung zur Hand, aber such 
mal bei Segor, glaub dort hab ich was derglecihen gesehen

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Es Problemchen ist, dass es - wenn es eine Konstantstromquelle wird - 
die aus Ts und Rs aufgebaut werden muss, da ich bis morgen leider nix 
mehr bestellen kann ;)

Ich dachte an die Beschaltung der Konstantstromquelle mit einer LED als 
Referenzspannung (8*25=200+1=201) aber hab noch nie was mit 
Konstantstromquellen gemacht. Daher weiß ich ach nich, wie ich die 
Dimensionieren soll ...

Autor: gerhard (Gast)
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hallo christoph,
eine konstantstromquelle aus trans. und wid. ist sehr simpel.
nimmen einen npn trans.
zw. emitter und masse einen wid.
zw. basis und masse 2 x 1n4148 in flussrichtung.
am r stellen sich nun 0,7v ein, der strom, ergibt sich entspr. dem r.

gruss
gerhard

Autor: Adrei (Gast)
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und noch einen wid von der basis zur speiesespannung ... fertisch

gruss
Allu

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Danke für die Hilfe!

Ich habe gelesen, dass eine Konstantstromquelle mit einer LED statt den 
beiden Dioden besser funktionieren soll (für mich so und so, da das dann 
die benötigte 201. LED werden soll ;). Ist es richtig, dass dann der 
Strom durch den Emitterwiderstand bestimmt wird und die dort abfallende 
Spannung Ufled - Ube ist?

Wie verhält es sich eigentlich an der Lastseite mit den 
unterschiedlichen Vorwärtsspannungen der LED-Reihen?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Alle LEDs bekommen den gleichen STROM, weil KonstantSTROMquelle. Die 
Spannung teilt sich über den LEDs auf. Zu beachten ist, daß verschiedene 
LEDs bei gleichen Strömen aber verschieden hell leuchten (können).

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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ja schon klar. Aber ist es nicht so, dass der Innenwiderstand der LEDs 
variiert, wenn die Vorwärtsspannungen nicht gleich sind? Dann würde 
demzufolge bei denen mit kleinerer Vorwärtsspannung mehr Strom fließen 
als bei denen mit größerer ... oder irre ich mich da?

Autor: Hr Vorragend (hr_vorragend)
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Ja du irrst,
- in einer Reihenschaltung ist der Strom immer gleich.
- bei einer Konstantstromquelle ist der STrom konstant wenn die 
Leerlaufspg. nicht zu klein bzw. der Lastwiderstand nicht zu gross wird.

Autor: Jens P. (jmoney)
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Wenn Konstantstrom, dann aber bitte für jeden Zweig eine Stromquelle. 
Sonst kriegen die andern Zweige mehr Strom im Fall, dass einer hochohmig 
ausfällt. Oder aber eine große Spannungsquelle und durch Vorwiderstände 
mehrere Stromquellen draus machen.

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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> Wenn Konstantstrom, dann aber bitte für jeden Zweig eine Stromquelle.
> Sonst kriegen die andern Zweige mehr Strom im Fall, dass einer hochohmig
> ausfällt. Oder aber eine große Spannungsquelle und durch Vorwiderstände
> mehrere Stromquellen draus machen.

Genau das meinte ich. Ich kann aber nur eine Strombegrenzung einbauen. 
Würde es dann trotzdem funktionieren, wenn ich jedem Zweig noch einen 
Begrenzungswiderstand verpasse?

Autor: Hr Vorragend (hr_vorragend)
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Nein, parallelschaltung an Stromquelle is immer ganz schlecht. Das wird 
nix und macht dir auch die Vorteile der Konstantstromquelle zu nichte...

Autor: Lothar (Gast)
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Du brauchst gar keine Konstantstromquelle....
Vorwiderstände reichen vollkommen. Acht rote macht ca. 16V, bei den 
restlichen 5V sind das 500Ohm bei 10mA. Weiße haben eine wesentlich 
höhere Flusspannung, knappe 4V. Bei vier in Reihe bist Du wider bei 
500Ohm und 10mA. Du brauchst einen R pro Strang, mit den Werten kannst 
Du ein bisschen spielen. Ich betreibe auf die Art einen "Sternenhimmel" 
mit 118 LEDs bei 25mA. 10% Stromdifferenz wirst Du subjektiv kaum 
feststellen. Die Leistung, die Du in den R's verheizt, würden sonst in 
den Transis bzw. ICs anfallen, es sei denn, Du machst noch 'ne PWM oder 
Stepregler.
Grüße und frohe Weihnachten.

Autor: Jens P. (jmoney)
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Zu Lothars Vorschlag würde ich noch nen Spannungsregler hinzufügen oder 
zumindest eine Zener-Diode am Eingang, um vor Spitzen beim Ein- und 
Ausschalten zu schützen. Die können nämlich LEDs ganz schnell killen..

Autor: Lothar (Gast)
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Hängt davon ab, von wo die 21V kommen. Spitzen von 100mA halten LEDs 
problemlos aus, wenn sie nicht zuuuu lang sind. Bei Trafo, Graetz, 
Kondensator ist nichts dergleichen zu erwarten, bei Netzteilen von 
Notebooks o.ä. schon gar nicht. Wenn die Versorgung direkt aus dem Netz 
kommt (Kondensatornetztei) sieht das schon anders aus. Da habe ich auch 
schon ein paar gekillt. Eine Z-Diode oder ein dicker Elko sind nie 
verkehrt. Zum Test habe ich eine LED, die mit max. 20mA angegeben war 
einige Tage mit 50mA betrieben. Sie hats ausgehalten, sicher 
herstellerabhängig. Kannst Du alles mit einem Strang testen.
Try and Error.... oder auch nicht...

Autor: Winfried (Gast)
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Ist mir gerade aufgefallen:

"die weißen (50) eine Spannung von 1,8V~2,2V @ 2mA"

Ich habe noch keine weißen LED's mit dieser Spannung gesehen, die haben 
3.4-4 Volt. Nur mal so zur Info.


Ansonsten kann ich auch empfehlen, Stromquelle mit npn und LED an der 
Basis zu nehmen. Funktioniert gut. Infos zu dieser Schaltung findest du 
im http://www.elektronik-kompendium.de/

Autor: Winfried (Gast)
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Autor: ch (Gast)
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ein 317er ist eine sehr billige, und sehr viel verwendete lösung, die 
ströme sind durch alles LED's gleich, somit werden sich auch gleich hell 
leuchten (zumindest nicht mehrklich unterschiedlich hell)... ich frag 
mich da immer wiso gewisse leute so ein tamtam machen, um eventuell noch 
kurz ein bauteil einzusparen, oder bei einem ein paar cent's zu 
sparen...

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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So. Ich habe das jetz auf einfache Weise gelöst. Der Strom kommt von 
einem 24V, gleichgerichtetem Steckernetzteil. Ich hab bei einer 
wiederholten Messung das ganze mal mit 100µF geglättet und siehe da - es 
waren 31,8V ;)

ich habe immer 10 LEDs in Serie geschalten. Die roten mit 8200 Ohm und 
die weißen mit 22000 Ohm. (Die eine Verbleibende mit 18000 Ohm). Es 
funktioniert prima. Die Sorgen, die ich mir gemacht habe, kamen von der 
EIngangsspannung, da ich nicht wusste, wie die sich unter Belastung 
verhält und evtl. zusammenbricht. Das war aber kaum spürbar (sie wurde 
letztendlich nur mit 40mA belastet (600mA sind max. möglich :P)

Nur soviel: Ich habe mich auch gewundert - aber die LEDs haben wirklich 
nur eine Vorwärtsspannung von 1,9 Volt typ. (30mA @ 10.000mcd). Gekauft 
bei Ebay im 50er-Pack für 10 Euro direkt aus Hongkong (gibts afaik nur 
einen Anbieter).

Autor: Jörg B. (manos)
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Gleich sollten die Ströme auch bei einem Vorwiderstand sein 
(einheitliche LED's vorausgesetzt). Auch bei der 317er Lösung wird eine 
zusätzlicher Widerstand benötigt - und das halt 31x.

Der Unterschied ist halt, dass bei der 317er Lösung egal ist ob da ein 
LED mehr oder weniger ist, bei der Widerstandslösung muss man den 
Widerstand dann neu berechnen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>ich habe immer 10 LEDs in Serie geschalten. Die roten mit 8200 Ohm und
>die weißen mit 22000 Ohm. (Die eine Verbleibende mit 18000 Ohm)

Halte ich für ein Gerücht, wohl ein paar Kommas vergessen? ;-)

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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> Halte ich für ein Gerücht, wohl ein paar Kommas vergessen? ;-)

Ich weiß nicht... Gerücht komm raus !  ;;-)

siehe:

> Ich hab bei einer wiederholten Messung das ganze mal mit 100µF geglättet
> und siehe da - es waren 31,8V ;)

stimmt scho. Zumindest leuchtet es jetz ganz kommod und die Beschenkte 
freut sich auch scho ganz dolle ;)

Autor: Winfried (Gast)
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10V die am Widerstand etwa abfallen macht bei 22K nur etwa 0.5mA. Da ist 
schon irgendein Fehler drin.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Meine ich auch, aber da es leuchtet wie es soll, ist auch ein 
Rechenfehler nicht so schlimm ;-)

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Die weißen LEDs haben eine Helligkeit von 10000mcd bei 30mA. Das wäre 
viel u hell und würde nicht in etwa gleichhell mit den roten LEDs 
leuchten. Darum hab ich die "gedrosselt" und bei etwa 0.5mA geben die in 
etwa die Helligkeit, die die roten bei etwa 1,5mA haben.

Die Widerstandswerte, Spannungen und Diodenangaben stimmen 100% (siehe 
Bild). Ist zwar nich so ganz alltäglich aber wie Peter Lustig immer 
sagt: "Klingt komisch, is aber so" ;)

Autor: Bär mit unbekannter Farbe (Gast)
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Ich würde nicht zu lange Ketten an Serienschaltungen aufbauen, bevor ich 
auf Parallel gehe. Besser scheint es mir parallel geschaltete in Serie 
zu nehmen. Wenn eine LED in einer langen Kette ausfällt , fällt der 
ganze Strang aus und die Konstantstromquelle treibt sofort mehr durch 
die anderen Stränge. Ich würde eine Spannungsquelle aufbauen und passend 
belasten. Die darf dann ruhig in die Knie gehen zum Schutz der anderen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Der Ausfall einer LED bei 0,5 bzw. 1,5mA ist sehr, sehr, sehr 
unwahrscheinlich....

Autor: Gonze (Gast)
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Hallo,

Irgentwie will die Konstantstromquelle bei mir einfach nicht 
funktionieren ?!

Ich möchte 12 LED's in Reihe Schalten. Bei einer Typ. Spannung von 3.3V 
pro LED komme ich auf 39.6V Gesamtspannung. Der Strom sollte ca. 22mA 
betragen, daher verwende ich einen 56R Wiederstand.

Aus meinen Travo kommen ca. 65V Leerlaufspannung.
Klemme ich einen Bausatz an fällt die Spannung vor dem Lm317 auf ca. 
55V, und hinter dem Lm317 auf ca. 45V ab.
Allerdings messe ich immer einen Strom von 50mA. Er scheint einfach 
nichts zu regeln.

Statt einer Spannung (zwischen out und adj) von 1,25V messe ich immer 
nur ca. 0,6V ??

Vieleicht kennt ja einer das Phenomän, oder jemand kann mir sagen was 
ich falsch mache.

Gruß
Gonze

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Gonze (Gast)

>Ich möchte 12 LED's in Reihe Schalten. Bei einer Typ. Spannung von 3.3V
>pro LED komme ich auf 39.6V Gesamtspannung. Der Strom sollte ca. 22mA
>betragen, daher verwende ich einen 56R Wiederstand.

Die Schaltung ist erstmal OK. hast du den LM317 auch richtig 
angeschlossen? Keine Pins verwechselt?

>Aus meinen Travo kommen ca. 65V Leerlaufspannung.

Ich hoffe Gleichspannung, keine Wechselspannung.

>Klemme ich einen Bausatz an fällt die Spannung vor dem Lm317 auf ca.
>55V, und hinter dem Lm317 auf ca. 45V ab.

Passt doch in etwa.

>Allerdings messe ich immer einen Strom von 50mA. Er scheint einfach
>nichts zu regeln.

Wo misst du denn den Strom?

>Statt einer Spannung (zwischen out und adj) von 1,25V messe ich immer
>nur ca. 0,6V ??

Richtige Pins? Den Widerstand mal nachgemessen? Welche LM317 hast du 
denn? den im TO220 Gehäuse? Den brauchst du, wegen der Verlustleistung.

MfG
Falk

Autor: HildeK (Gast)
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Vielleicht ist er auch schon in den ewigen Jagdgründen?
65V am LM317 ist nicht unkritisch, denn bereits parasitäre Kapazitäten 
z.B. zwischen R1 und PAD2 könnten ihn schädigen.
Teste mal mit nur 2 LEDs und 20V Eingangsspannung.

Autor: Mike J. (Gast)
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Die Lösung mit der "Stromregelung" und viele LEDs hintereinander ist für 
meinem Geschmack keine optimale Lösung.

Das einzige Problem was man bei einer Spannungsquelle und genügender 
Kühlung der LEDs hat wär eigentlich nur dass die LEDs mit dem Alter auch 
immer dunkler werden.

Das bedeutet dass sie nach 11,5 Jahren nur noch halb so hell leuchten, 
bei gleicher Spannung.
Damit kann ich leben.

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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>Das einzige Problem was man bei einer Spannungsquelle und genügender
>Kühlung der LEDs hat wär eigentlich nur dass die LEDs mit dem Alter auch
>immer dunkler werden.

Und was ist der Vorteil einer Spannungsquelle gegenüber einer 
Stromquelle?

Autor: Mike J. (Gast)
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Irgendwie, hmm ...

Vorteil, wenn eine ausfällt (ist mir schon passiert) hast du an den 
anderen immer noch die selbe Spannung.
Gilt nur bei Parallelschaltung ;-)

Bei einer Stromquelle kannst du eigentlich (mit gutem Gewissen) nur eine 
LED betreiben.
Sobald du mehrere hintereinander betreibst hast du immer eine 
ungleichmässige Verteilung der Spannung auf die LEDs. Bei Strom  und 
Spannungsquelle gleichermaßen.

Wenn bei der Stromquelle eine in Reihe geschaltete ausfällt bist du aber 
auf der sicheren Seite.

Je mehr hintereinander geschaltet werden desto ungleichmäßiger die 
Verteilung.
Die LEDs sind ja alle unterschiedlich, solange sie aber nicht mit 
annähernd 100% (bis an die Leistungsgrenze) betrieben werden würde ich 
aber auch die Stromregelung empfehlen.

Autor: yalu (Gast)
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> Die LEDs sind ja alle unterschiedlich, solange sie aber nicht mit
> annähernd 100% (bis an die Leistungsgrenze) betrieben werden würde
> ich aber auch die Stromregelung empfehlen.

Beim Betrieb an der Leistungsgrenze erst recht. Die Stromschwankungen
bei konstanter Spannung sind wesentlich höher als die Spannungs-
schwankungen bei konstantem Strom (s. Kennlinie der LED). Entsprechend
sind die Leistungsschwankungen bei konstanter Spannung höher und damit
die LEDs schneller kaputt.

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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>Vorteil, wenn eine ausfällt (ist mir schon passiert) hast du an den
>anderen immer noch die selbe Spannung.
>Gilt nur bei Parallelschaltung ;-)
LEDs sind aber stromgetrieben, weshalb eine reine Parallelschaltung 
nicht in Frage kommt (schon öfters hier diskutiert worden).

>Bei einer Stromquelle kannst du eigentlich (mit gutem Gewissen) nur eine
>LED betreiben.
>Sobald du mehrere hintereinander betreibst hast du immer eine
>ungleichmässige Verteilung der Spannung auf die LEDs.
Das ist besser als eine ungleichmäßige Stromverteilung, wie sie bei 
einer Parallelschaltung auftritt.

>Wenn bei der Stromquelle eine in Reihe geschaltete ausfällt bist du aber
>auf der sicheren Seite.
Welche Art Ausfall meinst du? Bei Kurzschluss ja, beim Durchbrennen 
ist's egal.

>Die LEDs sind ja alle unterschiedlich, solange sie aber nicht mit
>annähernd 100% (bis an die Leistungsgrenze) betrieben werden würde ich
>aber auch die Stromregelung empfehlen.
Stromquelle würde ich immer empfehlen, Spannungsquelle selten. Gerade an 
der Leistungsgrenze ändert sich die Drop-Voltage stark.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Mike J. (Gast)

>Bei einer Stromquelle kannst du eigentlich (mit gutem Gewissen) nur eine
>LED betreiben.

Nöö.

>Sobald du mehrere hintereinander betreibst hast du immer eine
>ungleichmässige Verteilung der Spannung auf die LEDs.

Und? Das interessiert die LEDs keine Nanosekunde. Der STROM ist das Mass 
der Dinge. Und der ist EXAKT gleich. Und ob eine LED nun 2,1, diendere 
2,4V Flusspannung hat ist eagl.

> Bei Strom  und Spannungsquelle gleichermaßen.

Sicher, aber die STROMquelle regelt den Strom immer aus, eagl wie sehr 
die  Eingangsspannung schwankt, die LEDs mit der Temperatur ihre 
Flusspannung verändern etc.

>Wenn bei der Stromquelle eine in Reihe geschaltete ausfällt bist du aber
>auf der sicheren Seite.

>Je mehr hintereinander geschaltet werden desto ungleichmäßiger die
>Verteilung.

Bitte? Was?

>Die LEDs sind ja alle unterschiedlich, solange sie aber nicht mit
>annähernd 100% (bis an die Leistungsgrenze) betrieben werden würde ich
>aber auch die Stromregelung empfehlen.

Du weisst auch nicht was du willst. Bist du in Wirklichkeit ein Frau mit 
Männer-Nick name? Selten, aber kommt vor. ;-)

Fazit. Stromreglung mit Konstantstromquelle ist schon das Optimum.

MfG
Falk

Autor: Mike J. (Gast)
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Falk

Ich hatte mehrere LEDs in Reihe geschaltet und mit zu viel Strom 
überlastet.
Es sind aber nicht alle zerstört worden, das war nur eine.
Ich hab mir dann überlegt an was das liegen könnte.
Da ich bei NiMh-Akkus so ein ähnliches Problem habe dachte ich mir dann 
einfach dass eine LED zu viel Wärmer verbraten haben muss.
Da der Strom gleich ist, aber die Verluste an der LED scheinbar 
unterschiedlich sind hab ich mir gedacht dass die unterschiedlich sein 
müssen.

Das war nur so mein Gedankengang, wenn das jetzt doch nicht so richtig 
war will ich mich dafür entschuldigen, ich mach eben doch manchmal 
Fehler.

Autor: Andreas B. (Gast)
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Mike J.,
wenn Du fünf gleiche Bindfäden aneinanderknotest und feste daran reisst, 
wird Dir auch nur einer davon kaputtgehen.

Alles Klar ?
Absolute Gleicheit gibt es eben nicht.

Gruss
Andy

Autor: Gonze (Gast)
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Hallo,

>Ich hoffe Gleichspannung, keine Wechselspannung.
65 V Geichspannung (DC)

also mit dem LM317 im TO220 Gehäuse funktioniert es ....
warum es in dem TO92 nicht geklappt hat verstehe ich einfach net ..
an der Verlustleistung kann es eigentlich nicht gelegen haben.

PV = elektrische Verlustleistung in W
UV = Verlustspannung
I = Strom (LED-Gesamtstrom)

PV = UV * I
PV = (UIN - Uf LED - 1,25) * I
PV = (65 - 39,6 -1,25) V * 0,022 A
PV = 0,5313 W

Soweit ich weiß kann das LM317 625mW Verlustleistung ab. o_O

es funktiniert auch nicht mit 20V und 2 LED's

Gruß
Gonze

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Gonze (Gast)

>es funktiniert auch nicht mit 20V und 2 LED's

Dann ist entweder der IC defekt oder du hast ihn falsch angeklemmt.

MfG
Falk

Autor: Ralf (Gast)
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ich habe noch einmal eine Frage zu der Schaltung. Gerne würde ich 
mehrere solcher Schalung für eine Ausleuchtung von Flächen benutzen - 
eine Reihenschaltung ist für die Verdrahtung einfacher. Fällt bei der 
Reihenschaltung eine LED aus, wird es in der ganzen Kette dunkel - habe 
einmal gesehen das man parallel zur LED eine z-Diode schalten kann die 
dann den Ausfall überbrückt. Da ich so keine Ahnung von Bauteilen habe - 
was für eine Z-Diode muss ich da nehmen?

die LED: 20-30mA, 3,1-3,2V

Danke

Viele Grüße

der Ralf

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