RC-Baustelle.de | Druckvorschau: LEDs und Konstantstromquellen

Geschrieben von JensR am 27.12.2014 um 01:22:

LEDs und Konstantstromquellen

Hallo Leute,

bisher betreibe ich LEDs mit Vorwiderstand direkt am "12V" Fahrakku.
Das ist auch okay, ist aber ne leichte Energieverschwendung.
Außerdem habe ich derzeit alle LEDs einzeln an 12V, es wäre ja besser (weniger Verluste, weniger Kabel), die so zusammen zu schalten, dass man einen geringeren Vorwiderstand braucht.

Einzelne weiße LED hat ca. 3.3V, könnte ich also drei Stück zusammenfassen. Dann aber fällt weniger Spannung am Widerstand ab (also weniger Verlust), aber das bedeutet auch, dass bei wechselnder Akku-Spannung die LED-Leuchstärke stark variiert.

Und so komme ich dann mehr oder minder zur Konstantstromquelle.

LEDs haben 20mA und ich denke, so 10 bis 20 LEDs wären gut.

Hat da jemand einen Tipp? Auf ebay gibt es LED-Driver, aber die sind meist für Hausbeleuchtung gedacht. Dann gibt es noch LED-ICs (Chips) mit 16 Kanälen, zum Beispiel den TLC5940, aber das ist eher was für Micro-Controller...

Dankciao
Jens

Geschrieben von jossel am 27.12.2014 um 06:25:

Hallo Jens,

ich hab diese erfolgrech im Einsatz. Sind schön klein.

Geschrieben von JensR am 27.12.2014 um 12:55:

Danke Thomas,
das sieht super aus.
Welche Betriebsspannung hast Du und wieviele LEDs hängst Du (in Reihe) an eine Quelle?
Und lässt sich das für jemanden mit einfachen Lötfähigkeiten löten?
Ich nehme an, Du machst dann noch nen Schrmupfschlauch dran?

Geschrieben von Schlagi1992 am 28.12.2014 um 12:57:

Hi Jens,

ich komme ja zufällig aus der Elektronikbranche und arbeite dort für einen Halbleiterhersteller aus Amerika.

LED-Driver sind immer eine feine Sache, da sie in der Regel eine geringe Leistungsaufnahme durch die integrierte Buck Boost Beschaltung haben. Zudem sind sie Ideal für die Wärmeabfuhr, da sie oft schon über Thermal Pads auf dem Untergrud des Reglers verfügen, welche du mit einer Massefläche abführen kannst.

Konstantstromquellen sind eine feine Sache, jedoch haben Sie immer eine hohe Verlustkeistung und sind nicht so "langlebig" und eher Störanfällig. Je nach dem wie du deine LEDs Schalten willst, komme ich alleine bei einer Paralalelschaltung auf so um die 200mA. Mit einem Regler kommst du theoretisch wenn ich das richtig weiß von unseren Produkten so an die 100mA bei gleicher Anzahl.

Eventuell sind hier noch Low Power LEDs für dich ein Thema, die können bis zu 3mA verbrauchen sind aber aus meiner Erfahrung nur "dezent" Schwächer vom Licht her.

Gruß Max

Geschrieben von JensR am 28.12.2014 um 14:31:

Ah, danke!! Ich wusste nicht, dass es einen Unterschied gibt zwischen "Driver" und KSQ.

Ja, Du hast Recht, ich müsste 10 der KSQ kaufen, das wäre aber vom Platz (geradeso) und vom Preis (ok) her noch vertretbar.
Du kannst gerne die Produkte Deiner Firma hier nennen, bzw. wenn Du nen Vorschlag für nen "Driver" hast, bin ich ganz Ohr!

Geschrieben von Schlagi1992 am 28.12.2014 um 14:53:

Hi Jens,

kannst dich hier mal durch "wühlen". Der A6260 wäre sicher interessant für dich. Kann bis zu 350mA bei einer Spannung von 6 bis 40V.

http://www.allegromicro.com/en/Products/Regulators-And-Lighting/LED-Drivers-For-Lighting.aspx

Gruß Max

Geschrieben von MatthiasR am 28.12.2014 um 15:08:

Zitat:

Ich wusste nicht, dass es einen Unterschied gibt zwischen "Driver" und KSQ.

"LED-Driver" ist der Oberbegriff. Es gibt sie

einkanalig
mehrkanalig

mit Spannungsausgängen
mit Stromquellenausgängen ('KSQ')

linear
als Schaltregler (aufwärts oder abwärts oder beides)

durch Variation des Ausgangsstroms dimmbar
per PWM dimmbar
mit Blink-, Fade-In und Fade-Out-Effekten
und vieles mehr...

Mag ja sein, dass man bei Max' Arbeitgeber nur eine dieser zahlreichen Varianten unter "LED-Driver" läuft, bei anderen Herstellern findet man auch die anderen.

Noch ein paar Anmerkungen:
Dass Konstantstromquellen nicht langlebig sein sollen, ist eine - äh - etwas eigenwillige Theorie. Solange die nicht thermisch überlastet werden, halten die genauso lange wie andere vergleichbare Halbleiterschaltungen. Und aufgrund ihres simplen Aufbaus sind Stromquellenschaltungen weniger störanfällig als komplexere Schaltungen.
"Thermal Pads" sind eine feine Sache, dürften die meisten Hobbybastler aber überfordern. Dabei handelt es sich um Lötflächen unter dem (SMD-) IC, die flächig auf die Leiterplatte aufgelötet werden müssen. Mit dem Lötkolben kommt man da nicht dran...
"Superhelle" LEDs leuchten in der Regel bei 3 mA deutlich heller als "low Power" LEDs.

Edit: Habe gerade die Antwort von Max gesehen: Der A6260 ist eine lineare Konstantstromquelle...
Und ob ein 350 mA- Treiber für High-Power-LEDs das richtige ist, wenn jemand "normale" 20 mA-LEDs betreiben will?

Grüße

Matthias

Geschrieben von JensR am 28.12.2014 um 16:56:

Danke Jungs!

Ich müsste wohl nicht 10 der 20mA KSQ kaufen, da man bis zu 3 LEDs in Serie betreiben kann, bis die aufsummierte Spannung plus Verlust in die Nähe der Akku-Spannung kommt.

Die 350mA Stromquelle - hm, das ist wohl nichts für mich, SMD unglücklich

Und außerdem habe ich gelesen, dass man LEDs nicht parallel schalten sollte, da selbst baugleiche LEDs Abweichungen in der Strom-Spannungs-Kennlinie haben können?

> Oberbegriff
Oha, ja, die Hälfte kannte ich schon und das reklärt auch, warum es so verwirrend war/ist.

> linear
Bedeutet das wie beim BEC, dass der Spannungsüberschuss in Wärme umgesetzt wird? Dann kann ich auch gleich nen Widerstand nehmen, oder?

Geschrieben von MatthiasR am 28.12.2014 um 18:36:

Hallo Jens,

Zitat:

> linear Bedeutet das wie beim BEC, dass der Spannungsüberschuss in Wärme umgesetzt wird? Dann kann ich auch gleich nen Widerstand nehmen, oder?

genau, linear bedeutet (in diesem Zusammenhang), dass die überschüssige Spannung verheizt wird (genauer: Es wird die überschüssige Spannung mal dem fließenden Strom (das ist eine Leistung) in Wärme umgesetzt).

Die lineare Konstantstromquelle hat gegenüber einem einfachen Widerstand dann aber trotzdem den Vorteil, dass der Strom unabhängig von der Batteriespannung konstant gehalten wird.

Wenn man LEDs in Reihe schaltet und damit die "überschüssige" Spannung ziemlich klein ist, wird die Abhängigkeit von der Betriebsspannung bei der einfachen Widerstandsschaltung ziemlich groß.

1. Beispiel:

1 LED mit 2 V Spannungsabfall bei 20 mA, Batteriespannung 12 V
=> R = (12 V - 2 V) / 20 mA = 500 Ohm

Batteriesspannung fällt auf 11 V ab (der Vorwiderstand bleibt gleich)
=> I = (11 V - 2 V) / 500 Ohm = 18 mA

Der Strom sinkt von 20 mA auf 18 mA, die LED wird kaum dunkler.

Aber: Verluste Pv = 10 V * 20 mA = 200 mW (bzw. 180 mW bei der niedrigen Batteriespannung)

2. Beispiel:

5 LED mit jeweils 2 V Spannungsabfall bei 20 mA, Batteriespannung 12 V
=> R = (12 V - (5 * 2 V)) / 20 mA = 100 Ohm

Batteriesspannung fällt auf 11 V ab (der Vorwiderstand bleibt gleich)
=> I = (11 V - (5 *2 V)) / 100 Ohm = 10 mA

Der Strom ist nur noch halb so groß!

Verluste sind hier nur 40 mW (bzw. 10 mW)

Die Werte in den Beispielen sind willkürlich gewählt; ich hoffe, das Prinzip wird damit klar.
Solange die überschüssige Spannung für den "Eigenbedarf" der Konstantstromquelle ausreicht, würde diese den Strom auf konstant 20 mA halten.

Grüße

Matthias

Geschrieben von JensR am 28.12.2014 um 18:56:

Ja danke, das Problem der schwankenden Batteriespannung bei Serienschaltung mit Vorwiderstand hatte ich weiter oben leider nur kurz erwähnt.
Hab aber die Übertragung auf das "neue" Problem nicht hinbekommen :-/

Da hast Du natürlich recht, mit drei weißen LEDs wäre so eine lineare KSQ gar nicht mal schlecht vom Wirkungsgrad. Hmm.....

Kannst Du (oder jemand anders) was empfehlen? Die von Jossel vorgeschlagene KSQ fand ich ganz okay, aber da muss es ja auch noch mehr geben?