Konstantstromquelle für Filamente mit ~10 W?

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

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Achim H
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Di, 21.02.17, 17:14

ustoni hat geschrieben:Aufgrund der recht hohen Vorwärtsspannung Deiner LEDs und des relativ geringen Stroms bietet sich bei Dir eigentlich eine lineare KSQ mit einem LM317 an. (Schaltung: einfach ein Widerstand zwischen Vout und Adj-Anschluss). Ein Widerstand von 8,2 Ohm würde z.B. einen Strom von 152 mA ergeben. Über dem Widerstand fallen dann 1,25 V ab, für den LM317 sind weitere 2 V erforderlich.
Wenn Deine Filament-LED z.B. eine Vorwärtsspannung von 70 V hat, benötigst Du eine Versorgungsspannung von 73,25 V.
Die LED nimmt dann eine Leistung von 70 V x 0,152 A = 10,64 W auf. Die Gesamtleistungsaufnahme beträgt entsprechend 73,25 V x 0,152 A = 11,13 W.
Das ergibt einen Wirkungsgrad der KSQ von (10,63 W / 11,13 W) x 100% = 95,6%.
Einen besseren Wert wirst Du mit einem Schaltregler wohl kaum erreichen.

Das funktioniert nicht.
Der LM317 verträgt Eingangsspannungen bis max. 40V.
Die Hochvoltvariante (LM317HV) verträgt max. 60V.
ustoni
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Mi, 22.02.17, 07:08

Manchmal verstehe ich Deine Kommentare einfach nicht mehr.

Ich geb Dir jetzt einfach mal einen Denkansatz:

Der LM317 ist als Konstantstromquelle geschaltet (wers nicht kennt:Datenblatt).
An Vin liegen 75 V.
Zwischen Vout und GND ist eine LED mit einer Vf von 70 V geschaltet.

Welche Spannung misst man zwischen Vin und Vout bzw. zwischen Vin und Adjust?

Bitte das nächste mal vorher nachdenken.
capslock
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Mi, 22.02.17, 10:35

Achim hat schon bedingt recht. Wenn man den Ausgang kurzschließt, himmelt man den 317er, zumindest in Beschaltung für Konstantspannung, dürfte aber auch bei Beschaltung als Stromquelle gelten. Das habe ich schmerzhaft erfahren, als ich versuchte, eine stabilisierte Spannungsversorgung von +/- 55 V für Eingangs- und Spannungsverstärkungsstufe von einem Audioverstärker zu bauen. Da reichten schon die 1000 µF Elko, um 317er zu killen, und die HV-Variante war damals nicht als 337HV erhältlich.
ustoni
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Mi, 22.02.17, 11:44

dürfte aber auch bei Beschaltung als Stromquelle gelten.
Nein, gilt für die Schaltung nur bedingt. Das Problem bei der Beschaltung als Konstantspannungsquelle ist, dass über einen Widerstand ein Bezug von dem Pin Adj zu Masse hergestellt wird.
Das ist bei der Beschaltung als KSQ nicht der Fall:
KSQ.jpg
KSQ.jpg (23.96 KiB) 4374 mal betrachtet
Ausgangsseitig darf hier kein Kondensator gegen Masse geschaltet werden. Sollte tatsächlich die LED defekt werden und einen Kurzschluss erzeugen (eher unwahrscheinlich; normalerweise ist eine defekte LED offen), tun die 25 Cent für den LM317 auch nicht weh.

Es ist übrigens völlig egal, ob man die LEDs zwischen KSQ-Ausgang und Masse schaltet oder zwischen Betriebsspannung und Vin vom LM317.
capslock
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Mi, 22.02.17, 12:11

Stimmt alles für das fertige Teil. Beim Rumhantieren, Verkabeln und Ausprobieren mache ich in der Regel schon mal den einen oder anderen Kurzschluss....
ustoni
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Mi, 22.02.17, 12:24

Naja, bei 2 Bauteilen ist die Gefahr eher gering. :wink:

Worum es mir eigentlich ging:
Die Behauptung, dass der LM317 eine maximale Betriebsspannung von 40 V hat, ist schlicht und einfach falsch.
Vielmehr darf die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung 40 V nicht überschreiten:
LM317.jpg
Die Schaltung als KSQ funktioniert daher mit jeder beliebigen Eingangsspannung, solange diese Differenz nicht überschritten wird. Dem LM317 ist es dabei völlig egal, ob am Eingang 12 V oder 500 V anliegen.

Kritisch wird es nur bei Beschaltung als Konstantspannungsquelle. Das funktioniert auch mit höheren Spannungen, allerdings dürfen dann ausgangsseitig keine Kondensatoren gegen Masse geschaltet werden und es darf keine kapazitive Last angeschlossen werden.

Edit:
Nur der Vollständigkeit halber. So könnte die Schaltung aussehen:
FilLED.jpg
FilLED.jpg (18.21 KiB) 4349 mal betrachtet
Zuletzt geändert von ustoni am Mi, 22.02.17, 19:16, insgesamt 1-mal geändert.
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Achim H
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Mi, 22.02.17, 19:05

ustoni hat geschrieben:Manchmal verstehe ich Deine Kommentare einfach nicht mehr.
Und noch ein Kommentar von mir.
In diesem Post hattest Du den Widerstand mit 8,2 Ohm = 152mA berechnet. In die Zeichnung hast Du den Wert falsch übertragen.
1,25V / 82R = 0,01524A = gerundet 15,2mA.

Nobody is perfect. :wink:
ustoni
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Mi, 22.02.17, 19:18

Da stimme ich Dir zu 100% zu. :wink:

Ist schon korrigiert.
Danke für den Hinweis!

Man sollte eben nie was auf die Schnelle posten. :wink:
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Achim H
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Mi, 22.02.17, 19:21

Und ich muss mehr nachdenken.
Die Sache mit der Differenz zwischen Vin und Vout hatte ich nicht berücksichtigt. Ich bin einfach davon ausgegangen, dass max. UB auch dafür gilt. :?
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TomTTiger
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Do, 23.02.17, 13:36

Zur eingangs erwähnten FilamentLED Anwendung :

Du schreibst, du brauchst 70V an den Filaments.... Bei 150-200mA

Welche Spannung hat 1 einzelne LED?
Ich habe hier ne ganze Handvoll Boosttreiber rumliegen, die allerdings nur max. 40V am Ausgang liefern.
Kannst du eventuell mit mehreren dieser treiber auch arbeiten?

Die Treiber haben 90-94% Effizienz und können die 40V aus 12V Eingangsspannung erzeugen!

Wenn nicht, ich könnte an TCI Geräte drankommen....

Grüße
Tom
capslock
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Mo, 27.02.17, 06:17

Interessant. Haben die Boost-Quellen galvanische Trennung? Wenn nicht, müßte ich sie vermutlich von zwei isolierten 12 V - Versorgungen betreiben, um auf die 70-80 V zu kommen.
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TomTTiger
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Di, 28.02.17, 15:07

Nein, keine galvanische Trennung!
Du musst SELV Netzteile verwenden.
Außerdem kannst du die nicht in Reihe schalten, bei 40V ist Schluß am Ausgang....
Also dürfte deine LED max. 40V benötigen, sonst geht's nicht....

Grüße
Tom
dieterr
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TomTTiger hat geschrieben: Du schreibst, du brauchst 70V an den Filaments.... Bei 150-200mA

Welche Spannung hat 1 einzelne LED?
1 Filement ist in dem Fall 1 LED und braucht nun mal die Spannung. Nix mit nur 40V betreiben. Wenn es so einfach wäre :lol:
capslock
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Di, 27.06.17, 08:59

Zwei Hochvoltnetzteile bei Pollin zu günstigem Preis (20 bzw. 3 €), leider mit erheblich mehr Leistung als 10 W:

http://www.pollin.de/shop/dt/MDAzODQ2OT ... 100_W.html

immerhin ist der Strom auf 210 mA begrenzbar und das Teil ist zudem dimmbar. Bei 10% immer noch passable 77%, jedenfalls bei der 700 mA - Variante.


http://www.pollin.de/shop/dt/Njk3NTY0OT ... 2CA02.html

Leider nicht dimmbar. Anders als beschrieben, scheint es sich um ein Konstantstromnetzteil für 350 mA zu handeln.
Borax
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Di, 27.06.17, 11:01

immerhin ist der Strom auf 210 mA begrenzbar und das Teil ist zudem dimmbar.
Nein. Das ist die -A Type. Die ist zwar zwischen 210mA und 350mA einstellbar aber nicht 'dimmbar' (im Sinne von PWM oder 1-10V). Das geht nur mit dem -B Typ.
capslock
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Di, 27.06.17, 12:12

*Haufen*, schon bestellt. MW-Datenblätter sollte man sehr genau lesen...
capslock
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Mo, 03.07.17, 08:08

"Haufen" war aber nicht das Expletiv, das ich geschrieben hatte.

Die Teile sind da. Auf den Toshiba-Netzteilen, für die Pollin kein Datenblatt verlinkt hatte und von denen der Aufdruck auf den Produktfotos nicht sichtbar war, steht schön dezent drauf "non insulated". Habe mal eines zerlegt. Leider ist die Folie, die die Platinenrückseite vom Metallgehäuse trennt, mit so dicken Batzen 2K-Kleber verklebt, daher konnte ich das noch nicht nachverfolgen, aber auf den ersten Blick könnte es sich wirklich um so ein unisoliertes Netzteil handeln, wie es normalerweise in Birnen verbaut ist, nur halt viel geräumiger aufgebaut.
capslock
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Di, 04.07.17, 08:43

Nach Rückverfolgung keine galvanische Trennung erkennbar. Der vermeintliche Trafo ist eine Gegentaktdrossel. Der Verkäufer hat sich nicht gemeldet. Man sollte meinen, dass er ein Interesse hätte, seine Kunden vor Dummheiten aufgrund unvollständiger Info zu schützen.

Es findet sich auf der Platine auch ein Poti, was vielleicht 1° aus der Nullstellung gedreht ist. Stromeinstellung? Ich bin gespannt, ob ein so räumlich entspannt und mit großen Komponenten (Transistor, Trafo, Drosseln) aufgebautes Netzteil einen besseren Wirkungsgrad hat als ein in einen Schraubsockel gequetschtes.
dieterr
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Di, 04.07.17, 22:39

Soll ich wirklich sagen dass mich das ganze nicht wundert :( ?

Da gibt es einfach keinen großvolumigen Bedarf für sowas. Und damit würde es eben entsprechend teuer.
Borax
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Mi, 05.07.17, 09:53

Bei Spannungen von bis zu 190V musst Du ein Gerät sowieso berührsicher aufbauen. So gesehen finde ich das an der Stelle auch nicht sooo schlimm. Wie ist denn die Effizienz von diesen Toshiba-Netzteilen? Weil billig sind sie ja wirklich ;)
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Achim H
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Mi, 05.07.17, 11:35

Link zu TME: Ringkerntransformator 50VA, 2x 55V @ 2x 0,455A.
Davon wird nur ein Ausgang verwendet.

55V AC gleichgerichtet
55V AC x SQRT[2] - ca. 1,4V Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter = ca. 76,37V DC


Alternativ
Link zu Reichelt: Ringkerntransformator 30VA, 2x 30V @ 2x 0,5A

Die beiden Ausgänge werden in Reihe geschaltet: 30V AC + 30V AC = 60V AC

60V AC gleichgerichtet
60V AC x SQRT[2] - ca. 1,4V Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter = ca. 83,44V DC


Zum Strom einstellen kannst Du einen LM317T verwenden.
Laut Aussage von ustoni (siehe dieser Beitrag) darf nur die Differenzspannung (Vin - Vout) nicht größer als 40V betragen. Und dort bleibst Du drunter.

Wenn der Widerstand gegen ein Poti getauscht wird, kannst Du damit auch dimmen.

100R Poti + 9,1R Widerstand parallel = 8,341R
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