9 LEDs (Cree XR-E Q5) als Fotoleuchte

Borax · Mo, 23.11.09, 14:16

Das hängt eigentlich nur von Deinem Aufbau ab. Da Du ja eine Anzeige + eine Abschaltung haben willst, ist dafür sowieso ein eigener OP erforderlich (respektive 2, aber der LM358 enthält 2). So gesehen ist es mehr eine Frage ob alles auf eine Platine kommen soll (was durchaus am besten wäre), oder ob Du lieber einzelne Platinen bauen willst (was vmtl. einfacher wäre, da man diese auch einzeln testen/prüfen/Fehler suchen kann). Grundsätzlich geht beides.

Der Tiefentladeschutz sollte idealerweise bei 10 V eine Anzeige bringen und bei 9 Volt abschalten. Und er sollte die gesamte Leistung aller 3 KSQs aushalten, dann brauche ich nur einen

Hier gibt es zwei Möglichkeiten... Entweder wir verwenden so eine Art 'soft-off', dann würden alle OPs noch unter Spannung stehen (und natürlich ein wenig Strom ~5mA) verbrauchen, dafür braucht man aber keinen zusätzlichen 'Schalter' (Mosfet), weil diese Variante einfach den Strom für die LEDs auf '0' setzen würde. Die andere Variante wäre völlig 'unabhängig' vom Rest, weil hier ein Mosfet die gesamte Stromversorgung der 3 KSQs abschalten würde. In diesem Fall wäre nur noch ein LM358 'aktiv' (Stromverbrauch ca. 1-2mA), aber am 'Schalt-Mosfet' fällt auch im normalen Betrieb Strom ab. Der IRLZ34N hat einen Rds(on) Widerstand von ca. 0.05Ohm. Bei 2,5A (3x 800mA) fehlen dann wieder 0.125V, die sonst den LEDs zur Verfügung stehen würden. Daher würde ich die erste Variante bevorzugen...

joernschulz · Mo, 23.11.09, 15:29

Ich moechte dann gerne alles auf 1 Platine machen. Das spart dann auch Platz und ich muss dann nicht ein so grosses Gehaeuse nehmen. Es geht mir ja darum, den Akku nicht zu beschädigen und eine moeglichst grosse Leuchtdauer zu erreichen. Für die richtige Abschaltung mache ich dann ja noch einen 'Hauptschalter'.

Borax · Mo, 23.11.09, 23:44

Ok. Ich versuche morgen mal einen 'Gesamtschaltplan' zu erstellen. Aber nicht erschrecken... Dürfte relativ wild aussehen (3xLM358 in einer Schaltung sind leider nicht mehr soo übersichtlich).
Wegen der Abschaltung ist mir noch was eingefallen:
Wenn man in diesem Schaltplan: viewtopic.php?p=108413#p108413 an Stelle des Schalters S1 (bzw. zusätzlich) einen P-Channel Mosfet einsetzt, kann man damit die Stromversorgung der KSQ-OPs 'unterbrechen', so dass nur noch der Strom für die 2.5V Referenz und den 'Abschaltungs-OP' gebraucht wird. Die Strecke Akku+/LED/Mosfet/Shunt/Akku- kann durchgehend verbunden bleiben, da die Mosfets ohne Spannung am Gate praktisch keinen Strom durchlassen.

Borax · Di, 24.11.09, 13:31

Das mit der Abschaltung gefällt mir immer noch nicht...
Auch wenn die Überwachung nur 1mA braucht, sind das nach zwei Wochen schon über 300mAh, was bei einem weitgehend leeren Akku schon tödlich sein könnte. CRI 93+ / Ra 93+ hatte wohl schon mal ein ähnliches Problem: viewtopic.php?f=35&t=7924
Weil 'ganz ausgeschaltet' und nur 'Abschaltung aktiv' sieht von weitem genau gleich aus...
=> Wenn man (weil die Unterspannungsanzeige an ist/war) gleich von Hand abschaltet, braucht man die Unterspannungsabschaltung eigentlich nicht, verlässt man sich dagegen vollständig auf die Abschaltung (und lässt die Leuchte ein paar Wochen 'rumliegen') ist ggf. der Akku kaputt

Also entweder 'drauf verzichten' (Fall1) oder doch per Relais eine 'harte und vollständige' Abschaltung vorsehen. Ein Relais braucht (im durchgeschalteten Zustand) aber wieder etwas mehr Strom, ferner muss man die Leuchte per Taster 'starten'. Eine andere sinnvolle (und verlässliche) Lösung fällt mir bisher nicht ein.

joernschulz · Di, 24.11.09, 15:05

Im Grunde, wie Du sagtest, will ich ja nur verhindern, dass der Akku kaputt geht. Es reicht also auch eine Leuchte, die die Unterspannung signalisiert. Abschalten kann ich dann ja auch manuell.

Danke !

Borax · Di, 24.11.09, 18:09

Ok. Wie gesagt, nicht erschrecken...
LED10 ist die Anzeige-LED; sollte bei den angegebenen Werten bei etwa 10.1V angehen. sollte deswegen, weil wegen Bauteil-Toleranzen und Offset Spannungen am OP ca. 0.2-0.3V nach oben und unten durchaus möglich sind. Kannst Du aber durch Ändern von R12 'exakt' anpassen.

joernschulz · Mi, 25.11.09, 12:41

Vielen Dank fuer den Plan.
Welche LED kann ich denn fuer die LED 10 verwenden (Spannung, Stromstaerke) ?
Ich werde dann mal anfangen zu bauen und mich dann melden, wenn ich erste Ergebnisse zu berichten habe.

Borax · Mi, 25.11.09, 13:18

Irgendeine 'übliche' 20mA LED. Da die 'Einschaltspannung' ja ca. 10V beträgt, fließen bei einem roten LED (2V Flussspannung) über den 470Ohm Widerstand theoretisch 17mA (8V/470Ohm). Weil der OP auch noch mind. 1V 'verbrät', sind es eher 15mA; bei einer weißen LED (3V Flussspannung) dann vmtl. nur noch 12mA. Für eine reine 'Anzeige' reicht das aber normalerweise locker.

joernschulz · So, 29.11.09, 21:00

Beim Zusammenbauen sind noch die folgenden Fragen azfgetreten:

- Brauchen die Mosfets mehr Kühlung als auf einen Alumiumwinkel (2x2 cm, Länge pro Mosfet 2 cm) aufgeschraubt zu werden ? Ich wollte die Kontruktion (LED's und Steuerschaltung) auf eine 16x10 cm grosse Aluplatine aufbáuen, die hinten mit einem gleich grossen Kühlkörper verklebt ist (Wämeleitkleber). Auf diese Aluplatte wollte ich an die Stellen, wo ich die Mosfets plaziere einen Winkel ankleben. Dann können die Mosfets ihre Wärme an die Winkel abgeben und die wieder an die Platte mit dem Kühlkörper dahinter.

- Muss ich das Poti so anschliessen, dass der Widerstand in der 'Aus-Stellung' zwischen Minus und dem Poti Null ist oder zwischen z.B. dem R3 und dem Poti ?

- Ich kann doch auch für R12 statt 31 31,6 Ohm nehmen ? Dann wird die LED eine Winzigkeit dunkler.

- Ich habe den TL 431A mit der flachen Seite nach rechts eingebaut (TO 92-Gehäuse). Nach der Zeichnung muss ich zwei der Anschlüsse Richtung R1 und einen an Minus anschliessen. Ist es dann richtig, den mittleren und den oberen zu R1 und den unteren an Minus anzuschliessen oder muss ich den TL 431A drehen ?

- Der Mosfet hat ja 3 Beinchen und die Rückseite. Wenn ich ihn vor mir liegen habe, muss der rechte Pol an die LED's und die beiden linken an die Widerstände (z.B. R8 und R6) und die Rueckseite muss an zum Beispiel R7 ?

bretti_kivi · So, 29.11.09, 23:04

Ich würde die Zahl der übergänge in Kühlkörperbereich so niedrig wie möglich halten.

Was du aber auch machen kannst ist testen wie warm es wird und nachvollziehen. Wenn der KK knapp bemessen ist, wird's klar. Auf der andere Seite - korrekt würde bedeuten dass der Lampe nicht mehr als 40 grad warm wird auf volle Pulle bis der Akku leer ist. Ich fürchte aber das 3 übergängen einfach zu viel ist; das kannst Du dann am besten messen auf verschiedenen Positionen im "Hitzeleitweg".

Bret

Borax · Mo, 30.11.09, 00:25

- Brauchen die Mosfets mehr Kühlung als auf einen Alumiumwinkel (2x2 cm, Länge pro Mosfet 2 cm) aufgeschraubt zu werden ?

Nein, müsste reichen. Außer die sind 'eingesperrt, was aber anscheinen nicht der Fall ist (...Dann können die Mosfets ihre Wärme an die Winkel abgeben und die wieder an die Platte mit dem Kühlkörper dahinter). Aber auspassen: Wenn alle Mosfets auf denselben Alu-Streifen aufgeschraubt werden sollen, dann MÜSSEN sie elektrisch isoliert aufgeschraubt werden (z.B. mit Glimmer-Scheibe).

Muss ich das Poti so anschliessen, dass der Widerstand in der 'Aus-Stellung' zwischen Minus und dem Poti Null

Poti Schleifkontakt (mittlerer Anschluss) an Masse = Aus

- Ich kann doch auch für R12 statt 31 31,6 Ohm nehmen ? Dann wird die LED eine Winzigkeit dunkler.

Das hat nichts mit der Helligkeit der LED zu tun! Mit R12 wird die 'Schaltschwelle' für die Unterspannungsanzeige 'eingestellt'. Wie schon mal beschrieben können wegen Offset Spannung am OP und Bauteiltoleranzen hier Werte zwischen 33 KOhm und 30Kohm 'richtig' sein, die Schaltschwelle reagiert sehr sensibel...

Ich habe den TL 431A mit der flachen Seite nach rechts eingebaut

HALT!!! Bitte Datenblatt anschauen: http://www.fairchildsemi.com/ds/TL%2FTL431.pdf
Wenn Du auf die flache Seite schaust und die Beinchen nach unten zeigen, dann wird der ganz linke Pin (Ref) mit dem rechten Pin (Cathode) verbunden und an R1 gelegt. Der mittlere Pin (Anode) geht an Masse!

Der Mosfet hat ja 3 Beinchen und die Rückseite. Wenn ich ihn vor mir liegen habe, muss der rechte Pol an die LED's und die beiden linken an die Widerstände (z.B. R8 und R6) und die Rueckseite muss an zum Beispiel R7 ?

Nein! Auch hier gilt: Immer erst im Datenblatt nachschauen, wie ein unbekanntes Bauteil angeschlossen wird!
Datenblatt des IRLZ34: http://www.irf.com/product-info/datashe ... rlz34n.pdf
Wenn Du auf die Beschriftung schaust und die Beinchen nach unten zeigen, dann ist der linke Pin das Gate (mit dem 1.2KOhm Widerstand verbunden), mittlerer Pin ist Drain (geht an die LEDs) und rechter Pin ist Masse. Rückseite ist ebenfalls Drain und könnte mit den LEDs verbunden werden. Ich würde aber eher nur den Kühlkörper da anschrauben und falls der Kühlkörper mit irgendwas Kontakt kriegen kann, auf alle Fälle elektrisch isoliert.

joernschulz · Mo, 30.11.09, 16:15

Vielen Dank, besonders an Borax !

> Poti Schleifkontakt (mittlerer Anschluss) an Masse = Aus

Das bedeutet, wenn zwischen Masse und dem Mittelkontakt kein Widerstand ist, sind die LED's aus. Ob ich den linken oder rechten Aussenanschluss an Masse anschliesse ist egal, oder ? Es wechselt dann nur die Ausschaltseite. Nur um ganz sicherzugehen, dass ich nicht verkehrt mache.

Borax · Mo, 30.11.09, 16:22

Ja. Bei einem linearen Poti ist das immer so. Bei einem log. Poti wechselt allerdings auch die Charakteristik (weil der eine Teil des Potis 'schnell' den Widerstand ändert und der andere Teil langsamer). Was ggf. auch zu bedenken wäre ist die 'Gewohnheit'. Beim Drehen eines Potis im Uhrzeigersinn wird i.A. ein 'Aufdrehen' erwartet. Wenn Masse an der anderen Seite (der 'falschen') angeschlossen ist, wird natürlich beim Drehen im Uhrzeigersinn das Licht dunkler...

joernschulz · So, 06.12.09, 21:55

Jetzt habe ich fast alle Teile zusammen. Zwei Fragen traten jetzt auf:

- Borax sagte ja, dass der Widerstand in der Leitung von Plus (Akku) zu den LED's 0,1 Ohm nicht überschreiten sollte. Ich würde aber gerne eine Sicherung dazwischenschalten, damit der LiPo-Akku nicht überlastet wird und ein schönes Feuerwerk veranstaltet. Kann ich einen handelsüblichen Einbau-Sicherungshalter mit Lötanschluss und Standard-Sicherung dazwischenschalten, ohne dass der Widerstand über 0,1 Ohm steigt und welche Sicherung sollte ich nehmen ?

- Am Gehäuse werde ich ja zwei Buchsen (+ und -) plazieren, über die der Akku geladen werden kann. In der Aus-Position des Hauptschalters ist Akku-+ mit der Ladebuchse verbunden und in der Ein-Position ist Akku-+ mit der KSQ verbunden. Der Minus-Pol des Akkus ist immer sowohl mit der --Buchse des Ladegeräts, als auch mit der KSQ verbunden. Ich kann also die Buchsen in dieser Konfiguration sowohl fürs Laden (in Aus-Position), als auch für den Betrieb mit einem 12V-Netzteil verwenden ? Ist das so richtig ? Ich bin mir bewußt, daß ich höllisch aufpassen muß, nicht das Netzteil mit dem Akku zu verbinden, jedenfalls weiß ich nicht, was dann passiert. Velleicht hat ja jemand eine bessere Idee, wie ich beides unter einen Hut bringen kann.

Vielen Dank !
joernschulz

Borax · Mo, 07.12.09, 14:00

Kann ich einen handelsüblichen Einbau-Sicherungshalter mit Lötanschluss und Standard-Sicherung dazwischenschalten, ohne dass der Widerstand über 0,1 Ohm steigt und welche Sicherung sollte ich nehmen ?

Sollte kein Problem sein. Hab ich auch so gemacht.

Ich bin mir bewußt, daß ich höllisch aufpassen muß, nicht das Netzteil mit dem Akku zu verbinden,

Kein Problem. Das Netzteil sollte halt eine Strombegrenzung haben und eine (Schottky-)Diode vor dem Anschluss. Dann kann auch dem Akku nicht passieren. Randvoll liegt ja die Akkuspannung über 12V, so dass in diesem Fall nix passiert.

joernschulz · Mi, 23.12.09, 19:32

So, nun habe ich die Schaltung fertig gemacht und gerade mal ausprobiert. Die LED's brennen auch alle und lasen sich dimmen. Nur eine der Reihen bleibt immer an, auch wenn das Poti auf 'aus steht. Die anderen beiden Reihen gehen dann erst an, wenn ich etwas am Poti drehe. Wie kann ich denn jetzt am einfachsten feststellen, warum die Lampen unterschiedlich hell sind. Wenn sie dann alle an sind, sehen sie alle gleich hell aus. Aber das ist finde ich schwer zu beurteilen.

Frohe Weihnachten allerseits !

jn1480 · Do, 24.12.09, 10:03

Hi Joern,
mach doch mal am besten Ein Foto von Deiner Leuchte (mit Hilfe der Fotoleuchte!)

joernschulz · So, 27.12.09, 21:35

Ich werde in den nächsten Tagen mal ein Bild von den Teilen einstellen. Das Lampengehäuse an sich ist noch nicht fertig. Ich bin gerade dabei es zu bearbeiten. Ich habe das Problem mit dem ungleichen Anschaltzeitpunkt 'in den Griff gekriegt'. Ich habe einfach die zwei LM358 aus der Fassung genommen und nochmal eingesteckt. Dann war das Problem erledigt. Vielleicht war der Kontakt nicht so wie er sein sollte.

Nachdem die Schaltungen soweit ok waren, habe ich meine Versuchanordnung (die 9 LED's mit dem Kühlkörper dahinter) abgebaut, weil ich das Gehäuse fertigstellen wollte. Dabei habe ich gemerkt, dass ich die Position der Mosfets auf der Schaltung nochmal ändern muß und wollte die Schaltungen nochmals ausprobieren. Alsom habe ich die 3-er Reihen kurz (1-2 Sekunden) nur mit dem Star-Plättchen dahinter betrieben. Dabei ist wohl etwas schief gelaufen. Jedenfalls leuchten zwei der LED-3er-Reihen nur mehr sehr schwach und immer gleich, egal welche Stellung das Poti hat. Eine leuchtet aber noch gut.

Jetzt habe ich akuten Coachingbedarf. Wie kann ich überprüfen, ob die Schaltung noch ordnungsgemäß funktioniert ? Kann ich auch einzelne Reihen betreiben oder muß ich immer alle anschließen. Und kann ich die Schaltung durchmessen, ohne daß LED anzgeshlossen sind ?

Kann ich die LED's überprüfen, ohne sie erneut anzuschliessen. Ich habe einfach Bedenken, dass ich noch mehr beschädige.

Viele Dank schonmal für jede Hilfe !

joernschulz · Mo, 28.12.09, 08:00

Eine Frage habe ich noch vergessen:

- Ich habe den im Schaltplan eingezeichneten Hauptschalter durch einen Schalter ersetzt, der die gesamte Stromzufuhr ein- und ausschaltet, sodass auch die Mosfets ausgeschaltet sind. Ist das so auch ok oder kann das Probleme machen ?

Vielen Dank fuer Eure Hilfe !

joernschulz · So, 10.01.10, 13:10

Ein Gutes Neues Jahr wünsche ich allerseits.

Weiss jemand, warum Borax schon seit längerer Zeit nicht online ist ? Oder kann jemand anderes mir helfen, die Schaltungen und die LED's zu überprüfen ?

Herzlichen Dank
joernschulz

Beatbuzzer · So, 10.01.10, 13:21

Borax war bis vor kurzem im Urlaub und war erst einmal kurz danach wieder online.
Wahrscheinlich ist er grad etwas verhindert...

Zu deiner Frage:
Du kannst die Spannung auch komplett wegnehmen. Nur es ist nicht unbedingt nötig, da die FETs ja nicht mehr leiten, wenn die Spannung vom Steuerteil weg ist.

Borax · So, 10.01.10, 16:21

1. Schön dass es geklappt hat!
2. Schade, dass wieder etwas kaputt ist...

Wie kann ich überprüfen, ob die Schaltung noch ordnungsgemäß funktioniert ?

Ohne LEDs nur mit einem halbwegs passenden 'Belastungswiderstand' z.B. 20Ohm 5W

Kann ich auch einzelne Reihen betreiben oder muß ich immer alle anschließen.

Du kannst problemlos jede Reihe einzeln testen. Zunächst mal dei Spannungen nachmessen.

Und kann ich die Schaltung durchmessen, ohne daß LED anzgeshlossen sind ?

Wie gesagt, sinnvoll durchmessen nur mit halbwegs passenden 'Belastungswiderstand'

Kann ich die LED's überprüfen, ohne sie erneut anzuschliessen.

Ohne die LEDs irgendwie anzuschließen, kann man sie natürlich nicht prüfen

. Ganz grob kannst Du mit zwei alten(!) 1.5V Batterien oder nicht voll geladenen Akkus jede LED einzeln testen. Bei ca. 2.5V kann kein großer Strom fließen, so dass den LEDs nichts passieren kann.
Klar kannst Du auch den Schalter so einbauen, dass er die gesamte Stromzufuhr ein- und ausschaltet. Aber dann muss es auch ein gut belastbarer Schalter sein, da werden schließlich einige Ampere geschaltet. Bei 'meiner' Variante wird nur der Steuerstrom geschaltet (ein paar mA), das schaffen z.B. auch kleine Reed-Relais die ich bei meiner Taschenlampe verwendet habe.

joernschulz · Mi, 13.01.10, 16:27

Ich kann doch auch einen 22 Ohm Widerstand in 5 Watt zum Testen nehmen oder ? Einen 20 Ohm in 5 Watt sehe ich bei den einschlägigen Shops nicht.

Beatbuzzer · Mi, 13.01.10, 16:55

Borax hat geschrieben: Ohne LEDs nur mit einem halbwegs passenden 'Belastungswiderstand' z.B. 20Ohm 5W

Ein 22ohm Widerstand ist auch noch okay. Die Schaltung regelt den Strom ja passend, vorausgesetzt sie ist noch heil. Idealer LED-Dummy sind soviele Silizium-Dioden in Reihe, bis die LED-Flussspannung erreicht ist. Eine hat 0,7V.

joernschulz · Sa, 30.01.10, 17:28

nachdem ich nun wieder etwas Zeit habe, möchte ich erst einmal etwas von dem zeigen,was ich gebaut habe.

Das Gehäuse, in das ich die LED's einbaue ist ein Kühlrippengehäuse. Ich hab es noch abgeklebt, damit es beim Bau nicht zu viele Schäden erleidet. Auf den weißen Teil in der Mitte (zwischen den roten Akku und der Schaltung kommen dann die LED's in quadratischer Anordnung. Auf der einen Seite ist der Akku und auf der anderen Seite die Schaltung. In das gebohrte Blech kommen dann auf der Schaltungsseite Stromversorgung, Sicherungshalter, die LED für die Unterspannungsanzeige und der Drehknopf für die Dimmung.Und zu guter letzt wird der Deckel von der Seiten draufgeschoben, der noch eine Abdeckung bekommt.

Ich habe mich nun auf die Suche nach dem Fehler begeben. Ich habe drei der Schaltungen (für 3 Gehäuse) gebaut und alle mit 22 Ohm 5 Watt-Widerständen gestestet. Zwei davon liefern Spannungen zwischen 0 und 11,6 Volt und Stromstärken von 0 bis 0,85 A. Soweit ich das beurteilen kann, ist das ok oder ?

Die dritte Schaltung liefert auf einem Ausgang die selben Werte. Die beiden anderen lieferten 6 Volt und die Stromstärke pendelte zwischen 0 und circa 3 A

. Die zugehörigen Fet's ´wurden ziemlich heiss und einer davon hat sich wohl verabschiedet. Ich messe jetzt weder Spannung noch Stromstärke auf diesem Ausgang.

Wie kann ich jetzt herausfinden, ob 'nur' die FET's kaputt sind oder ein anderes Bauteil eine Schaden hat ?

Vielen Dank für alle Tips
Jörn