Konstantstromquellen für High Power LEDs

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

tobaran
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Do, 03.12.09, 18:29

hmmmm, ich war der Meinung, das diese Schaltungen sich nicht für hohe Ströme eignen, da diese in Wärme umgesetzt werden, also unwirtschaftlich sind.

Die Betriebsspannung liegt bei 4,8 Volt (4 Akkus) - , die Flusspannung der LED in diesem Fall wohl bei 3,72 Volt. Laut Datenblatt soll dann 1 Ampere Strom fliessen. Das möchte ich auch so.
Du meinst also, diese Schaltung funktioniert dafür bzw ist dafür geeignet ?
O.k., versuchen wir das - wo gibts die genaue Beschreibung mit Bauelementen und wie ich das ausrechnen kann - oder kann mir das vielleicht sogar einer berechnen ? Bin da etwas unbeholfen.
Da ich keine Platinen ätzen kann, müsste ich das auf Lochraster aufbauen, das darf dann aber nicht zu groß werden, da ich nur ca 22mmx22mm Platz habe. Gleichzeitig darf das auch nicht zu heiß werden.....
Zuletzt geändert von tobaran am Do, 03.12.09, 22:42, insgesamt 1-mal geändert.
Borax
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Do, 03.12.09, 19:47

ich war der Meinung, das diese Schaltungen sich nicht für hohe Ströme eignen, da diese in Wärem umgesetzt werden
So hab ich das nicht geschrieben. In Wärme umgesetzt wird ja nur der Teil der Spannung, der nicht für die LEDs gebraucht wird. Wenn also Akkuspannung und Flussspannung nahe beieinander liegen, wird auch nur sehr wenig 'verbraten'.
die Flusspannung der LED in diesem Fall wohl bei 3,72 Volt
Genau darauf solltest Du Dich eben nicht verlassen. Es gibt hier im Forum Messungen von diversen Leuten (auch von Lumitronics) und die Spanne bei weißen High-Power LEDs reicht von ca. 3.4V bei 1A bis etwa 4.3V bei 1A. Aber ok, wenn sowieso 4 Zellen verwendet werden sollen, sollte es auch kein Problem sein.

Schaltplan:
TransistorMosfetKSQ5.png
TransistorMosfetKSQ5.png (6.06 KiB) 5515 mal betrachtet
tobaran
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Fr, 04.12.09, 09:13

ja, vielen Dank für die ausführliche Erklärung und Zeichnung. Ich werde das dann wohl mal bei der nächsten Taschenlampe ausprobieren. Muss heute erst mal neue Lampen-Rohlinge kaufen und evtl auch gleich mal neue Akkus.

Aktuell kämpfe ich gerade mit einem anderen Problem. Ich hab bei den Akkus leider immer wieder mal "faule Eier" dabei. Das heisst Akkus, die Ihre Spannung nicht halten bzw. zusammenbrechen, wenn man sie hoch belastet. Und 1 Ampere ist ja eine recht hohe Belastung für NimH Akkus.
Hab das Problem heute Nacht auch erst gefunden, nachdem ich dann mal vor dem Wiederstand gemessen habe, was da unter Last noch an Spannung an liegt.... erst dann hab ich mal den defekten Akku ermittelt. Vorher hab ich mir nen Wolf gesucht, warum der Strom nicht über ein Ampere zu bekommen ist.

Also:
Ausgerechnet hatte ich bei der angegebenen Spannung und Stromlast einen Vorwiederstand von 0,8-1 Ohm. Realistisch gelandet bin ich jetzt bei 0,56 Ohm.
Damit hab ich bei vollen Akkus einen Strom von 0,9-1 Ampere. Die Wärme bekomme ich gut abgeführt, Das Aluminium der Taschenlampe erwärmt sich kaum....

Allerdings finde ich, das sich das nicht wirklich gelohnt hat. Subjektiv ist die Taschenlampe nur unmerklich heller mit der neuen LED K2 PWC4 TFFC (250Lumen) als mit der vorherigen LW3C (65Lumen) - das Licht ist allerdings etwas "weißer". Ich hatte hingegen mit einem "aha"-Effekt gerechnet in Punkto Helligkeit,

Ich werde aber wohl nicht drumrum kommen, doch mal die neuen Akkus auszuprobieren, die Ihr mir genannt habt. Habt Ihr reale Erfahrungen, wann diese Eneloops bei der Entladung mit der Spannung zusammenbrechen bzw. unter 1,2 Volt gehen ?
Lohnt sich der fast doppelte Preis in der Anschaffung ?
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Fr, 04.12.09, 09:29

Wie Du an den Entladekurven erkennen kannst, fängt "höherer" Strom bei diesen Akkus mit 2 Ampere an und "hoher" mit 4 Ampere.

Ob es sich lohnt, musst Du selbst entscheiden.

Wenn Du sie aber mal eingesetzt hast, wirst Du die "normalen" wohl nicht mehr kaufen.
tobaran
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Fr, 04.12.09, 10:07

Hab gerade mal nen 16er Pack bestellt. Ist ein Versuch wert, wenn Du so darauf schwörst. :-)

Preis lag inkl. Versand bei 29,- Euro.

Die Elntladekurve hatte ich mir letztes Mal schon angesehen - aber theoretische Daten ansehen ist so eine Sache. Ich wollte eher wissen, ob es da reale Erfahrungen gibt zum Thema Stromeinbrüche etc.
Was Datenblätter betrifft, bin ich momentan etwas enttäuscht. Ich hatte vorsichtig doppelte bis etwa dreifache Helligkeit der neuen LED erwartet - auch aus den Datenblättern abgeleitet, die sogar noch mehr aussagen. Dennoch ist die nicht wirklich deutlich heller. Leider habe ich keine Möglichkeit, Lux oder Lumen zu messen, sonst könnte man mal eine verifizierte Aussage aus der Praxis treffen.
Die LED jetzt noch auf 1,5 Ampere Volldampf hochzukitzeln wird wohl auch nicht mehr wesentlich mehr bringen, denke ich. Ausserdem lebt die LED bei 1 Ampere sicherlich deutlich länger als bei 1,5 Ampere. Und die Taschenlampe hält etwas länger von der Leuchtdauer als bei 1,5 Ampere.
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Fr, 04.12.09, 11:10

Einen Helligkeitsunterschied erkennt man bei doppelter Helligkeit. Zum Messen reicht ein einfaches Luxmeter, ein Fotowiderstand in Verbindung mit einem Vielfachmessgerät oder ein manuell einstellbarer Fotoapparat bzw. mt Anzeige von Zeit und Blende aus.

Zu den Akkus wird Dir CRI 93+ / Ra 93+ sicher weitere Infos geben können, er benutzt sie schon länger als ich und hat hier nur positiv darüber berichtet. Dadurch bin ich erst darauf aufmerksam geworden.

Der erste Test in Digtalcameras fiel dann bei mir auch positiv aus ...
tobaran
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Fr, 04.12.09, 11:17

Ich habe gerade noch einen netten Beitrag gefunden von einem 2,4 Volt DC Wandler (Booster)
viewtopic.php?f=35&t=6397
Ich glaube, das wäre ganz genau das, was ich hier ideal verwenden könnte. Hab nur noch nicht gefunden, wo man diesen Wandler bestellen kann. Aber damit würde ich gerne mal experimentieren. Das hätte den entscheidenden Vorteil, das ich herkömmliche NimH Monoblöcke nutzen kann, die es ja mit bereits mehr als 5000mAh gibt und diese dann bestimmt deutlich länger halten bzw Licht liefern.
Ausserdem schlag ich zwei Fliegen mit einer Klappe, ich hab eine Konstantstromquelle und brauche nur 2 Akkus.
Für mich schon quasi die eierlegende Wollmilchsau....

Und nen Fotowiederstand hab ich in der Sortierkiste irgendwo auch noch rumfliegen. Damit kann man zumindest mal einen Unterschied "messen" - da hast Du recht.
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Fr, 04.12.09, 11:28

Ich verwende auch schon seit etwa 2 Jahren keine anderen Akkus mehr (allerdings verwende ich auch Clone wie z.B. Varta Ready2Use, Panasonic Infinium... die Unterschiede sind minimal - wahrscheinlich stecken da überall die Sanyo Zellen drin - siehe auch z.B. diesen Thread: http://forum.penum.de/showthread.php?id=35184 ).
Ausgerechnet hatte ich bei der angegebenen Spannung und Stromlast einen Vorwiederstand von 0,8-1 Ohm. Realistisch gelandet bin ich jetzt bei 0,56 Ohm.
Da ist aber was oberfaul! Wenn Du schon einen Widerstand von nur 0.56Ohm verwendest bei 4 Zellen (die sollten voll geladen bei 1A locker 1.25V pro Stück bringen also 5V insgesamt!) dann sind entweder die Akkus Schrott, oder Du hast irgendwo noch sehr große Übergangswiderstände im System (z.B. billiger Batteriehalter, Steckverbinder o.ä.). In diesem Fall kannst Du Dir die KSQ schenken...

BTW... Rechnerisch bei Deinen Angaben: Eingangsspannung 5V, Flussspannung 3.8V, macht 1.2V Differenz; also Widerstand rechnerisch 1.2Ohm!

Noch was...
NimH Monoblöcke gibt es nicht als 'eneloop' Typen. Also wirst Du mit sehr hoher Selbstentladung leben müssen... und die Effizienz von (sehr guten!) Boost Wandlern liegt auch nur bei ca. 80%
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Fr, 04.12.09, 12:54

2 Zellen mit 5000 mAh oder 4 Zellen mit 2000 mAh stunden ist selbst dann egal, wenn es eneloop-Akkus in Mono-Größe gäbe, denn durch den Step-Up-Wandler hat man Verluste von 10 bis 30% (eher 30% als 10%) und dann doch wieder die gleiche Laufzeit.

Außerdem erreichen andere Zellen ihre nennkapazität oft gar nicht oder nur für sehr wenige Zyklen, man sollte schon einen LSD-Akku (Low-Self-Discharge) benutzen (idiotischerweise erkennt man die im Laden an ihrer zweiten, durch die niedrige Selbentladung bedingten, aber IMHo ziemlich unwichtige Eigenschaft: die werden gerne als "Ready to use" bezeichnet, dabei ist Low Self Discharge IMHO 1000x wichtiger/interessanter/sinnvoller. Naja, Marketing-Affen eben...

Es gibt auch schon die ersten gefälschten, ich weiß nicht mehr wo, aber ich habe einen Test gelesen, da war ein Hersteller dabei, dessen akkus sich exakt wie herkömmliche verhalten haben. Aber das Lügen kennen wir ja schon von Kapazitätsangabe, da sieht man z.B. bei iBäh MaxCell-Akkus mit aufgedruckten 3500 mAh, die ich nach 6 Benutzungen (wurden dann von eneloop abgelöst) mal vermessen habe: reale 900 bis 1300 mAh waren wirklich drin!!! So schlimm ist es meistens aber nicht.

Ich empfehle eneloop-Akkus, da diese mit am besten Abschneiden in Test, außerdem hat der Hersteller Sanyo Mut bewiesen aus der allgemeinen Vollidiotie auszubrechen und mal an sinnvollen Stellen was zu verbessern, staat immer nochmal ein paar mA mehr und u.U. dafür noch mehr Selbstentladung. Alles gleichzeitig kann man nicht haben, daher haben eneloop-akkus auch nur 2000 mAh als Mignon-Zelle. DIE halten sie aber auch ein und das über viele hundert Ladevorgänge! (300 bei 2A Laden- / Entladestrom, bis zu 1000 bei geringeren Strömen und die neuen eneloops mit jetzt aber nur noch 1900 mA sogar 1500 Ladezyklen --- ob das eine sinnvolle Erweiterung ist bezweifle ich allerdings, andererseits: 50% mehr Lebensdauer bei nur 5% weniger Leistung...)

Noch dazu sind eneloop-Akkus nicht teurer als entsprechende Konkurrenzprodukte, z.T. sogar günstiger (z.B. wenn Varta draufsteht ist dort das gleiche drin, wie bei allen anderen, AUSSER bei eneloop. Sanyo fertig und verkauft die eneloops nur selbst, alle anderen kaufen von nur 2 weiteren Herstellern zu und pappen ihr Label drauf)

Übrigens wären 3 Akkus ideal, dann würde ein widerstand reichen, dank 1,25V an den eneloop-Akkus während ca. 80% der Entladedauer ist auch die Helligkeit weitgehend konstant (wenn man den Widerstand für 3,75V bestimmt, dann ist direkt nach dem Laden die LEd u.U. überbestrom, aber das sollte gehen. Nach dem Laden haben die Akkus 1,55V, die aber nach ca. einem Tag rumliegen auf 1,35V gefallen sind und unter Last extrem schnell abfallen.

Noch dazu wäre ein Tiefentladeschutz durch die LED auch schon gegeben. Einfacher und besser kann man's eigentlich nicht machen. Eine eneloop-Zelle ist bei amazon schon um 1,55€ pro Stück zu bekommen.
Die KSQ aus dem anderen Thread dürfte übrigens von DealExtreme sein.

Add-On:
Um den Widerstand exakt zu bestimmen, darfst Du auf keinen Fall ein Amperemeter verwenden, denn das hat ja auch einen Innenwiderstnad. Du musst mit einem VOLTmeter die Spannung am Widerstand messen und daraus den Strom errechnen. Wie erklärt Dir jemand anders, denn meine Mittagspause ist jetzt vorbei :-)
tobaran
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Fr, 04.12.09, 17:03

....ja, danke, das braucht mir aber keiner erklären, das bekomm ich gerade noch so hin, schliesslich hab ich das früher mal gelernt - ich bin nur ewig aus der Materie raus, aber einfache Wiederstandsberechnungen bekomm ich gerade noch hin :-)Nur bei einigen anderen Dingen haperts bei mir - naja.

Also ich hab mir mal die neuen "Rohlinge" heute in der Metro gekauft. (Stck. 9,-) Diese Taschenlampen beinhalten ja schon einen Booster. Ich habe dann allerdings mal mit meinem Amperemeter an der Batterie gemessen, was da so durchläuft und bin bei Akkubetrieb immerhin bei 60 mA gelandet. In der Taschenlampe ist eine 5mm Diode eingebaut. Vom Aussehen würde ich sagen, das ist eine Strawhead, aber bin nicht ganz sicher.

Was das Thema Übergangswiederstände an geht - da muss ich leider recht geben. Ich muss in einem Batteriefach der Taschenlampe, das für 2 Monozellen gedacht ist, 4 Mignonzellen unterbringen. Das ging leider nur mit einem billigen 4fach Halter von reichelt. Und natürlich hat der billige Kontakte, die werden sicherlich Übergangswiederstände noch und noch haben, vor allem, da ich das etwas frisieren musste. Aber es könnten auch tatsächlich die Akkus selber sein oder aber die recht dünnen Kabel für die Zuleitung zur LED.
Am liebsten wäre mir ja ein Akkuhalter, der in Rundform 3 Zellen des Typs AA aufnimmt und dabei noch die Größe eines Monoblocks hat, aber das hab ich leider bisher nicht gefunden (für Hinweise bin ich sehr dankbar). Sowas gibts wohl nur für AAA-Akkus. Aber das wäre dann die eleganteste und sauberste Lösung, da ich das nicht umfrickeln müsste. Da kann ich dann wahlweise 3 oder 4 Akkus nehmen, weil eine könnte ja dann immer noch im Lampemschaft hinter den 3er Block geschaltet werden. So könnte ich dann auf jeden Fall bei der Variante mit 3 Akkus bleiben und dafür dann Eneloops und einen Vorwiederstand nehmen.
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