Frage: Schaltung auslegen, LED belasten

[Mark W]

...die Nichia mit max. 25,5 Lumen bei 60 mA...

Laut Datenblatt 15,1-25,5 Lumen, je nach Rank. Hat man bei der Bestellung im Shop eigentlich eine Chance sich den Rank P9 auszusuchen, oder zumindest alle LED's aus der gleichen Sortierung zu bekommen?

@Borax: Das mit den 500 Ketten hatte ich auch gerechnet, es aber nicht geglaubt ; Die Akkuvariante mit 1600 mAh ist also ausreichend (ich will unterwasser ja nicht übernachten )

[Sailor]

Bisher kamen meine Lieferungen immer "aus einem Guss", egal welchen LED-Typ ich bestellt hatte.

Fragen zu speziellen Anforderungen besprichst Du am Besten telefonisch mit einem der freundlichen Lumitronix-Mitarbeiter.

[Mark W]

@sailor: genau so habe ich es vor

Ich werde mir jetzt je 3x 0,5W und 3x Nichia bestellen, einen Versuchsaufbau machen und mich dann entscheiden. Aber von der Theorie her sieht es gut für die Nichias aus (sind auch noch einen Tick günstiger...)

@Borax: Eine Frage habe ich noch zu Deiner Schaltung: Welche Leistungsklasse sollten die Wiederstände haben? (für 0,5W und Nichia)? Danke!

[Borax]

Die kleinsten (0.1W) reichen völlig. Bei 50mA Strom wird an den Shunt Widerständen (R2/R4) weniger als 50 mW verbraten. Man könnte das ganze auch in SMD (z.B. mit BC847 Transistoren - dann aber nur bis max. 70mA) aufbauen. Hängt halt davon ab, wie Du es genau aufbauen willst.

[Mark W]

Man könnte das ganze auch in SMD (z.B. mit BC847 Transistoren - dann aber nur bis max. 70mA) aufbauen

Die Platzverhältnisse schreien geradezu nach der Verwendung von Transistoren in SMD-Bauform! Welchen Typ BC847 benötige ich? Wieder Typ B?

Grüße
Mark

[Borax]

Ja. Die Unterschiede spielen aber bei dieser Schaltung fast keine Rolle (ergibt höchstens ein paar mA Differenz - die könnte man notfalls auch mit einem geänderten Shunt-Widerstand R2/R4 wieder ausgleichen).

[Mark W]

Hallo zusammen,

ich habe mir jetzt mal den Schaltplan zusammengebastelt und dabei ist noch eine weitere Frage aufgetaucht.

Ich habe die Schaltung in zwei Kreise aufgeteilt, die ich mit Reed-Kontakten schalten möchte (Drehknopf mit zwei Magneten; Schaltstellungen: Kreis 1, Kreis 2, Kreis 1+2, Off). Meine Frage lautet: Welche Reed's eignen sich und wie muss ich welchen Transistor mit welchem Widerstand beschalten?

Danke und Grüße
Mark

UW-Beleuchtung-1A.pdf

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[Borax]

So wie Du es gezeichnet hast (REED schaltet nur Basisstrom) kannst Du jeden beliebigen REED-Kontakt verwenden.
ABER:
Mit 6 Ketten a 60mA muss der Transistor mind. 350mA schalten. Das geht mit dem BC847 nicht (hatte ich nicht irgendwo geschrieben, dass der max. 70mA verträgt?)!
Also diesen 'Schalt-Transistor' durch einen Mosfet ersetzen (gibt es auch als SMD). Sich Dir einen (fast beliebigen) SMD N-Channel Mosfet raus (ich persönlich stehe auf den IRF7401, wegen sehr niedrigem Rds(on) bei sehr niedriger Gate-Source Spannung - ist hier aber nicht nötig) und verwende den zum Ein/Aus schalten. Zwischen Gate und + kommt dann der REED-Kontakt + Vorwiderstand (ca. 1k). Außerdem Gate über 100k nach Masse legen, damit die Gate-Kapazität auch entladen wird, wenn der Reed öffnet.

[Mark W]

...sorry, hatte vergessen zu schreiben, dass der "Schalttransistor"genauso wie der 9.1 Ohm hier nur als Platzhalter in der Schaltung waren...

Werde den Schaltplan entsprechend ergänzen. Vielen Dank!
Mark


...@borax: So in etwa? (unterer Kreis)

Grüße
Mark

UW-Beleuchtung-1B.pdf

(80.64 KiB) 183-mal heruntergeladen

[CRI 93+ / Ra 93+]

Bei engen Platzverhältnissen: als MOSFET z.B. den BSH108 bei RS für ca. 4 Euro pro 20er-Pack. SOT23 (ca. 2x3 mm) (1,9A / 30V / R_DS_on 120 mOhm (max. bei 25°C)) RS hat auch noch billigere UND gleichzeitig stärkere, aber die sind derzeit nicht lieferbar.

Für P-Kanal: PMV65XP (3,9A / 20V / R_DS_on 76 mOhm (max. bei 25°C)) auch Bauform SOT23.
Beide logic level, der PMV65XP sogar extreme low level (meine Exemplare fangen ab ca. -0,6V (-0,95V werden garantiert) am Gate ein wenig zu leiten an, bei -1V fließt schon nennenswert Strom und bei -1,5V macht er schon richtig auf, bei -3V sind gar 20A-Pulse drin.

[Borax]

@Mark W

Schaltplan passt!
Wie gesagt, der IRF7401 war nur als Vorschlag zu verstehen. Die von CRI 93+ / Ra 93+ vorgeschlagenen Mosfets tun's ganz genauso gut. Kommt halt auch drauf an, ob Du so was schon 'rumliegen' hast, oder erst bestellen/kaufen musst. Dann bestellt man meist alles bei einem Versender um Porto zu sparen.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Ich hab' grad nochmal auf Seite 1 geguckt: da ist von Lithium-Mangan-Zellen die rede. Das sind AFAIK aber Einweg-Lithium-Batterien...
Ohnehin wären vielleicht wegen der Ungefährlichkeit eher eneloop-Akkus anzuraten, die haben den großteil ihrer Entladekurve im Bereich 1,20 bis 1,25V und nur die ersten ca. 20% darüber (frisch geladen 1,45V, nach ein paar Tagen rumliegen 1,35V)
Noch dazu entladen sich eneloop-Akkus sogar weniger (15% im ersten Monat, danach ca. 5-10% pro JAHR) als Lithium-Ionen-Akkus (2-5% pro Monat), wenn sie untätig rumliegen.

[Mark W]

So, ich bin endlich mal dazu gekommen, die bestellten LED'S im Probeaufbau zusammenzulöten.
Mein "Versuchsaufbau" aus jeweils 3 LED's zeigt eine gleichmäßige Ausleuchtung mit beiden Typen, wobei die Nichia heller ist und einen deutlich größeren Rotanteil aufweist. Dies ist der entscheidende Grund, warum ich mich jetzt auch für die Nichia's entschieden habe.

@ borax: Ich bin noch nicht dahintergekommen, wie man mit den beiden Widerständen den Strom genau einstellt. Verrätst Du es mir? Dann könnte ich den Strom noch etwas anpassen. Die Lebensdauer (solange sie ca. 250 std erreicht) ist bei meiner Anwendung weniger entscheidend als die Lichtausbeute.
Und: Den IRF7401, gibt's den auch als "konventionelles" Bauteil? SMD ist doch sehr fummelig...

@CRI 93+ / Ra 93+:

"Ich hab' grad nochmal auf Seite 1 geguckt: da ist von Lithium-Mangan-Zellen die rede. Das sind AFAIK aber Einweg-Lithium-Batterien..."

Lithium-Mangan-Zellen sind keine Einwegbatterien...

[CRI 93+ / Ra 93+]

@CRI 93+ / Ra 93+:

"Ich hab' grad nochmal auf Seite 1 geguckt: da ist von Lithium-Mangan-Zellen die rede. Das sind AFAIK aber Einweg-Lithium-Batterien..."

Lithium-Mangan-Zellen sind keine Einwegbatterien...

Laut Sanyo schon und die sollten es eigentlich wissen. Zumindest sind alle deren Lithium-Akkus Li-Ion-Akkus und alle Lithium-Primärbatterien (=Einwegbatterien) von Sanyo sind Lithium-Mangan-Zellen...

Auf das, was ein eBay-Händler dranschreibt würde ich im zweifelsfall nicht viel geben, zumindest weniger als auf das, was ein sehr rennomierter Batterie- und Akkuhersteller neben seine Produkte schreibt.

Wobei sich Lithium-Mangan-Zellen ja möglicherweise eingeschränkt und möglicherweise sogar viel besser als Alkali-Batterien wieder aufladen lassen,

Alkali-Batterien kann man ja auch wieder aufladen, allerdings meist nur wenige Male, nur bis zu 50%-70% beim ersten Mal, stark abnehmend und mit drastisch erhöhter Selbstentladung und nur mit geeigneten Ladegeräten (wobei ich das auch mit dem BC 700 Ladegerät auf 200 mA mal erfolgreich getestet habe, aber potientiell könnten die Batterien dabei explodieren)

[Mark W]

@CRI 93+ / Ra 93+:

Google mal nach "konion zellen".
Die Konions sind Sony-Becherzellen,
Spannung nominell: 3,7V
z.B. mit Kapazität: 2500mAh
Ladeschlusspannung: 4,1V-4.2V
Entladeschlusspannung: 2,5V
Laststrom max: 10-15C (25-35A)
Ladeverfahren: CCCV (Lithium-Ionen-Programm oder Lithium-Polymer-Programm)
max. Ladestrom: 1C (2500mA)
Abmessungen, Gewicht: 26x65mm, 90g

Diese Zellen sind "eigensicher", benötigen daher keine Balancersteuerung beim Laden und sind ungefährlich bei Zerstörung und Kurzschluss.

Wenn Du eine Bezugsquelle benötigst, sende mir doch bitte eine PM!

[CRI 93+ / Ra 93+]

OK, es scheint also durchaus auch aufladare Lithium-Mangan-Zellen zu geben, wenn diese eigensicher sind, um so besser. Entladeströme scheinen auch recht hoch sein zu dürfen, der Ladestrom eigenartigerweise aber nur 1C.

Zur Anzahl Ladezyklen habe ich nichts weiter recherchiert, bei Lithium-Akkus geht es von 300 (normale Li-Ion-Hochstrom-Zellen) bis 3000 (LiFePo4-Höchststromzellen von A123Systems, die auch eigensicher sein sollen und auch nicht explodieren, wenn man einen Nagel reinhaut). Auch der Ladestrom darf minimal 5C, aber auch deutlich höher sein.

[Mark W]

Meine Bezugsqelle schreibt zu den Konion2500:

"...Konion Lithium-Mangan-Zelle. Noch mehr Kapazität als die KonionX / A123, aber nicht so hochstromfähig und nicht schnelladbar. Bei Behandlung innerhalb der vom Hersteller angegebenen Parameter sind weit über 1000 Lade/Entladezyklen erreichbar. Für Anwendungen mit Strömen bis zu 15C eine hervorragende Alternative, denn diese eigensichere Qualitäts-Zelle (kann sich nicht selbst entzünden wie Lipoly-Akkus) ist absolut driftfrei, d.h. braucht keine Balancer. ..."

[Borax]

@Mark

...wie man mit den beiden Widerständen den Strom genau einstellt
Also... Der 'wichtige' Widerstand ist der 'kleine' R2. An diesem Widerstand muss die Mindestspannung für die Basis-Emitter Strecke des Transistors abfallen, damit der Transistor 'was tut'. Die liegt bei 0.6 bis 0.7V (je nach Transistor etwas unterschiedlich).
Um es sehr genau zu machen, musst Du also diese 'Mindestspannung' für Deine Transistoren nachmessen. Also einmal mit z.B. den angegebenen Teilen aufbauen. Am R2 die Spannung nachmessen (Messgerät direkt an die Anschlüsse des Widerstandes).
Wenn jetzt z.B. hier 0.59V anliegen, dann folgt daraus, dass:
1. Der Strom durch die LEDs (I=U/R) = 0.59/9.1 = 0.065 also 65 mA ist
2. Die Mindestspannung am Transistor etwa 0.6V ist.

Wenn Du jetzt z.B. 80mA haben willst, dann muss der Widerstand entsprechend kleiner sein:
R=U/I also R=0.59/0.08 = 7.38 Ohm (also 7.5 Ohm als passenden Wert der E24 Serie). Wegen der Verluste am Transistor dürften es in der Praxis dann etwa 75mA sein, also immer etwas weniger als der ausgerechnete Wert. Das ganze geht aber nur so lange gut, bis durch den anderen Widerstand der Gesamtstrom begrenzt wird. Falls Du also über 100mA haben willst, dann R1 'halbieren' (auf ca. 10k - allein dadurch steigt der Strom schon etwa um 5-10mA, also R2 ggf. anpassen) dann geht es problemlos bis ca. 150mA.

Den IRF7401 habe ich Dir genau wegen der SMD Baugröße empfohlen, schließlich hast Du zwei Posts weiter oben geschrieben:

Die Platzverhältnisse schreien geradezu nach der Verwendung von Transistoren in SMD-Bauform!

Wo willst Du den Mosfet kaufen? Je nach 'Laden' (C/R/P) würde ich Dir einen passenden (den billigsten geeigneten) raussuchen.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Die, die ich vorgeschlagen hatte (SOT23-Gehäuse) sind WIRKLICH klein (2x3 mm mit Beinchen) und bei Online-Bestellung sendet RS versandkostenfrei.

BSH108 bei RS

3,25+MwSt=3,87€ für einen 20er-Pack, macht 19,35 Cent pro Transistor.

Du wolltest es klein, Du bekommst es klein ---- es geht allerdings NOCH kleiner, SOT23 kann man aber IMHO noch gerade so einigermaßen von Hand löten.

[Mark W]

Hallo Borax,
Danke für die ausführliche Beschreibung für die Stromeinstellung. Ich werde das mal ausprobieren...

Den IRF7401 habe ich Dir genau wegen der SMD Baugröße empfohlen, schließlich hast Du zwei Posts weiter oben geschrieben:

Die Platzverhältnisse schreien geradezu nach der Verwendung von Transistoren in SMD-Bauform!

Wo willst Du den Mosfet kaufen? Je nach 'Laden' (C/R/P) würde ich Dir einen passenden (den billigsten geeigneten) raussuchen.

Das mit den SMD's ist nur auf der Platine für die Beschaltung der LED's wichtig, da ich dort nur sehr wenig Platz habe. Die Platine mit den Reed's und deren Beschaltung wird in der Box mit dem Akku untergebracht. Dort ist mehr Platz vorhanden.

Der IRF7401 lässt sich vielleicht noch gerade so mit meinem Lötkolben verarbeiten, zumal es ja eigentlich nur 3 relevante Kontakte gibt. Bei denen von CRI 93+... vorgeschlagenen SOT23-Gehäusen bin ich mir sicher, dass das nicht mehr hinhaut.

Ich komme aber gerne auf Dein Angebot den passenden Mosfet herauszusuchen zurück, wenn ich den Schaltplan für diese zweite Platine fertig habe, bzw. mir über alle notwendigen zu schaltenden Funktionen im klaren bin.

Also vielen Dank ersteinmal!

Ich habe jetzt einmal gemessen:
Bei den 0,5W liegen ca. 0,547V an. Das entspricht also 60mA an den LED's. Bis zu den max. zugelassenen 100mA gibts ja dann noch ein bisschen Spielraum...(R: 1x 10 Ohm + 1x 100 Ohm parallel; gemessen 9 Ohm; mehr gibt mein "Messgerät" nicht her)
Bei den Nichia's liegen ca.0,585V an. Das entspricht also 58,5mA an den LED's. Da die Nichias max. für 60mA zugelassen sind, ist der Spielraum schon fast ausgeschöpft. Oder wie weit darf man gehen???

[Borax]

Bei den Nichia's liegen ca.0,585V an. Das entspricht also 58,5mA an den LED's.

Bei welchem Widerstand? 10 Ohm? Dann stimmt es. Falls es 9Ohm sind, dann fließen schon 65 mA durch die LEDs (I=U/R).

Oder wie weit darf man gehen???

Das kann Dir vmtl. keiner wirklich beantworten. Hängt sehr stark von der Kühlung ab. Ich hab von Leuten gehört, die LEDs gut gekühlt mit 1.5 fachem Nennstrom betreiben.

[Mark W]

ja, mit 10 Ohm.

Kühlung dürfte nur ein geringes Problem sein, ist schließlich für unterwasser... Muss mal ein bisschen testen...

[URS]

Im Gegensatz zu Glühlampen werden LEDs mit Strom angesteuert.
Glühlampen werden auch drinnen am Glühwendel 3000°C heiß, und dafür sind sie da.
LEDs erzeugen das Licht auf anderem Weg, und wenn dieses kleine Bauteil zu heiß wird (>200°C), geht es kaputt und leuchtet nimmermehr.

Es gibt in einigen Datenblättern entsprechende Kurven, wie Strom und Spannung bei eniner LED zusammenhängen. Wenn man Spannung anlegt und diese etwas variiert, ändert sich der Strom kräftiger. Deshalb steuert man den Strom, und die Spannung ändert weniger. Strom mal Spannung mach Leistung, und auch eine LED erzeugt Wärme.

Der Trick ist nun, die LED unter einer gewissen Temperatur zu halten, sonst altert sie schneller oder brennt sofort durch.
Entweder schickt man nur den Strom gemäß des Datenblattes durch, oder man sorgt für gute Kühlung. Da der lichterzeugende Werkstoff nur wenige Kubikmillimeter hat, muß die Wärme von dort abgeführt werden, und auch dem sind Grenzen gesetzt.

Glühlampen freuen sich darüber, wenn die Hitze am Glühwendel bleibt, und sie brennt erst durch, wenn die Wolframlegierung schmilzt. In Halogenlampen sorgt das Gas sogar dafür, daß sich der verdampfende Glühdraht nicht dauerhaft am Glas absetzt und dieses schwärzt, deshalb muß sogar das Glas eine bestimmte Temperatur erreichen.

Also: Die Temperatur in der LED darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten, darunter altert sie schneller, bei 20°C hält sie über 50000 Stunden. Achte auf den Strom.