LED Taschenlampe

[katze_sonne]

Hallo,

ich habe mir mal vor einigen Jahren (wo ich diesen Shop noch nicht kannte, ich habe ihn erst vor ein paar Tagen gefunden) eine LED Taschenlampe gebaut. Und zwar mit der Schaltung, die im Anhang zu finden ist.

Die Spannung beträgt ca. 3,6V - 4,5V (auch Akkus liefern manchmal sone große Spannung wie Batterien...). Die LED ist hat eine Nennspannung von 4V. Sie ist weiß. Davor habe ich diese Linse (auch wenn eigt. nicht wichtig ist denke ich): http://www.reichelt.de/?ARTICLE=57756
Nun habe ich die Frage: Kann man die so ohne Probleme betreiben, oder muss da unbedingt ein Vorwiderstand vor? Oder wegen der sich andauernd ändernden Spannung der Akkus irgendetwas anderes? Vlt. ne Konstantstromquelle (ich habe keine Ahnung wie das Ding funzt und habe die Funtkion nur aus dem Begriff abgeleitet - obs dafür gemacht ist oder ne andere Funktion hat weiß ich nicht...)?

[Neo]

du brauchst ein widerstand oder eine KSQ da die akkus weit mehr strom liefern können als die led verträgt ...
das zerstört die led auf dauer

ich würde die empfehlen 4akkus zu nehmen und eine KSQ
http://www.leds.de/p542/Zubehoer/Strom_ ... uelle.html

wen du schon hier bestellst kannst du dir auch gleich ne hellere led mitbestellten
http://www.leds.de/p537/Standard_LEDs/L ... 2-V/W.html

[katze_sonne]

Dass ich dann hellere LEDs nehme und gleich mehrere ist doch klar

Nur dass ich für 4 Akkus dann nen neues Batteriefach benötigen würde. Aber kost ja auch nicht die Welt. Hier gibts sowas nicht oder? Dann müsste ich mir das bei R. besorgen. Aber egal.

Die Konstantstromquelle hatte ich noch garnicht gefunden (bis jetzt habe ich immer nur die für PowerLEDs gefunden - typisch ich: blind )
Nur, dass diese mit min. 7V DC betriebn werden müsste: Aber, 1,5V (im IDEALFALL!) * 4 ergeben nur 6V...

Also war meine Vermutung richtig, dass man ne KSQ bräuchte. Den fließenden Strom (Stärke) konnte ich leider nicht messen (um zu sehen wieviel Strom mit den 3 Batterien wirklich fließt), da das Messgerät, obwohl in Reihe geschaltet, nichts anzeigt (Billiggerät alla Baumarkt, 10€).

[Fightclub]

Wie neo schon sagte, bei Batterien würde sowas noch gehen, wenn man nicht so pingelig mit der Lebensdauer der LED ist, aber bei Akkus wird es da schon fies. Außerdem musst du aufpassen, dass die Batterien/Akkus nicht tiefentladen werden. Bei Akkus heißt das Akku kaputt, bei billigen Batterien heißt das Batterie ausgelaufen, bei guten Batterien heißt das: Licht aus . Also abgesehen vom Fall der guten Batterien hast du immer n Problem bei Tiefentladung.

[Neo]

ja aber 4 akkus in reihe an einer led mit 3-4V +KSQ da kan sich der akku im schlimmsten fall nur auf 0.8V pro zelle entladen und bei dem geringen entlade strom macht das keinem akku was aus

[Fightclub]

Ich habe das auf seine bisherige Situation bezogen, also ohne Widerstand,KSQ oder sonstwas!

[katze_sonne]

Aber man wechselt ja die Akkus schon immer aus, wenn die Taschenlampe nicht mehr hell genug ist. Also von selber entladen sich die Akkus ja auch nicht so schnell kaputt. Wies bei Billigakkus ist weiß ich nicht, aber die machen ja sowieso immer nur Ärger, also deswegen hatte ich die höchstens mal. Aber einmal und nie wieder ...

[katze_sonne]

Aber ich habe jetzt mal an mehreren Orten gesucht nach einer Konstantstromquelle für 20ma und die "schon" mit ca. 5 V funzt. Aber noch nicht gefunden
Hat jemand von euch ne Idee? Oder kann man sowas selber bauen?

[katze_sonne]

Habe jetzt nach Stundenlanger Googelei (mit falschen Stichwörtern ) endlich einen Ansatz gefunden.

Was haltet ihr von dem Beitrag von Thunderstorm hier: http://www.*********.de/ftopic678.html
Oder wenn das nichts taugt (wenn, dann schreibt bitte warum): http://www.elv-downloads.de/service/man ... lle_KM.pdf
Letzteres scheint mir nur etwas komplizierter zu sein.
Weiß jemand, welche Spannung man vorne reingeben müsste? Der Vorschlag von ELV scheint in Ordnung zu sein. Da ich mich damit aber nicht auskenne, frag ich mich, wozu die Dioden sind? Da fließt doch sowieso kein Strom rückwärts oder wie jetzt?

Ich hoffe, dass mir jetzt endlich jemand weiterhelfen kann,
katze_sonne

[Neo]

http://www.pollin.de/shop/downloads/D810037B.PDF

kostet nur 1€ und macht genau das was du willst
wen du den widerstand durch eine poti ersetzt kranst du auch den strom einstellen

kann man sich natürlich auch selbst basteln ...

[katze_sonne]

Danke Neo . Nur um sicher zu gehen: Zu den 5 bis 24 Volt Betriebsspannung kommt nicht nochmal zusätzlich (wie sonst oft ) die Spannung der LED noch dazu?
Wenns so hinhauen würde, würde ich das wahrscheinlich nehmen. Und was haltet ihr sonst noch von Thundersturms Schaltung (wenns keine Nachteile hätte, wäre die noch einfacher zu löten... und noch günstiger wenn ich mich nicht täusche... Für Power LEDs wäre sie ja angeblich auch geeignet)?

EDIT:
Und ich habe bei Conrad gerade das hier gefunden:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=184816
Könnte man das nicht theoretisch sogar noch davor schalten und könnte die LED mit EINER ZELLE betreiben?

EDIT2:Ich würde eher zu selber bauen tendieren

[Neo]

so weit ich weiß funktioniert das pollin teil auch noch mit 3V ...

aber das von conrad ist ja perfekt für dich ! da brauchst du überhaupt keine weiteren teile und es ist auch recht billig

[katze_sonne]

Huch! Damit hatte ich ja garnicht gerechnet. Könnte man da später aber auch mehr LEDs anschließen (falls ich die Taschenlampe mal aufmotzen wollen würde - LEDs liegen hier schon) ? Nee, oder? Wenn man parallel schaltet, reicht der Strom ja nicht und Reihe ist ja auch nicht gut (Spannung nicht genug). Aber das war irgendwie mit dem Conrad Teil nur ne Fehlzündung eines Gedanken in meinem Gehirn Ist evt. mal für was kleines in Ordnung (z.B. Schlüsselanhänger). Aber irgendwie möchte ich die Batteriebox von jetzt weiterverwenden. sry.
Nur wie kann man ausrechen bei der von Pollin, welchen Widerstand für welche Stromstärke (oder geht das nicht?/nur durch probieren - evt. Poti und messen)? (Für Meinungen zu der anderen bin ich immer noch offen )

Und das mit den 3V wär natürlich auch toll... (4 reichen ja auch aber trotzdem)

[Elektronikmann]

so weit ich weiß funktioniert das pollin teil auch noch mit 3V ...

aber das von conrad ist ja perfekt für dich ! da brauchst du überhaupt keine weiteren teile und es ist auch recht billig

Polin teil braucht 5V. Steht so im Datenplatt.
mfg

[Mirfaelltkeinerein]

Der Vorschlag von ELV scheint in Ordnung zu sein. Da ich mich damit aber nicht auskenne, frag ich mich, wozu die Dioden sind? Da fließt doch sowieso kein Strom rückwärts oder wie jetzt?

Das ELV-Teil ist eine Standardschaltung für Konstantstromquellen. Die beiden Dioden zwischen Transistor-Basis und Masse dienen als Referenz. Sie bilden mit dem Widerstand zwischen Plus und Transistor-Basis eine Art Spannungsteiler, wobei die Spannung an der Basis durch die Steile Kennlinie der Dioden ziemlich konstant und unabhängig von der Betriebsspannung der Schaltung auf 1,4V (=2x0,7V Siliziumdiodenflussspannung) gehalten wird. An der Basis-Emitter-Strecke des Transistors fallen ebenfalls 0,7V ab, so dass für den Emitterwiderstand die restlichen 0,7V der Referenzspannung übrig bleiben. Der Transistor regelt jetzt so weit auf, dass genau diese Spannung über dem Emitter-Widerstand abfällt. Bei welchem Strom das der Fall ist, wird allein durch seine Größe bestimmt. Bei einem großen Widerstand reicht ein kleiner Strom, bei einem kleinen Widerstand muss ein großer Strom fließen. Der Emitterstrom ist auch ziemlich genau der Kollektorstrom (minus dem Basisstrom, aber der ist vernachlässigbar), der durch die LED(s) fließt. Wenn du also eine Stromquelle für, sagen wir, 27,5mA bauen willst, musst du nur ausrechnen, bei welchem Widerstand 0,7V bei einem Strom von 27,5mA abfällt. Nach dem Ohmschen Gesetz ist das bei 0,7V/0,0275A=25,45Ohm der Fall. Da du schwerlich so einen Widerstand bekommst, musst du den entweder aus mehreren zusammenbauen, ein (Trimm-)Poti verwenden oder einen Kompromiss eingehen und mit dem, dem nächsten Widerstandswert entsprechenden Strom zufrieden sein.
Übrigens dürfte nach der Erklärung klar sein, dass die Betriebsspannung mindestens 1,4V höher als die Flussspannung der LED sein muss. Damit die Stromquelle regeln kann sogar noch höher.
Das gilt übrigens noch stärker für die Stromquellen, die mit einem LM317 (Spannungsregler) aufgebaut sind. An dem fallen nämlich ca. 2V ab und zusätzlich noch 1,25V am Strommesswiderstand, insgesamt also 3,25V, um die die Versorgungsspannung höher sein muss, als die LED-Flussspannung.
Es gibt Schaltungen, die mit einem kleineren Spannungsabfall auskommen, die sind aber meistens alles andere als einfach...

P.S.: Falls es noch nicht bekannt sein sollte: Die Basis ist der Anschluss eines Transistors, der senkrecht auf dem Balken endet, Emitter der mit dem Pfeil dran und der Kollektor der, der noch übrig ist.

[Borax]

Aufpassen! Das 'Conrad-Teil' ist ein klassischer Boost-Step-Up Treiber; d.h. die Eingangsspannung MUSS kleiner als die LED-Betriebsspannung sein. Drum gibt Conrad die maximale Eingangsspannung auch mit 1.9V an. Über die Effizienz gibt es leider keine Angaben. Im einfachsten Fall würde ich einen Widerstand verwenden, aber vorher 'ausmessen' (per Poti oder Serien/Parallelschaltung mehrerer Widerstände) bei welchem Widerstand (bei maximal voll geladenen Akkus) gerade der Maximal-Strom für das /die LEDs fließt. Für so kleine Ströme (< 50mA) kann man sich auch eine 'Simple-KSQ' aus zwei Standard-Transistoren (BC546B o.ä.) und zwei Widerständen basteln.
Etwa so:

SimpleTransistorKSQ.png (4.13 KiB) 19877 mal betrachtet

Hier ist der 'Drop' immerhin nur etwa 0.7V. Die Bauteil-Kosten sind unter 50ct (viele haben so was auch in der 'Bastelkiste', dann sind die Kosten nahe null ) In der Simulation fließen bei 3.5V Eingangsspannung etwa 20mA, bei 5V etwa 21mA und bei 10V etwa 22mA; Allerdings wird hier mit einem 'Standard-LED' gerechnet. Mit realen Bauteilen müsste man ggf. die Widerstände (eigentlich nur R4 zwischen 22 und 33Ohm) ein wenig anpassen.

[katze_sonne]

@ Borax: Zur Effizienz steht im Datenblatt "Hohe Effizienz" Was auch immer die damit sagen wollen... (ist ja ein weit gefächerter Bereich)
Und Danke für deine ausführliche Beschreibung (5* von mir).

@Mirfaelltkeinerein (kreativer Name übrigens... ): Auch dir danke für die Beschreibung (auch 5* von mir).
Das gilt übrigens noch stärker für die Stromquellen, die mit einem LM317 (Spannungsregler) aufgebaut sind. An dem fallen nämlich ca. 2V ab und zusätzlich noch 1,25V am Strommesswiderstand, insgesamt also 3,25V, um die die Versorgungsspannung höher sein muss, als die LED-Flussspannung.
Ok. Dann scheidet die also aus (außer ich bau mal ne PowerLED irgendwo hin, die mit Netzteil betrieben wird...).

Jetzt stehen also noch die von ELV und Pollin zur Auswahl. Ich denke vor der Entscheidung muss ich eure Beiträge noch etwas verinnerlichen. Ich frag mich nur, wie die kommerziellen Taschenlampen das machen?! Ich habe eine 21 LED Taschenlampe und die braucht nur 3 Akkus... benutzen die einfach gar keine Schaltung (auf Kosten der Lebensdauer)? (kann hier besichtigt werden)

Neo hat geschrieben:so weit ich weiß funktioniert das pollin teil auch noch mit 3V ...

aber das von conrad ist ja perfekt für dich ! da brauchst du überhaupt keine weiteren teile und es ist auch recht billig

Polin teil braucht 5V. Steht so im Datenplatt.

-->Oder kann es vielleicht sein, dass er schonmal davon gehört hat, dass es trotz der Angabe auch noch mit 3V funzt (hatte ich erst so verstanden...)

[Fightclub]

Ich habe eine 21 LED Taschenlampe und die braucht nur 3 Akkus... benutzen die einfach gar keine Schaltung (auf Kosten der Lebensdauer)?

Schaltung ist übertrieben. Meist haben so Teile einen Vorwiderstand für alle LEDs zusammen, der dann sowohl in der Größe als auch in der Leistung zu klein dimensioniert ist. Wenn die Teile eher kaputt gehen ist das für den Verkäufer ja auch n Vorteil, dann verkauft er mehr davon.

[Ragnar Roeck]

Das Teil von Conrad verwendet vermutlich einen Prema 4401, bzw. 4402. Das ist fisselige SMD-Technik, funktioniert aber mit minimalem Bauteilaufwand. Wenn Du eh beim "R" bestellst, hol Dir die Teile mit den im Datenblatt angegebenen Spulen ruhig mal, die sind lustig und das einfachste, wenn man nur eine Batterie verwenden will. Oder man baut einen "Joule-Thief", das ist das Ganze mehr oder weniger mit Einzelbauteilen aufgebaut. Wenn Du einfach bei Deinen Batteriepack bleiben willst, bau die Schaltung mit den zwei Dioden nach, die wird auch prima funktionieren. Bei allen drei lernst Du was =)

[katze_sonne]

Schaltung ist übertrieben. Meist haben so Teile einen Vorwiderstand für alle LEDs zusammen, der dann sowohl in der Größe als auch in der Leistung zu klein dimensioniert ist. Wenn die Teile eher kaputt gehen ist das für den Verkäufer ja auch n Vorteil, dann verkauft er mehr davon.

Was meinst du mit Schaltung übertrieben?! Kp. Zu dem Rest: Das kann ich mir gut vorstellen. Bis jetzt ist se nicht kaputt. Außerdem ist die mcd Zahl von 12.000 pro LED bestimmt gelogen. Ich komme ja schon mit der gleich beschriebenen Taschenlampe auf fast die gleiche Helligkeit.

Und noch etwas zu der ersten Zeichnung: Die LED hätte nicht 4V und 20mA, sondern 30mA, wenn es die LED wäre: Ich habe die aus einem älteren Reichelt-Katalog bestellt (9/07). Ich kannte die halt schon, weil das die erste LED war, die ich mir zugelegt hatte (bei nem Experiment leider ungewollt geschrottet wegen zu hoher Spannung). War auch eine gute von Kingbright. Ist auch heute noch die gleiche Bestellnummer. Nun habe ich im Internet gesehen (und im neuen Katalog), dass das plötzlich ne andere LED ist (habe ich erst nicht gemerkt, da ich nur die Helligkeit abgeglichen habe...). Eine von nem NoName Hersteller Soviel zu LEDs bestellen bei Reichelt. Sowas passiert hier bestimmt nicht...
Zumindest hat die LED jetzt nur 3,6V und 20mA.

(falls ich die Taschenlampe mal aufmotzen wollen würde - LEDs liegen hier schon)

Wie hier geschrieben habe ich die LEDs schon gekauft gehabt. Und nun auf eine Platine gelötet. Leider siehts nicht besonders gelungen aus, geht aber. Bei den beiden letzten LEDs hatte ich da schon etwas mehr Übung (ratet mal welche ). Auch die Platine ist nicht besonders sauber abgerundet (mit Laubsäge). Elektronikmann hat mir (leider schon zu spät für diese Platine) den Tipp gegeben, es mit Seitenschneider abzurunden und mit nem Schleifstein der Lochrasterplatine dann den letzten Schliff zu geben.

Das Ergebnis könnt ihr in den Fotos im Anhang sehen. Die mit der 1 beschrifteten LEDs sind diese hier: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=65171 und die mit der 2 diese hier: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=43529. (was sind eigt. diese 7.100 LUX in mcd - komme mit dem Datenblatt nicht zurecht )

Hier das ganze von oben...

IMG_1187.JPG (64.43 KiB) 19824 mal betrachtet

Zurzeit ist das ganze noch ans Netzgerät angeschlossen.

Nun ist die Frage (wäre beim Anfangen dieses Topics niemals auf die Idee gekommen, dass ich das dieses Jahr nochmal weiterlöte... ) ob man da mit der Konstantstromquelle von ELV oder Pollin arbeiten könnte? Oder muss da was anderes her?

[katze_sonne]

Das Teil von Conrad verwendet vermutlich einen Prema 4401, bzw. 4402. Das ist fisselige SMD-Technik, funktioniert aber mit minimalem Bauteilaufwand. Wenn Du eh beim "R" bestellst, hol Dir die Teile mit den im Datenblatt angegebenen Spulen ruhig mal, die sind lustig und das einfachste, wenn man nur eine Batterie verwenden will. Oder man baut einen "Joule-Thief", das ist das Ganze mehr oder weniger mit Einzelbauteilen aufgebaut. Wenn Du einfach bei Deinen Batteriepack bleiben willst, bau die Schaltung mit den zwei Dioden nach, die wird auch prima funktionieren. Bei allen drei lernst Du was =)

Hupps. Hab deinen Beitrag doch glatt übersehen. Ich bleibe bei Batteriepack glaub ich (hat mehr vorteile und hält länger - es gibt zwar auch bei Batterien die Möglichkeit durch eine parallele Anordnung die Kapazität zu erhöhen, aber dafür gibs kein Akkupack. Ist aber trotzdem interessant dein Link. Vielleicht baue ich die Conrad Schaltung ja trotzdem mal nach (für andere Sachen vlt.)
Mit der Schaltung der zwei Dioden meinst du doch die von ELV, oder?

Und geht das alles auch noch mit meiner jetzigen Schaltung (Die LEDs sind parallel geschaltet).

EDIT:
Hab mal gerechnet: Iges=I1+I2+I3+I4+I5=100mA oder 0,1A

[Mirfaelltkeinerein]

100mA geht mit der ELV-Schaltung. Der Transistor kann maximal 500mA. Allerdings kann der nur 625mW verbraten, was bei einem Strom von 100mA 6,25V entspricht. Am Transistor dürfen also nur maximal 6,25V abfallen, sonst wird der überlastet (ich glaube aber nicht, dass das bei deinen Akku/Batterie-Experimenten der Fall sein wird).

Zum Thema LEDs parallel schalten gibt es hier mindestens fünf Millionen Threads. Der Grundtenor ist immer: lass das bleiben, das ist Mist!
Ganz besonders, wenn die LEDs aus verschiedenen Quellen kommen. Die Flussspannungen unterscheiden sich immer leicht, so dass der Strom durch die einzelnen LEDs stark unterschiedlich ist/sein kann und einzelne nur vor sich hin funzeln, während andere gerade ihr letztes Aufglühen vorbereiten. Nur bei aufeinander abgestimmten LEDs kann man das machen und auch da ist es nicht gut.
Wesentlich besser ist eine Stromquelle pro LED oder wenigstens einen zusätzlichen kleinen Widerstand vor jeder LED, der hilft, die Balance zwischen den einzelnen LEDs zu verbessern. Der hat aber natürlich auch wieder einen Spannungsabfall, der bei einer Taschenlampe äußerst störend ist. Wenn du also damit leben kannst, dass nach recht kurzer Zeit die LEDs anfangen werden, den Geist aufzugeben, dann kannst du die parallel schalten. Durch die kaputten fließt aber kein Strom mehr, so dass der Strom von der Stromquelle jetzt durch die verbleibenden LEDs gedrückt wird, was die auch nicht mehr so toll finden und irgendwann die nächste kaputt geht und dann wieder die verbleibenden den gesamten Strom abbekommen, bis... u.s.w. u.s.w.

[katze_sonne]

Durch die kaputten fließt aber kein Strom mehr, so dass der Strom von der Stromquelle jetzt durch die verbleibenden LEDs gedrückt wird, was die auch nicht mehr so toll finden und irgendwann die nächste kaputt geht und dann wieder die verbleibenden den gesamten Strom abbekommen, bis... u.s.w. u.s.w.

Schon klar. Aber dazu baut mans ja selber - um ne LED z.B. wieder austauschen zu können. Abgesehen davon hab ich sowieso mal vor ne LED-Taschenlampe mit PowerLEDs oder zumindest ner großen Anzahl gleicher LEDs zu bauen. Auch wenn die LEDs dann nur noch 1000 Std. brennen würden (ist das realistisch?) - auf die dafür nötigen 41 Tage komme ich vielleicht in 5 Jahren, aber nicht schneller.

Übrigens: Auf dem Foto sieht die Lampe heller aus, als sie eigentlich ist (zumindest aus dem Winkel, von vorne ist sie bestimmt so hell - kann man ja nicht sehn, da Netzhautverbrennungsgefahr!!!)

100mA geht mit der ELV-Schaltung.

Warum steht da (also in der PDF) max. 20mA? Oder was muss da geändert werden (wohl der Widerstand, oder? Aber wie berechnet man den?)

[Ragnar Roeck]

100mA geht mit der ELV-Schaltung.

Warum steht da (also in der PDF) max. 20mA? Oder was muss da geändert werden (wohl der Widerstand, oder? Aber wie berechnet man den?)

Steht in dem PDF auf Seite 2 bei "Schaltung":
"Somit lässt sich der konstante Strom durch R 2, der gleichzeitig der Emitterstrom ist, wie folgt berechnen"
Einfach umstellen und dann wird das schon was

[katze_sonne]

Den Satz hab ich zwar schon gefunden, komme damit aber nicht zurecht

I(E)=U(R2)/R(2)=0,6V/47Ω=12,8mA

So und jetzt für die Ampere 100mA einsetzen und für den Widerstand x:

0,6V/x=100mA |*x
0,6V =100mA*x |/100mA
0,006 =x

Sprich ich brauche einen 0,006Ω Widerstand?!
Irgendwie stimmt da was nicht, oder?

EDIT!!!: Nach minutenlangem erfolglosem anstarren der Gleichung ist mir jetzt der Groschen gefallen! : Die Gleichung heißt ja R=U/I und in Einheiten: Ω=V/A
Sprich: Ich habe durch mA geteilt...

So müsste das also richtig heißen (falls ich mich nicht nochmal vertan habe...):

0,6V/x=0,1A |*x
0,6V =0,1A*x |/0,1A
6Ω =x

Also muss der Wiederstand 6Ω betragen... (Das dumme ist: den gleichen Fehler habe ich gerade erst in einer Physikarbeit gemacht Und ratet mal was ich mir geschworen habe: Den Fehler mach ich nicht wieder