Erstes LED Projekt: Millenium Falcon pimpen
Moderator: T.Hoffmann
Ich hab für meinen Sohn einen Millenium Falcon gekauft und würde den gerne mit ein paar LEDs pimpen.
So in etwa wie der hier:
http://www.plecterlabs.com/catalog/arti ... cles_id=45
Als erstes würde ich mir den Antrieb vornehmen. Da ist eine Blende von ca. 2 x 40 cm.
Dafür hätte ich mal ca. 20 LEDs geschätzt. Frage: Wie verdrahte ich die am besten? Muss ich vor jede einzelne LED einen Vorwiderstand löten - oder gibts ne bessere Lösung?
Geplant ist, das ganze mit einem 1S Lipo Akku (also 3,7V) zu betreiben.
Es macht nichts, wenn die Helligkeit nicht immer konstant ist (also wenn der Lipo von 4,2V und 3,5V absinkt).
Wie wäre die schlampige Lösung:
- keinen Snannungswandler verwenden und LEDs suchen, die mit 3,5-4,2V funktionieren.
- jeweils 4 LEDs parallel schalten mit einem gemeinsamen Vorwiderstand.
Was meint ihr?
So in etwa wie der hier:
http://www.plecterlabs.com/catalog/arti ... cles_id=45
Als erstes würde ich mir den Antrieb vornehmen. Da ist eine Blende von ca. 2 x 40 cm.
Dafür hätte ich mal ca. 20 LEDs geschätzt. Frage: Wie verdrahte ich die am besten? Muss ich vor jede einzelne LED einen Vorwiderstand löten - oder gibts ne bessere Lösung?
Geplant ist, das ganze mit einem 1S Lipo Akku (also 3,7V) zu betreiben.
Es macht nichts, wenn die Helligkeit nicht immer konstant ist (also wenn der Lipo von 4,2V und 3,5V absinkt).
Wie wäre die schlampige Lösung:
- keinen Snannungswandler verwenden und LEDs suchen, die mit 3,5-4,2V funktionieren.
- jeweils 4 LEDs parallel schalten mit einem gemeinsamen Vorwiderstand.
Was meint ihr?
Also ich würde jeder Led einen eigenen Vorwiderstand geben. Bei der Ermittlung würde ich mit der maximalen Spannung aus deiner Battarie rechnen.
Beispiel:
Versorgungsspannung: 4,2V
Durchlassspannung LED: 3,2V (blau)
Durchlassstrom: 20mA
Spannung am Vorwiderstand: 4,2V - 3,2V = 1V
Spannung am Vorwiderstand/Durchlassstrom
1V/20mA = 50Ohm --> 56 Ohm E12 Reihe
Tatsächlicher Strom mit gewähltem Vorwiderstand:
I = U/R
I = 1V/56Ohm = 17,9mA
Verlustleistung am Vorwiderstand:
Pv = Ur x I
Pv = 1V x 17,9mA
Pv = 17,9mW
Generell muss noch beachtet werden, dass Widerstände eine Toleranz haben (z.B. 5%)
Gruß Florian
Beispiel:
Versorgungsspannung: 4,2V
Durchlassspannung LED: 3,2V (blau)
Durchlassstrom: 20mA
Spannung am Vorwiderstand: 4,2V - 3,2V = 1V
Spannung am Vorwiderstand/Durchlassstrom
1V/20mA = 50Ohm --> 56 Ohm E12 Reihe
Tatsächlicher Strom mit gewähltem Vorwiderstand:
I = U/R
I = 1V/56Ohm = 17,9mA
Verlustleistung am Vorwiderstand:
Pv = Ur x I
Pv = 1V x 17,9mA
Pv = 17,9mW
Generell muss noch beachtet werden, dass Widerstände eine Toleranz haben (z.B. 5%)
Gruß Florian
So ganz hab ich das mit der Widerstandsberechnung noch nicht verstanden. Also vom Prinzip her.stromflo hat geschrieben: Spannung am Vorwiderstand: 4,2V - 3,2V = 1V
Spannung am Vorwiderstand/Durchlassstrom
1V/20mA = 50Ohm --> 56 Ohm E12 Reihe
(1) Ich dachte den Vorwiderstand braucht man, dammit nicht zu viel Strom durch die LED fließt. Weil bei, sagen wir mal, 50mA machts *blitz* - und die LED ist hinüber. Jetzt wird in den Berechnungen aber immer mit Spannung gearbeitet (4,2V - 3,2V). Wie ist das zu verstehen?
(2) Oft habe ich hier im Forum auch sowas in der Art gelesen "... muss 1V vernichtet werden ...". Was passiert mit dieser "vernichteten" Spannung? Geht die verloren? Wird die im Widerstand in Wärme umgewandelt? ...?
Ja.Wird die im Widerstand in Wärme umgewandelt
Idealerweise müsstest Du die Spannung bestimmen (messen), bei der die LED ihren Nennstrom bekommt. Und wenn Du mit konstanter Spannung als Versorgung arbeitest, daraus den nötigen Widerstand berechnen. Man kann aber auch die vom Hersteller angegebenen 'typischen' Spannungen verwenden, wobei die durchaus um gute 5% abweichen können (Toleranz - haben Widerstände auch).Jetzt wird in den Berechnungen aber immer mit Spannung gearbeitet
Ok. Deshalb musst Du aber mit dem 'Worstcase' rechnen. Also Lipo randvoll (4.2V) und LED am unteren Ende der vom Hersteller angegebenen Flussspannung bei Nennstrom. Beispiel: Diese LED: http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/L ... 500AS.html hat als Flussspannung bei 20mA 3.2V angegeben. Bei dieser hier: http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/L ... -3-1V.html sind es nur 3V bei 20 mA. Daher sollte man die dieser LED dann schon besser 68Ohm verwenden um aus der sichern Seite zu bleiben (es kann sein, dass die LED auch schon bei 2.9V ihre 20mA 'zieht' und dann bei 56Ohm schon über 30mA bekommt, was Ihr auf Dauer wohl zu viel sein dürfte).Es macht nichts, wenn die Helligkeit nicht immer konstant ist (also wenn der Lipo von 4,2V und 3,5V absinkt).
Habe endlich wieder Berechnungstools auf meiner Hompage online. Das LED-Tutorial wird schrittweise erweitert....
http://www.stromflo.de/Tutorials/LED-Tutorial.html
Vielleicht hilft dir der Vorwiderstandsrechner weiter... Wäre super wenn Ihr die Tools ein wenig testen könntet. Fehler etc. könnt Ihr mir gerne mitteilen.
Gruß Flo
http://www.stromflo.de/Tutorials/LED-Tutorial.html
Vielleicht hilft dir der Vorwiderstandsrechner weiter... Wäre super wenn Ihr die Tools ein wenig testen könntet. Fehler etc. könnt Ihr mir gerne mitteilen.
Gruß Flo
Ich verstehs immer noch nicht so ganz. Würde ich z.B. eine 3,3V LED nehmen und diese aus einer 3,3V Stromquelle versorgen, dann bräuchte ich gar keinen Vorwiderstand? Stimmt das wirklich?stromflo hat geschrieben:Vielleicht hilft dir der Vorwiderstandsrechner weiter...
Ich dachte immer, ein Vorwiderstand wäre dazu da den Strom(fluss) zu begrenzen. Im obigen Beispiel würde ich ja alles, was die Stromquelle an Ampere liefert, durch die LED jagen.
Frage vereinfacht: Ist ein Vorwiderstand dazu da
a) den Spannung an die LED anzupassen (also wenn die Stromquelle 9V liefert, meine LED mit 3V arbeitet, muss ich 6V vernichten)?
b) den Strom(fluss) zu begrenzen?
Prinzipiell schon. Es gibt mehrere Gründe, warum es so nicht wirklich funktioniert...Würde ich z.B. eine 3,3V LED nehmen und diese aus einer 3,3V Stromquelle versorgen, dann bräuchte ich gar keinen Vorwiderstand? Stimmt das wirklich?
1. Jede LED ist ein wenig anders (innerhalb einer Charge nur geringfügig, chargenübergreifend aber auch recht 'heftig' also mehr als 5% Abweichung der Flussspannung bei gegebenen Strom). Also müsstest Du für jede LED individuell erst die genaue Spannung bestimmen, bei der auch der Nennstrom fließt.
2. Die Flussspannung von LEDs ist temperaturabhängig. Je höher die Temperatur, desto geringer ihre Flussspannung. Eine an konstanter Spannung betriebenen LED wird also durch ihre Betriebswärme im 'warmen' Zustand mehr Strom bekommen (Flussspannung ist niedriger, sie bekommt aber die gleiche Spannung wie im kalten Zustand => Strom wird höher) als im kalten Zustand. Im Extremfall (isb. wenn man Power-LEDs also solche mit mehreren hundert mA typischen Strom nahe an ihrer Grenze betreibt) wird durch den gestiegenen Strom die Temperatur wieder höher => Flussspannung sinkt, Spannung der Versorgung aber nicht => höherer Strom => höhere Temperatur... Nennt sich auch 'Thermal runaway'.
Sowohl a als auch b treffen zu. a brauche ich ja wohl nicht weiter zu erklären. Bzw, die Erklärung ist mit der Erklärung für b dann eindeutig.Frage vereinfacht: Ist ein Vorwiderstand dazu da
Prinzipiell gilt in jedem Gleichspannungsstromkreis das Ohm'sche Gesetz.
R=U/I. Das gilt auch für LEDs. Schwierig wird es aber dadurch, dass im Gegensatz zu einem 'normalen' Widerstand der Widerstand einer LED alles andere als konstant ist. Bevor die Grenzspannung erreicht ist (je nach LED so ca. 1-2V) ist ihr Widerstand nahezu unendlich. Bei Standardbedingungen (Nennspannung, Nennstrom und Raumtemperatur) gilt ganz normal das Ohmsche Gesetz. Also bei einer LED die bei 20mA genau 3.3V Flussspannung hat wären das eben 165 Ohm. Jetzt wird die LED warm und braucht bei 20mA nur noch 3.2V. Dann hat sie nur noch 160 Ohm und wenn sie heiß ist und nur noch 3.1V bei 20mA braucht sind es eben 155 Ohm. Wenn Du mal in das Kurzdatenblatt dieser LED schaust:
http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/L ... 500AS.html
Dann siehst Du dass diese LED z.B. bei 20mA 3.2V braucht (DAS IST NUR EIN TYPISCHER WERT - die Dir gelieferte LED kann auch z.B. nur 3.1V bei 20mA brauchen oder eben 3.3V). Das ergibt einen Widerstand von 160 Ohm. Bekommt die LED jetzt 3.4V, dann zieht sie schon 35mA und hat damit einen Widerstand von nur noch 97 Ohm. Bekommt sie dagegen nur 3.0V, zieht sie nur 10mA und hat einen Widerstand von 300 Ohm. Also 0.4V Unterschied => Widerstandsänderung um Faktor 3(!)
Jetzt nochmal zurück zur Strombegrenzung des Vorwiderstandes:
Wenn Du 9V hast und Deine LED bei 20mA genau die typischen 3.2V braucht (also Widerstand 160Ohm), dann muss der Vorwiderstand genau 5.8V 'vernichten'. Das ergibt 290 Ohm (5.8V/0.02A). Hast Du jetzt eine LED 'erwischt' die besonders effizient ist, braucht sie für 20mA nur 3V. Das ergibt einen Widerstand von 150 Ohm.
Wenn jetzt diese LED an der Spannungsquelle mit 9V angeschlossen wird und zwar mit dem Vorwiderstand von 290 Ohm, ändert sich nicht viel. Gesamtwiderstand ist dann 150 Ohm (LED) + 290 Ohm (Vorwiderstand) = 440 Ohm, das ergibt bei 9V etwa 20.5mA (U/R=I). Der Strom wird durch den konstanten Widerstand also wirksam begrenzt. Ganz anders sieht es aus, wenn Du jetzt die LED mit 3.2V Konstantspannung betreibst. Hier würde diese spezielle LED dann etwa 35mA bekommen (unter der nicht 100% sauberen Annahme, dass sie dann auch schon bei 3.2V eben den Strom ziehen würde, wie eine etwas 'schlechtere' bei 3.4V). Umgekehrt würde eine etwas schlechtere eben nur noch 10mA bei den angelegten 3.2V ziehen und entsprechend dunkler leuchten.
Ich hab mir jetzt den Text von Borax dreimal durchglesen und verstehe es immer noch nicht.
Also was konkret ist der Vorteil eines Vorwiderstands für den Fall, das die Stromquelle eh schon die passende Spanung liefert?
Beispiel:
Variante 1: Stromquelle: 3.3V, kein Vorwiderstand -> Diode bekommt 3.3V / 20mA.
Variante 2: Stromquelle: 3.5V, 12 Ohm Vorwiderstand -> Diode bekommt 3.3V / 20mA.
-------------------------------------------------------
Annahmen:
- gute Stromquelle (+/-3%).
- diese LED hier: http://www.tme.eu/de/details/ww-m05a34w ... g-holding/#
Also was konkret ist der Vorteil eines Vorwiderstands für den Fall, das die Stromquelle eh schon die passende Spanung liefert?
Beispiel:
Variante 1: Stromquelle: 3.3V, kein Vorwiderstand -> Diode bekommt 3.3V / 20mA.
Variante 2: Stromquelle: 3.5V, 12 Ohm Vorwiderstand -> Diode bekommt 3.3V / 20mA.
-------------------------------------------------------
Annahmen:
- gute Stromquelle (+/-3%).
- diese LED hier: http://www.tme.eu/de/details/ww-m05a34w ... g-holding/#
- Strom der LED Diode: 20mA
Betriebsspannung: 2.8...3.4V
Auch wenn die LED warm wird (und eben nicht mehr gilt: Diode bekommt 3.3V / 20mA) und ihre Flussspannung sinkt bekommt sie nicht zu viel Strom. Bei nur 12Ohm Vorwiderstand ist das aber ggf. nicht sicher. Besser ist es aber immer noch (ganz grob: 3.3V kalt: 20mA 3.3V warm: 30mA; 3.5V + 12 Ohm kalt: 20mA; 3.5V + 12 Ohm warm: 25mA)Also was konkret ist der Vorteil eines Vorwiderstands für den Fall, das die Stromquelle eh schon die passende Spannung liefert?
Die Angabe deutet auf eine 'Schrott-LED' hin (extrem großer Spannungs-Bereich!). Aber auch bei dieser LED gilt das oben gesagte: Im Extremfall hat sie also 2.8V bei 20mA. Wenn Du jetzt 3.3V anlegst, zieht diese LED wahrscheinlich weit über 50mA und ist in Kürze hin. Solche LEDs müssen zuerst vermessen werden.Strom der LED Diode: 20mA
Betriebsspannung: 2.8...3.4V
Bitte nicht so verstehen: 20mA bei jeder Spannung zwischen 2.8V und 3.4V. Das wäre nur machbar wenn eine Konstantstromquelle verwendet wird (siehe: viewtopic.php?f=31&t=7920). Hier ist es einfach so, dass der Hersteller die LEDs überhaupt nicht vorselektiert hat und es eben welche gibt die schon bei 2.8V ihre erlaubten 20mA ziehen (und bei 3.4V sofort kaputt wären), und solche die erst bei 3.4V die 20mA ziehen und bei nur 2.8V vmtl. nicht mal 2mA ziehen (also nur 1/10 Leuchtkraft hätten). Nur um noch mal auf den Vorwiderstand zurückzukommen:
Wenn Du jetzt eine solche mit 2.8V bei 20mA und eine solche mit 3.4V bei 20mA mit je einem 330Ohm Widerstand an 9V betreibst, bekommen sie fast den gleichen Strom (die 2.8V LED etwa 19mA und die 3.4V LED etwa 18mA) und leuchten auch beide gleich hell.
D.h. ich sollte immer einen Vorwiderstand nehmen? Und um das tun zu können immer eine Spannungsquelle verwenden, die eine höhere Spannung (z.B. 5V) liefert.Borax hat geschrieben: Auch wenn die LED warm wird (und eben nicht mehr gilt: Diode bekommt 3.3V / 20mA) und ihre Flussspannung sinkt bekommt sie nicht zu viel Strom. Bei nur 12Ohm Vorwiderstand ist das aber ggf. nicht sicher. Besser ist es aber immer noch (ganz grob: 3.3V kalt: 20mA 3.3V warm: 30mA; 3.5V + 12 Ohm kalt: 20mA; 3.5V + 12 Ohm warm: 25mA)
Also in meinem konkreten Fall: 3,7V Lipo mit Step Up Konverter auf 5V bringen.
Was mir halt an dieser Idee nicht gefallen hat war, dass ich die Spannung eh schon passend zur LED hatte (3.7V) - und jetzt mit dem Step Up (der 10% Verlust hat) auf 5V muss - nur um dann mit einem Widerstand (der auch x% Verlust hat) wieder auf 3.7V herunter zu kommen.
Wie erkennt man denn eine "Schrott-LED"? Also was, außer einem großen Spannungs-Bereich, ist sonst noch ein Indiz?Die Aussage deutet auf eine 'Schrott-LED' hin (extrem großer Spannungs-Bereich!).
Der Lipo hat auch nicht 3.7V... Er hat randvoll fast 4.2V und fast leer nur noch 3V.
Ich hab auch nicht gesagt, dass Du erst mit einem Step Up-Wandler auf 5V hoch musst. Du musst nur sicher stellen, dass auch unter 'worst case' Bedingungen (Lipo randvoll, LEDs maximal aufgeheizt) der zulässige Strom nicht überschritten wird. Und akzeptieren, dass bei halb leerem Akku eben auch nur noch die halbe Lichtstärke erreicht wird. Ich verwende auch billige ebay LEDs für Deco - Zwecke. Aber da muss man halt die Flussspannung beim Nennstrom selbst nachmessen. Und LEDs deren Flussspannung dann weit weg vom Durchschnitt liegt einfach aussortieren (oder mit einem anderen Vorwiderstand betreiben).
Der Preis . Wie gesagt, es wird hier auch durchaus brauchbare geben. Nur Du musst nachmessen...Wie erkennt man denn eine "Schrott-LED"? Also was, außer einem großen Spannungs-Bereich, ist sonst noch ein Indiz?
Ich hab auch nicht gesagt, dass Du erst mit einem Step Up-Wandler auf 5V hoch musst. Du musst nur sicher stellen, dass auch unter 'worst case' Bedingungen (Lipo randvoll, LEDs maximal aufgeheizt) der zulässige Strom nicht überschritten wird. Und akzeptieren, dass bei halb leerem Akku eben auch nur noch die halbe Lichtstärke erreicht wird. Ich verwende auch billige ebay LEDs für Deco - Zwecke. Aber da muss man halt die Flussspannung beim Nennstrom selbst nachmessen. Und LEDs deren Flussspannung dann weit weg vom Durchschnitt liegt einfach aussortieren (oder mit einem anderen Vorwiderstand betreiben).
Wie sind die hier? http://www.ebay.de/itm/370872700018Borax hat geschrieben:Ich verwende auch billige ebay LEDs für Deco - Zwecke. ...
Da ist die Flußspannung zumindest schon mal ziemlich klar angegeben (und nicht ein Bereich von 0.6 V).
Wie die 'ist', kann ich Dir nicht sagen. KT hat einen halbwegs guten Ruf. Die sind also mit 95% Sicherheit besser als die anderen. Trotzdem würde ich empfehlen die Flussspannung nachzumessen. Wirklich sicher kannst Du nur bei den Marken-Leds von Nichia oder Cree sein, oder bei den hier im Lumitronix Shop selbst vermessenen LEDs. Die sind aber in einer ganz anderen Preisklasse...
Bei Reichelt bin ich zufällig auf das hier gestoßen: CL320
Ein 3-Kanal LED Treiber, der den Strom auf auf 20mA begrenzt.
www.reichelt.de/?ARTICLE=153649
https://cdn-reichelt.de/documents/daten ... 320_DS.pdf
Wäre das eine (bessere) Alternative zu den Vorwiderständen?
Ein 3-Kanal LED Treiber, der den Strom auf auf 20mA begrenzt.
www.reichelt.de/?ARTICLE=153649
https://cdn-reichelt.de/documents/daten ... 320_DS.pdf
Wäre das eine (bessere) Alternative zu den Vorwiderständen?
- Achim H
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Minimal erforderliche Eingangsspannung: 6,5V.Wäre das eine (bessere) Alternative zu den Vorwiderständen?
Minimale Ausgangsspannung: 4V --> mind. 2 Leds in Reihe (bei Rot sogar 3).
Die meisten Konstantstromquellen (ICs) brauchen mind. 2V mehr als die Led alleine benötigen würde.
Drop der Konstantstromquelle + Vorwärtsspannung der Led = mindestens 2 Lithium-Akkus in Reihe.
Jeweils eine Konstantstromquelle für nur 1 Led wäre aber Wahnsinn.
Es gibt auch Ultra Low Drop Spannungsregler, aber auch diese benötigen mind. 1V mehr als am Ausgang heraus kommen soll.
Bei 2,8V am Ausgang mind. 3,8V im Eingang.
Bei 3V am Ausgang mind. 4V im Eingang.
usw.
Dafür ist die Ausgangsspannung stabil und wieviel Spannung die Akkus haben ist egal.
Aber auch hierfür bräuchte man mindestens 2 Akkus in Reihe.
Nein. Da gibt es bessere. Geeignet wäre z.B. ein LF33: http://www.reichelt.de/ICs-KA-LF-/LF-33 ... &OFFSET=16&Es gibt auch Ultra Low Drop Spannungsregler, aber auch diese benötigen mind. 1V mehr als am Ausgang heraus kommen soll.
Dropout Voltage bei 0.2A liegt bei 0.2V (bei 0.5A sind es dann allerdings auch schon 0.4V). Dann hättest Du stabile 3.3V (zumindest so lange der Lipo über 3.6V liegt, was bei geringer Last aber mind. 3/4 der Gesamtkapazität ausmacht). Dann könntest Du alle LEDs an stabilen 3,3V betreiben (und für exakt diese Spannung die Widerstände berechnen respektive manche LEDs tatsächlich ohne Widerstand daran betreiben). Das ändert aber nichts daran, dass man bei Billig-LEDs deren Flussspannung selbst nachmessen muss. Aber Du hättest dann eine gleichbleibende Helligkeit und müsstest nicht die Widerstände auf die maximale LiPo Spannung auslegen.