Hallo!
Ich bin momentan dabei eine Akkubeleuchtung für mein Winterrad zu "entwickeln".
Da ich sehr viel Licht brauche, mein Arbeitsweg ist dunkel und holprig, soll die Lampe etwas kräftiger ausfallen.
Das heißt konkret:
Diese LED: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 480lm.html
Diese Linse: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lins ... -XP-G.html
Neben der ohnehin nötigen Konstantstromquelle (KSQ) möchte ich einen PWM zur Dimmung einbauen.
Jetzt stehe ich vor 2 Fragen:
Dimensioniere ich die KSQ auf den Nennbereich einer der drei LEDs, also 1,5A?
Welche PWM (min 2 Stufen oder stufenlos) könnt ihr empfehlen und wie schließe ich die an?
Wie groß muss die Nennspanung des Akkus sein -> Akkumpfehlung.
PS: das Gehäuse wird ein Alurohr. Die LED ist mittels rundem Alublock wärmeleitend mit dem Rohr verbunden, welches zusätzlich mit einem Kühler aus dem Modellbau (Motorkühler) versehen ist.
Vielen Dank schonmal!
Dimensionierung der Spannungsquelle
Moderator: T.Hoffmann
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Beatbuzzer
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Die LEDs auf der Platine sind noch nicht verschaltet. Du hast also Zugriff auf alle drei einzelnen LEDs. Ich empfehle sie in Reihe zu schalten. Dann kannst du eine KSQ mit maximal 1,5A verwenden. Allerdings würde ich 1A als Maximum nehmen. Das ist noch ein gutes Mittel aus Strombedarf und Lichtmenge. Dabei musst du mit einer Spannung um 10V rechnen.
Als Betriebsspannung würde ich dann 12V vorschlagen. Also 10 NiMh-Zellen vorzugsweise Eneloop, oder aber irgendwas mit Lithium. Vielleicht hast du eh schon LiPos (3S) o.ä. da, weil du Modellbau erwähntest.
Die schnellste Lösung zum Anschluss wäre dieser quasi stufenlose Dimmer und ein Widerstand für die LEDs. Eneloops und LiPos sind dafür spannungsstabil genug. Wenns trotzdem eine KSQ sein soll, könnte man eine 2-Transistor-KSQ bauen. Irgendwas mit Schaltregler lohnt sich bei dem geringen Drop nicht.
Als Betriebsspannung würde ich dann 12V vorschlagen. Also 10 NiMh-Zellen vorzugsweise Eneloop, oder aber irgendwas mit Lithium. Vielleicht hast du eh schon LiPos (3S) o.ä. da, weil du Modellbau erwähntest.
Die schnellste Lösung zum Anschluss wäre dieser quasi stufenlose Dimmer und ein Widerstand für die LEDs. Eneloops und LiPos sind dafür spannungsstabil genug. Wenns trotzdem eine KSQ sein soll, könnte man eine 2-Transistor-KSQ bauen. Irgendwas mit Schaltregler lohnt sich bei dem geringen Drop nicht.
Hallo Beatbuzzer,
ich hatte nicht realisiert, dass schon eine Antwort da ist, danke dir dafür!
Was würde rein theoretisch passieren, wenn ich anstatt der 12V 20V anlege, den Strom jedoch weiterhin auf 1A begrenze?
-> nur damit ich die LED-Technik ein wenig besser verstehen lerne.
Eine zwei Transistor KSQ mit MOSFETs?
Beim Aufbau bin ich mir unsicher... in etwa so?
http://static.f-lex.com/pictures/9/5/6/ ... jfet_2.png
Gruß
ich hatte nicht realisiert, dass schon eine Antwort da ist, danke dir dafür!
Was würde rein theoretisch passieren, wenn ich anstatt der 12V 20V anlege, den Strom jedoch weiterhin auf 1A begrenze?
-> nur damit ich die LED-Technik ein wenig besser verstehen lerne.
Eine zwei Transistor KSQ mit MOSFETs?
Beim Aufbau bin ich mir unsicher... in etwa so?
http://static.f-lex.com/pictures/9/5/6/ ... jfet_2.png
Gruß
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Sailor
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Wenn die Netzteilspannung gemeint ist müssen die zusätzlichen 8 Volt entweder über einen Widerstand oder eine Stabilisierungsschaltung abfallen. Es kommt also ein weiter Verbraucher ins Spiel, der hier 8 Watt in Wärme umsetzt (8 Volt x 1 Ampere). Eine lineare KSQ als Stabilisierungsschaltung muss durch Wahl des passenenden Endstufentransistors und dessen Kühlung auf diese zusätzliche Leistungsabgabe vorberetet sein.4Hugo hat geschrieben:Was würde rein theoretisch passieren, wenn ich anstatt der 12V 20V anlege, den Strom jedoch weiterhin auf 1A begrenze?
Oder
ein getakteter Regler (eine getaktete KSQ) sorgt wieder für den richtigen Strom, dann sind die Verluste kleiner, der Aufwand jedoch größer.
Der Vollständigkeit halber:
Nur die Spannung über den LED´s zu erhöhen und den Strom festzuhalten geht nicht. Strom und Spannung sind auch bei einer LED als Verbraucher voneinander abhängige Größen. Bei LED´s ist die Abhängigkeit allerdings nicht mehr linear wie z.B. bei einem normalen Widerstand aus Deiner Bastelkiste.
Ich möchte die LED mit einem Akku betreiben.
Insgesamt ist mir der Aufbau klar, denke ich. Die zentrale Frage ist für mich nur die Dimensionierung der Versorgungsspanung, also ein abstrahierter Leitfaden. Wenn ich einen Akku benutze, so schwankt die Spannung vermutlich zwischen +/- 10%, je nach dem, wie "voll" er ist. Eine Gleichspannungsquelle lässt jedoch stets eine bestimmte Menge an Strom zu. Der Betriebspunkt auf der Strom-Spannungs-Kennlinie ist mit einem festen Stromwert ja festgelegt. Welche Spannung fällt über der LED ab, wenn sich die Spannung des Akkus ändert? "Zwingt" die Gleichstromschaltung den Akku in einen festen Betriebszustand? Und bricht dieser dann plötzlich ein? Dieses Einbrech-Verhalten konnte ich an einer LED-Taschenlampe beobachten. Die war hell wie nichts und das (zumindes gefühlt) relativ konstant und war dann plötzlich aus.
Ich hoffe ich konnte den Punkt, an dem ich Hänge präzisieren.
Ich frage so generell, da ich noch vorhabe weitere Lampen zu bauen, die jedoch andere LEDs haben werden.
Gruß
4Hugo
Insgesamt ist mir der Aufbau klar, denke ich. Die zentrale Frage ist für mich nur die Dimensionierung der Versorgungsspanung, also ein abstrahierter Leitfaden. Wenn ich einen Akku benutze, so schwankt die Spannung vermutlich zwischen +/- 10%, je nach dem, wie "voll" er ist. Eine Gleichspannungsquelle lässt jedoch stets eine bestimmte Menge an Strom zu. Der Betriebspunkt auf der Strom-Spannungs-Kennlinie ist mit einem festen Stromwert ja festgelegt. Welche Spannung fällt über der LED ab, wenn sich die Spannung des Akkus ändert? "Zwingt" die Gleichstromschaltung den Akku in einen festen Betriebszustand? Und bricht dieser dann plötzlich ein? Dieses Einbrech-Verhalten konnte ich an einer LED-Taschenlampe beobachten. Die war hell wie nichts und das (zumindes gefühlt) relativ konstant und war dann plötzlich aus.
Ich hoffe ich konnte den Punkt, an dem ich Hänge präzisieren.
Ich frage so generell, da ich noch vorhabe weitere Lampen zu bauen, die jedoch andere LEDs haben werden.
Gruß
4Hugo
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Sailor
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Die LED hat bei einem Ampere eine typische Spannung von 3,3 Volt (siehe Datenblatt).
Dies ist die Grundlage der Betrachtung. Vor dem Aufbau der Schaltung solltest Du jedoch die tatsächliche Spannung der vor Dir liegenden LED bzw. aller 3 LED´s messen.Die Abweichung zwischen typischer und tatsächlicher Spannung kann zu einem anderen Ergebnis führen als das in Folge beschriebene.
Nun besteht die Möglichkeit, die LED´s in Reihe oder parallel zu schalten, beide sehen wir uns mal beispielhaft an.
Parallelschaltung der 3 LED´s auf der Platine:
Bei dieser Schaltung ist die Spannung 3,3 Volt, derStrom 3 x 1 Ampere.
Zuerst suchen wir einen Akkutyp, der eine Spannung in liefert, die in der Nähe der LED-Spannung ist und der mit einem Strom von 3 Ampere entladen werden kann.
Da fällt mir bei Fahrrad- und Taschenlampen immer zuerst die Enloop-Zelle ein. Die Entladekurve dieser Zelle (im Datenblatt ganz unten rechts) zeigt, dass diese Zelle fast über den gesamtenEntladezyklus eine Spannung zwischen 1,2 Volt und 1,1 Volt liefert, wenn sie mit hohen Strömen entladen wird. Sanyo gibt eine Kurve für die Entladung mit 2 Ampere an und eine weitere mit 4 Ampere. Unsere liegt also hinreichend genau in der Mitte zwischen diesen beiden Kurven.
3 Zellen in Reihe geschaltet liefern also eine Spannung zwischen 3,6 Volt und 3,3 Volt und sie können den geforderten Strom von 3 Ampere liefern . Damit sind sie grundsätzlich geeignet.
Der Innenwiderstand der Zelle ist mit weniger als 25 Milliohm (die 25 Milliohm in der Tabelle oben rechts beinhalten auch einen kapazitiven Widerstandsanteil) zu klein, um wirksam für eine Stromkontrolle in Betracht gezogen zu werden. Das gilt auch, wenn wir ihn durch die Reihenschaltung verdreifachen.
Wir benötigen da ein Bauteil, das den Strom auf den gewünschten Wert begrenzt. Dazu bieten sich Widerstand oder lineare Low-Drop-KSQ an.
Die Leuchtdauerbestimmt sich aus der Kapazität des Akkus und dem Entladestrom.
Lt. Entladekurve können wir bei dem hohen Strom etwa 1.500 mAh erwarten, bevor die LED´s dunkler werden. Die Leuchtdauer der LED´s wird mit einer Akku-Reihe also etwa 1/2 Stunde sein.
Reicht diese Zeit nicht aus, kann sie durch parallel schalten weiterer Reihen verlängert werden. Da der Strom durch die einzelne parallelgeschaltete Reihe kleiner wird (bei 2 Reihen liefert jede Reihe 1,5 Ampere) wird sich die Leuchtdauer etwas mehr verlängern, als aus der Anzahl der Reihen zu erwarten ist. Mit kleinerem Strom steigt die Kapazität der Akkus.
Bevor Du Akkus parallel schaltest, warte bitte noch etwas ab. Um eine gewisse Balancierung zu erreichen wird die Parallelschaltung modifiziert, es wird also nicht die klassische Parallelschaltung, wie Du sie vielleicht kennst.
Kleine Pause - dann geht es mit der Reihenschaltung der LED´s auf der Platine weiter.
Dies ist die Grundlage der Betrachtung. Vor dem Aufbau der Schaltung solltest Du jedoch die tatsächliche Spannung der vor Dir liegenden LED bzw. aller 3 LED´s messen.Die Abweichung zwischen typischer und tatsächlicher Spannung kann zu einem anderen Ergebnis führen als das in Folge beschriebene.
Nun besteht die Möglichkeit, die LED´s in Reihe oder parallel zu schalten, beide sehen wir uns mal beispielhaft an.
Parallelschaltung der 3 LED´s auf der Platine:
Bei dieser Schaltung ist die Spannung 3,3 Volt, derStrom 3 x 1 Ampere.
Zuerst suchen wir einen Akkutyp, der eine Spannung in liefert, die in der Nähe der LED-Spannung ist und der mit einem Strom von 3 Ampere entladen werden kann.
Da fällt mir bei Fahrrad- und Taschenlampen immer zuerst die Enloop-Zelle ein. Die Entladekurve dieser Zelle (im Datenblatt ganz unten rechts) zeigt, dass diese Zelle fast über den gesamtenEntladezyklus eine Spannung zwischen 1,2 Volt und 1,1 Volt liefert, wenn sie mit hohen Strömen entladen wird. Sanyo gibt eine Kurve für die Entladung mit 2 Ampere an und eine weitere mit 4 Ampere. Unsere liegt also hinreichend genau in der Mitte zwischen diesen beiden Kurven.
3 Zellen in Reihe geschaltet liefern also eine Spannung zwischen 3,6 Volt und 3,3 Volt und sie können den geforderten Strom von 3 Ampere liefern . Damit sind sie grundsätzlich geeignet.
Der Innenwiderstand der Zelle ist mit weniger als 25 Milliohm (die 25 Milliohm in der Tabelle oben rechts beinhalten auch einen kapazitiven Widerstandsanteil) zu klein, um wirksam für eine Stromkontrolle in Betracht gezogen zu werden. Das gilt auch, wenn wir ihn durch die Reihenschaltung verdreifachen.
Wir benötigen da ein Bauteil, das den Strom auf den gewünschten Wert begrenzt. Dazu bieten sich Widerstand oder lineare Low-Drop-KSQ an.
Die Leuchtdauerbestimmt sich aus der Kapazität des Akkus und dem Entladestrom.
Lt. Entladekurve können wir bei dem hohen Strom etwa 1.500 mAh erwarten, bevor die LED´s dunkler werden. Die Leuchtdauer der LED´s wird mit einer Akku-Reihe also etwa 1/2 Stunde sein.
Reicht diese Zeit nicht aus, kann sie durch parallel schalten weiterer Reihen verlängert werden. Da der Strom durch die einzelne parallelgeschaltete Reihe kleiner wird (bei 2 Reihen liefert jede Reihe 1,5 Ampere) wird sich die Leuchtdauer etwas mehr verlängern, als aus der Anzahl der Reihen zu erwarten ist. Mit kleinerem Strom steigt die Kapazität der Akkus.
Bevor Du Akkus parallel schaltest, warte bitte noch etwas ab. Um eine gewisse Balancierung zu erreichen wird die Parallelschaltung modifiziert, es wird also nicht die klassische Parallelschaltung, wie Du sie vielleicht kennst.
Kleine Pause - dann geht es mit der Reihenschaltung der LED´s auf der Platine weiter.