Hilfe bei Schaltung mit LEDs, LM317, NiMh Akkus

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Moderator: T.Hoffmann

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Espata
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Mi, 16.04.14, 22:07

Hallo,
Leider konnte ich nichts zu meinem Problem finden und bitte um Hilfe bei meiner einfachen Schaltung.
Ich will 4 LEDs an 3 NiMh Akkus mit einem LM317 als KSQ betreiben.
Ich möchte die LEDs mit den laut Datenblatt mit jeweils 20mA betreiben, also insgesamt 80mA.
Der LM317 erzeugt ja immer 1,25V am Ausgang somit komme ich auf 15 Ohm. (1,25V/0,08A=15,6 Ohm)

Mein Problem: Die LEDs leuchten hell auf und werden sofort schwächer. Wenn ich den Strom durch die LEDs messe, fließen direkt beim einschalten 80mA aber dann bricht der Strom sofort zusammen bis unter 10mA. Ich Messe auch dementsprechend weniger als die 1,25V am Ausgang des LM317.
Ich habe eine Bild meiner Schaltung angehängt. Wo ist mein Denkfehler, warum leuchten die LEDs nicht mit voller Power konstant?
Das ganze habe ich auch schon mit 4 Akkus versucht um sicher zu gehen, dass ich nicht zu wenig Spannung hab. (Oder ist das noch immer zu wenig??)

Danke schon mal für eure Hilfe!
LG
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Achim H
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Es ist zwar richtig, dass die Referenzspannung 1,25V beträgt, der Spannungsregler hat aber einen größeren Drop (siehe Bild).

Bild

Drop + Referenzspannung = Spannungsabfall insgesamt.

Auf deutsch: die 3,6V reichen zum Betreiben der Leds nicht aus.

Oder anders herum gerechnet:
Spannungsabfall insgesamt + Durchlassspannung der Leds @ 20mA = minimal erforderliche Eingangsspannung.

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Espata
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Do, 17.04.14, 22:47

Willkommen im Forum.
Danke fürs Willkommen heißen Achim H. und die schnelle Antwort.

Verstehe ich richtig, dass ich dann eigentlich am LM317 ca. 1,5V (wenn ich mir die 20mA Kurve anschaue) + 1,25V "verliere" und demnach bei Flussspannung von 3,2V ca. 6V Versorgungsspannung brauche?

Jetzt habe ich die LEDs mal direkt an die 3 Akkus gehängt (4 LEDs parallel), weil man mir versichert hat, dass man die LEDs problemlos bis 4V ohne Vorwiderstand betreiben kann. Und dann passiert jetzt genau das selbe wieder. Bin ratlos! Warum leuchten die LEDs jetzt hell auf und werden sofort dunkler. Hat jemand eine Erklörung für mich bitte. Ich wäre sehr dankbar.

Diese LEDs hab ich:
http://www.produktinfo.conrad.com/daten ... NICHIA.pdf
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Achim H
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Verstehe ich richtig, dass ich dann eigentlich am LM317 ca. 1,5V (wenn ich mir die 20mA Kurve anschaue) + 1,25V "verliere" und demnach bei Flussspannung von 3,2V ca. 6V Versorgungsspannung brauche?
Die angeschlossenen 80mA wäre eine gedachte Kurve, die zwischen der 20mA und der 200mA Kurve liegen würde. Ich würde den Drop irgendwo um 1,6V ansetzen.

1,6V + 1,25V = 2,85V insgesamt
Jetzt habe ich die LEDs mal direkt an die 3 Akkus gehängt (4 LEDs parallel), weil man mir versichert hat, dass man die LEDs problemlos bis 4V ohne Vorwiderstand betreiben kann. Und dann passiert jetzt genau das selbe wieder.
Die Akkus haben einen Innenohmwiderstand. Dieser funktioniert als Vorwiderstand für die Leds. Aber auch dieser Widerstand kann nur eine bestimmte Menge Strom durchlassen:
U / R = I

Bei einer Reihenschaltung von 3 Akkus werden auch die 3 Innenohmwiderstände in Reihe geschaltet. Der Vorwiderstand für die Leds wird also größer, je mehr Akkus in Reihe geschaltet werden. Im Gegenzug wird der entnehmbare Strom immer kleiner.

Die angeschlossenen Leds haben eine Vorwärtsspannung von typ. 3,2V @ 20mA. Die angegebene Spannung laut Datenblatt ist nur ein relativer Wert und kann von der Realität abweichen. Herstellungsbedingt sind Leds niemals zu 100% gleich. Kleine Abweichungen sind immer möglich. Die max. Vorwärtsspannung ist mit 3,5V angegeben.

Wieviel Strom effektiv fließt, kann man ohne Messen nicht sagen. Der Strom durch die Leds kann auch höher sein als für die Leds gut wäre (größer 30mA). Mit einem höheren Strom steigt auch die Vorwärtsspannung der Leds. Die Vorwärtsspannung der Leds kann folglich auch größer als 3,5V sein.

Sollten die Leds abweichend mehr Strom benötigen als die Akkus liefern können, würde die Spannung der Akkus zusammenbrechen. Insbesondere wenn diese schon benutzt wurden, also nicht mehr randvoll sind und/oder alt sind.

Infolge dessen leuchten die Leds zuerst hell und werden sehr schnell dunkler.


Bei Verwendung eines LM317:
Man könnte (sollte man eigentlich auch) vor und nach dem Spannungsregler je einen Kondensator schalten, aber auch diese können keine Wunder vollbringen. Ein Kondensator kann immer nur die Spannung liefern, mit der er geladen wurde.
Borax
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Sa, 19.04.14, 11:46

Ich will 4 LEDs an 3 NiMh Akkus mit einem LM317 als KSQ betreiben.
Um es auf den Punkt zu bringen: Das geht nicht.
Um mit 3 NiMh Akkus auszukommen ist eine KSQ Schaltung mit sehr wenig 'Drop' erforderlich. Bei 4 Zellen würde eine einfache 2-Transistor-KSQ reichen, bei 3 Zellen muss es dann eine Low-Drop Variante sein. Siehe:
viewtopic.php?f=31&t=7920&start=0
Sollten die Leds abweichend mehr Strom benötigen als die Akkus liefern können, würde die Spannung der Akkus zusammenbrechen. Insbesondere wenn diese schon benutzt wurden, also nicht mehr randvoll sind und/oder alt sind.
Infolge dessen leuchten die Leds zuerst hell und werden sehr schnell dunkler.
Genau. Die 'Leerlaufspannung' der Akkus kann durchaus bei ca. 1.4V pro Zelle liegen. Mit Last bricht die Spannung dann auf 1.2V ein und entsprechend dunkler werden die LEDs.
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