Multiplexen von bis zu 10 Stück 10Watt High-Power-LED's

[7400]

Hallo,
durch den Thread viewtopic.php?t=834 bin ich auf die Idee gekommen, die Lauflichtschaltung so zu erweitern, dass sie schneller läuft und Power-LED's ansteuern kann. Wenn's funktioniert, sollen Halogenspots gegen LED's ausgetauscht werden. Da LED's, auch die Lumix, Seoul und Luxeon, alle im Nanosekundenbereich schalten können, soll das ganze zur effizienteren Ansteuerung von 10 solcher LED's dienen. Wenn eine LED bei 18V und 800mA 14,4Watt verbraucht, dann benötigt die gesamte Kette, vom Trafo über den Stromregler bis zur eigentlichen LED so um die 25 Watt an 230V. Sollen 10 Stück diese LED's gleichzeitig betrieben werden, ist das nicht mehr effektiv.
Durch die Lauflichtschaltung soll immer nur eine LED leuchten. Könnt ihr euch meine Schaltung mal anschauen, ob das funktioniert, ohne dass die LED's Schaden nehmen.





Die einfache Strombegrenzung soll über den LM317 realisiert werden. Jede LED benötigt 18V also habe ich danach einen Festspannungsregler vorgesehen, der alledings über einen Widerstand an Masse geht, weil am Leistungtransistor BD135 ein Spannungsabfall von 0,7V entsteht. Die Drossel ist von den Werten her nur geschätzt und soll Stromspitzen verhindern. Damit später kein Flimmern bei den LED' erkennbar ist, läuft der Taktgenerator mit einer Frequenz von 2kHz.

Danke.

Gruß, 7400

[Hans Dorn]

Hi 7400,

wenn Du eine LED nur 10% der Zeit einschaltest, bekommst Du auch nur 10% der Helligkeit.
D.H. Du würdest Deine 10W LEDs effektiv nur mit 1W betreiben. Schlimmer noch, die Kennlinie einer LED (Lichtmenge pro Ampère) ist gewöhnlich ziemlich krumm und flacht für höhere Ströme stark ab. Wenn Du die LEDs mit 10% des Nennstroms dauernd einschaltest, sind sie deutlich heller als bei 10% Einschaltdauer mit 100% Strom.

Um die volle Lichtmenge von den 10 LEDs zu bekommen, mußt Du auch konstant 800mA pro LED liefern...

Die Induktivitäten kannst Du getrost weglassen, da beim Einschalten einer LED keine überhöhten Ströme auftreten.

Falls Du sie drinläßt, muß auf jeden Fall pro Spule noch eine Freilaufdiode eingebaut werden, da sonst beim Abschalten des Transistors hohe Spannungen entstehen und die Spule den Transistor "knackt".


Zum Thema Stromversorgung kannst Du auch 'mal bei Pollin vorbeischauen, dort gibt es eigentlich ständig günstige Schaltnetzteile mit reichlich Ampère.


Gruß Hans

P.S:
Dieses Netzteil würde für 3 (oder bei leicht begrenztem Strom auch für 4) LEDs ausreichen.
Zusammen mit einem Vorwiderstand von 1-2 Ohm pro LED kommst Du zu einer relativ günstigen und effektiven Stromversorgung.

[Fasti]

Hallo!

Nach dem LM317 als Stromregler einen Konstantspannungsregler zu setzen ist kontraproduktiv. Der LM317 stellt die Spannung automatisch auf die von den LEDs benötigte ein. Somit ist der Spannungsregler nutzlos, er bringt höchstens weitere Verluste. Eine weitaus bessere Lösung wäre ein Schaltregler als Step down (Buck regler). Als Beispiel würde mir da der L5973D von ST Microelectronics einfallen. Hat den FET schon im Gehäuse integriert. Dazu gibts bei ST auch eine Application Note in der eine Schaltung für PowerLEDs enthalten ist. Die könnte man genau für diese Zwecke benutzen. Einziger Wehrmutstropfen wäre, dass der Regler soweit ich weiß nur bis 35V geht, was einen Regler pro LED notwendig machen würde. Es gibt allerdings von ST Schaltregler (L4971, L4973, L4978), welche auch bis 50V gehen, so könnte man 2 LEDs in Serie schalten und würde den Reglerbedarf halbieren. Der Wirkungsgrad der Schaltung ohne Trafo wäre bei ca. 85%.
Es gibts zwar auch Lösungen mit direkter AC-Netzspeisung ohne Umweg über großen Trafo, jedoch sind die Gefahren nicht zu unterschätzen und die Bauteile nicht so einfach zu besorgen.
Bei diesen Super High Power LEDs würde ich aufpassen, deren Wirkungsgard ist derzeit noch eher bescheiden. Wenn man jetzt den Effizienzverlust durch den Regler und den Trafo mitrechnet würd ich sagen erspart man sich bei gleicher Lichtleistung im Vergleich zu Halogenspots nicht viel bis gar nichts.
Wenn ich mal Zeit finde werde ich einen Schaltplan und eine Platine für eine universelle LED-Versorgung machen..... aber das braucht noch Zeit

ciao

Fasti

[alexStyles]

Ich verstehe grundsätzlich NICHT warum du "7400" überhaupt die 10 Watt High Power Leds benutzt...
sie brauchen/verbrauchen um die 17.5V und etwa 1 A und geben dabei "nur" 400lm wieder(die "kalt"weiße)...
Hast du schon die neue P4 hier im Led Shop gesehen ?...
P4 High Power Led bis zu 240lm
Diese Led gibt bei 1A und ca. 3,5V 240lm wieder...
Sie ist zwar noch bzw. erst neu in den Shop gekommen aber
Deshalb hier meine Frage warum du die 10 Watt High Power Leds eigentlich benutzen willst ?
Das du die Leds auf einer Frequenz höher als 100Hertz laufen lassen solltest hast du ja schon erwähnt weil du sie auf einer Freuquenz von 2kHz laufen lassen willst...
An was für ein Puls/Pausen verhältniss dachtest du eigentlich (habe Ich entweder deinem Post nicht ennehme können oder überlesen oder du hattest es noch nicht erwähnt )
MfG Alex

[Mirfaelltkeinerein]

Also erstmal auch meine Frage, warum 10 LEDs mit durchschnittlich 10% Leistung laufen lassen und nicht einfach eine mit 100%????
Zweitens, wozu glaubst du die dioden am LM317 zu brauchen? Wenn bei dem in deiner Schaltung die Ausgangsspannung höher als die Eingangsspannung ist, geht wesentlich mehr und teureres kaputt, als der Spannungsregler. Kann man also weglassen.
Drittens, mit dem 2,3 Ohm-Widerstand am LM317 stellst du einen Strom von ca. 540mA ein, deine LEDs werden nicht mit voller Leistung leuchten.
Viertens, die Ausgangsspannung des LM317 wird maximal ca. 22V sein, durch die Beschaltung aber VARIABEL (und nicht 21V, wie in der Schaltung angegeben).
Fünftens, wenn du den 78S18 auf 18,7V bringen möchtest, musst du zwischen Ausgang und Masse einen Spannungsteiler bauen, der in der Mitte 0,7V hat, wenn der Ausgang auf 18,7V liegt. Der Spannungsregler regelt so, dass zwischen A und M 18V liegen. Einfach einen Widerstand an M nach Masse zu schalten bringt garnix. Außerdem ist die Angabe, dass die LEDs 18V brauchen nur halbwegs richtig und mit einer großen Toleranz behaftet. Also lässt du den Spannungsregler besser ganz weg.
Sechstens, wenn du ein Lauflicht baust, bei dem das Ein- und Ausschalten der LEDs NICHT überlappt, läuft die Ausgangsspannung der Stromquelle (LM317) bei offenem Ausgang bis zum Maximum (ca. 22V) hoch. Wird jetzt ein Transistor durchgeschaltet, liegen an der LED erstmal die 22V an, bis auf den richtigen Strom ausgeregelt wurde. Hier machen die Spulen zur Strombegrenzung also schon Sinn. Ob die ausreichen, weiß ich nicht und rechne ich jetzt auch nicht nach.

Ich persönlich bin jedenfalls der Meinung, dass du die ganze Lauflicht-Geschichte weglassen und einfach eine LED mit 100% Leistung betreiben solltest. Der ganze zusätzliche Kram braucht nur unnötig Strom. Für einen besseren Wirkungsgrad der Stromquelle müsstest du dir wirklich mal Schaltwandler ansehen.

[7400]

Hallo,

zunächst möchte ich für die kompetenten Antworten, Vorschläge, Kritik und Anregungen bedanken.
Am meisten ins Grübeln brachte mich aber die Aussage von Hans. Also habe ich heute einen Praxistest
mit zwei baugleichen LED's durchgeführt (allerdings nicht mit 10 Watt sondern nur 2,5 Watt). Eine
LED habe ich getaktet und eine nicht. Beide haben die geleiche Spannung und den gleichen Strom erhalten
(über ein geregeltes Netzteil). Dann habe ich mit dem Puls/Pausenverhältnis experimentiert und mir
den Spannungsverlauf, direkt an der LED, über ein Oszilloskop angeschaut.
Bei einem Verhältnis von 50:50 liefert die LED die gleiche Helligkeit. Sobald aber die Pause länger
als der Puls ist, nimmt die Helligkeit stetig ab. Die Frequenz spielt übrigens keine Rolle dabei.
Da die LED's bei meiner Schaltung in einem sehr ungünstigen Verhältnis von 10:90 betrieben würden,
hat sich die ganze Schaltung quasi erledigt.
Schade eigentlich. Aber das mit den Schaltreglern schaue ich mit bei Gelegenheit näher an und die
P4 hat super Werte aber sie gibt es z.Z. nur in 6000 Kelvin und noch nicht in warm-weiß. Da bleibe
ich auch 'dran.

Also, nochmals vielen Dank!

Gruß, 7400