Welche Konstantstromquelle haltet ijr für geeignet?

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

Dave1978
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Do, 24.01.08, 18:37

Nachdem das Problem mit der Optik gelöst ist muss ich mich nun um die Stromversorgung kümmern.

Angetrieben werden soll eine Luxeon Rebel Triple.
Der Akku wird aus Einzelzellen zu je 1,2 Volt gefertigt.

Leider ist mein Wissen etwas löchrig:
Wenn ich sie Paralell schalte dann benötige ich nur 3,7V aber 2,1A.
Wenn ich sie in Reihe Schalte dann müsste ich mit 9,5V und 0,7A arbeiten.

Ist das richtig?

Welche Konstantstromquelle wäre am besten? Wen möglich sollte die Leistung nicht verheizt werden. Es selbst zu löten wäre kein Problem.

Wie sollte ich den Akku dimensionieren? Würde 9,6V genügen, oder sollte man eher auf 12V gehen? bzw bei 3,6V , Reichen schon 4,8V oder besser 6V.

Eure Meinung, was würdet ihr bevorzugen?
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Sailor
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Fr, 25.01.08, 07:44

Beim Einsatz von Widerständen hast Du etwa einen Wirkungsgrad von 90 % und kannst mit 3,6 Volt arbeiten.

Beim Einsatz einer KSQ macht nur die Serienschaltung der LED´s einen Sinn, weil sonst 3 KSQ benötigt werden. Wegen dem Spannungsdrop der KSQ wirst Du dann allerdings nicht unter 12 Volt arbeiten können.

KSQ-Trööts haben wir hier schon einige.
Dave1978
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Fr, 25.01.08, 09:43

Ja weiss ich daher weiss ich auch das es eine ziemlich grosse Anzahl gibt verschiedene Bauformen gibt. Und da bin ich etwas unschlüssig.

Von den Widerständen wollte ich eigentlich weg, den der Spannungsunterschied ist doch sehr gering. Nach kurzer zeit dürfte wohl die Akkuspannung auf ein Niveau absinken bei dem die LED´s aus gehen.
Bei Einer Konstantstromquelle betrieben bei 11,8 oder 12 Volt wobei nur 9,5 benötigt werden würden, wäre die Ausdauer wesentlich größer dachte ich mir.

Es ist eine krux die verschiedenen Möglichkeiten abzuwägen...
Borax
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Fr, 25.01.08, 13:03

Da es Dir anscheinend um etwas ähnliches geht wie mir (3x High-Power-Led-Taschenlampe - ich verwende allerdings 3 P4 LEDs, weil ich die noch hatte) und mein 'Rohbau' schon fertig ist, mal ein paar meiner Überlegungen/Erfahrungen dazu:
1. Hohe Effizienz heißt möglichst wenig 'verbraten'. Am wenigsten wird verbraten, wenn ich die Leds direkt an den Akku hänge (geht natürlich nicht, lässt sich aber 'annähern', siehe unten bzw. auch Sailors Überlegungen).
2. Den LEDs 'tut es gut' wenn Sie in Serie geschaltet sind.
3. 'Nur Widerstand' ist wegen der Entladekurve von NiMH Akkus nicht so toll...
4. Formfaktor/Preis/Verfügbarkeit der Akkus (das hängt natürlich auch stark von der anvisierten Form der Lampe ab)

Was sich bei mir im 'Rohbau' schon bewährt hat, sind 9 NiMH Mignon Zellen (in der neuen 'selbstentladungsreduzierten' Bauform) und eine Konstantstromquelle ähnlich der 'muenchner' Schaltung (=>minimaler Drop von ~0.1V, bevor der Strom abfällt).
3 High-Power-Leds 'brauchen' bei 0,7 A normalerweise weniger als 10,8V (also 3.6 V pro LED). Wenn man sich die Entladekurve von solchen Akkus anschaut, sieht man, dass bei 'geringer' Stromstärke (0.5A) die Spannung während ~90% der Gesamtkapazität oberhalb von 1.2V bleibt (und das nach 30Tagen!)
Und wenn bei den letzten 10% Kapazität die Stromstärke (und damit Helligkeit der Lampe) langsam abnimmt, finde ich das nicht sehr störend, aber gerade in diesem Bereich ist die Effizienz extrem hoch, weil nur etwa 0.1V verbraten werden. Bei 10.5V 'Eingangsspannung' kommen immerhin etwa 10.4V bei den LEDs an, also ist der Verlust < 1%! Im 'ungünstigsten Fall' (also Akkus gerade frisch vollgeladen => 1.45V pro Zelle = 13V 'Eingangsspannung') muss die Konstantstromquelle etwa 2.3V 'verbraten', also erhält man eine Effizienz von ~80%. Diese Phase ist aber nur kurz. Etwa während 80% der gesamten Entladekurve liegt die 'Eingangsspannung' zwischen 10.7 bis 11.8V also im Bereich >90% Effizienz.

Falls erwünscht, kann ich 'meine' Schaltungs-Version gerne posten, allerdings sind da teilweise 'unübliche' Werte verbaut, da das ganze Zeug aus der (meiner) Bastelkiste stammt. Fotos vom fertigen 'Produkt' (ggf. auch vom 'Rohbau') gibt es, wenn's fertig ist.
Dave1978
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So, 27.01.08, 08:43

Würde das ganze auch mit 14,4 Volt funktionieren?

Ja das verbraten meine ich damit das ich eigentlich nicht noch einen Kühler integrieren möchte.
Denn das wird dann schon langsam eng.

Desweiteren müssten 2 KSQ in das gehäuse rein, einmal 350 und 700 mA. Quasi als Stromsparschaltung.

Die Selbstentladung ist für mich unerheblich, die wird am tag vor ihrem Einsatz geladen und dann verbraucht. Mit der Lampe gehts Untertage, hier heißt die Formel maximales Licht in Stärke und Ausdauer kontra Gewicht das ich mitschleppen muss.

Mir wurde schon ein Bleiakku vorgeschlagen, aber 1,5 Kg sind zuviel , die hälfte muss ausreichen. Der Akkus sollte bei Reihenschaltung der LED´s schon so 3 bis 4 A haben so das ich zwischen 4 und 6 Stunden voll Leistung fahren kann. Daher dachte ich an RC Racingpacks 2 mal 7,2 Volt bei 3,5A.

Ganz genial wäre auch LiIonen aus nem Notebook, aber nen defekten Notebook als Ladestation kann kein Mensch bezahlen (60 bis 100 €!!!). Allerdings liefern die meisten Notebook Akkus 10,8 Volt mit deiner Schaltung wäre das schon recht genial. Bisher habe ich die Ausgeblendet weil bei den meisten KSQ ein Spannungsherabsetzung von 3,5V vorhanden ist.
Borax
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So, 27.01.08, 16:19

Würde das ganze auch mit 14,4 Volt funktionieren?
Ja. Ggf. müsste man ein paar Widerstände ändern. ATM hab ich bei meiner Lampe 3 Stufen: 250mA, 570mA und 990mA (die krummen Werte ergeben sich aus meinem 'Widerstands-Fundus' ) Das lässt sich sehr einfach so machen (ohne 'mehrere' KSQs). Andere Schaltstufen sind auch problemlos zu realisieren. Wie gesagt, sollte bei dieser Schaltung die 'Eingangsspannung' möglichst nahe an der 'typischen' Verbrauchsspannung liegen. Das ganze funktioniert ähnlich einem 'variablen' Vorwiderstand. Bei 14.4V würde ich dann schon 4 LEDs in Serie schalten, weil die 14.4V auch wieder nur die 'Durchschnittsspannung' angibt, und überwiegend eher 15V anliegen.
BTW: Bei ELV gibt es günstig (<5€!)einen Li-Akku Lader (für 3 Zellen):
http://www.elv.de/output/controller.asp ... ail2=10620
Dave1978
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So, 27.01.08, 22:45

Aber Hallo, na da bedank ich mich doch sofort für. Den bestell ich mir sofort!

Also an deiner 3 Stufen KSQ wäre ich jetzt dringenst interessiert. Den mit diesem Li Ionen Akku Lader wäre mein Energiespeicher Problem gelöst. Notebookakkus gibts neu in der Elektrobucht ja massenweise.
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Muenchner1968
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So, 27.01.08, 22:59

Hallo Dave1978

Es gibt durchaus die Möglichkeit, die drei Rebel´s mit nur einer Schaltung zuverlässig zu betreiben, an einem einzelnen Lithium Akku versteht sich.
Nähere Infos findest du beim Thema "led-fahradlampe mit 3,7V lithium-akku"
Ob man diesen Aufwand betreiben will, muss jeder für sich entscheiden.
Der Wirkungsgrad liegt bei optimaler Anpassung bei über 90%, das schafft kein Schaltregler bei dieser Eingangsspannung.
Aufwärts-Schaltregler kommen bei der geringen Spannung in der Praxis nicht über 80% Wirkungsgrad hinaus, meist sogar noch deutlich schlechter.
Ambesten einfach mal den obigen Thread durchlesen und wenn Fragen sind einfach melden.
Borax
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So, 27.01.08, 23:15

@Dave1978
Freut mich, wenn ich helfen kann :D

Schaltplan meiner '3 Stufen KSQ' gibt es morgen (bin heute zu faul...)

@Muenchner1968
Ist sowieso 'Deine' Schaltung, nur eben mit 3 LEDs in Serie (die Unterspannungsabschaltung ist auch ein wenig anders, aber im Prinzip das gleiche...)
Dave1978
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Mo, 28.01.08, 01:02

Vom einzlnen Li Ionen Akku habe ich mich schon verabschiedet. Mit Höheren Voltzahlen ist die ganze Sache einfacher.

Aber man muss sich halt alles ganz genau angucken.
Borax
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Mo, 28.01.08, 13:34

Also so sieht meine '3 Stufen KSQ' aus:
OpAmpKSQ3.png
OpAmpKSQ3.png (7.43 KiB) 12637 mal betrachtet
Ein paar Bauteile sind bei mir noch anders als im Schaltplan angegeben (ich hab nicht alles als LTspice model): Anstatt TL431 hab ich einen LM285 und anstatt LM358 ist ein LM2904 verbaut. Das sollte aber keinen Unterschied machen. Wie gesagt, die Bauteile sind aus meiner Bastelkiste, daher nicht immer das 'üblichste' (respektive ein paar Widerstands-Werte sind per Serien/Parallelschaltung 'erzeugt'). Nichtsdestotrotz können sich dadurch (und durch sowieso vorhandene Bauteile-Toleranzen) geringfügige 'Verschiebungen' bei den Spannungsteilern R11/R12+R10 (Unterspannungsgrenze) sowie R7/R8/R9+R13/R14 (Stromeinstellung) ergeben. Bei mir wird ab 9.1V der Strom runtergeregelt und bei 8.9V ist es komplett dunkel (Reststrom ~1mA). Je nach Toleranzen könnte das aber durchaus um ca. 0.5V verschoben sein. Also nachmessen! Das selbe gilt für die Stromeinstellung. Wenn S1+S2+S3 geschlossen sind (also nur noch R8+R9 mit 157k 'wirksam' sind) fließen bei mir 990mA durch die LEDs. Mit S1+S2 geschlossen sind es 570mA und mit S1+S3 geschlossen sind es 250mA. Nur S1 geschlossen gibt es 'bauartbedingt' nicht: Die Schalter S1,S2 und S3 sind Reed-Kontakte, die als S2....S1....S3 angeordnet sind und von einem Magnet aktiviert werden (also kann S2+S1 oder S3+S1 oder S2+S1+S3 geschaltet werden). S1 ist der 'Hauptschalter', wenn S1 offen ist, fließt überhaupt kein Strom (ich konnte jedenfalls nichts messen).
Dave1978
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Mo, 28.01.08, 15:26

Nun da kann ich ja ein bisserl was vereinfachen, ich muss das alles eh bestellen.

Dan fang ich gleich mal an alles durchzurechnen.
Borax
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Mo, 28.01.08, 17:42

Kann man. Du kannst z.B. anstatt R8+R9 160k verwenden und anstatt R11+R12 22k (dann 'sollte' die Unterspannungsgrenze bei ca. 8.5V liegen, das müsste AFAIK für Li-Zellen noch passen). Wen Du's genauer willst/brauchst, musst Du es austesten und/oder Potis verwenden.
Dave1978
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Di, 29.01.08, 10:24

Letztes Edit:

Wenn mir jetzt noch jemand sagt welche Sachen ich ändern muss um die Schaltung mit 350 und 700 mA zu bertreiben wäre ich glücklich, denn was in diesem Gewirr aus Widerständen und anderem Zeugs passiert kann ich mir leider nicht erklären, das ist eindeutig zu hoch für mich.
Borax
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Mi, 30.01.08, 00:21

Das ist (eigentlich) einfach. Die ganze 'Kette' R8+R9+R13+R14 bestimmt den Strom. Um etwa(!) 350 und 700 mA zu erhalten, kannst Du die Serienschaltung R8+R9 durch einen 220K Widerstand ersetzen, R14 (incl. Schalter) weglassen (durch eine Drahtbrücke ersetzen), und für R13 nochmal 220K verwenden. Welchen Strom Du dann 'exakt' erhältst, kann ich Dir nicht sagen, da die Bauteile-Toleranzen das verhindern. Wenn Du unbedingt genau 350 und 700 mA haben willst, dann musst Du zwei Potis verwenden.
Dave1978
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Mi, 30.01.08, 07:57

Exakt wird nicht nötig sein, die LED´s sollten ja auch ein wenig mehr noch verkraften.

Vielen Dank.

Eines wäre da aber noch, immerhin werden mit dieser Schaltung eine Lampe betrieben die doch rund 8 Watt verbraucht. Welche Dimensionierung hast du den bei den Widerständen gewählt, oder genügt aufgrund der Schaltung ein Satz einfacher 0,6 Watt Metallschicht Widerstände?
Dave1978
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Fr, 01.02.08, 17:01

Also die eine Frage siehe oben hätte ich noch.
Borax
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Fr, 01.02.08, 17:20

...einfacher 0,6 Watt Metallschicht Widerstände?
Die sind schon fast unnötig groß :D. Bis auf den 0.15Ohm Widerstand reichen 1/10W Widerstände locker. Durch den gesamten 'Steuerkreis', (sprich der Teil, welcher mit S1 abgeklemmt wird) fließen nur ca. 1-2 mA. Der 0.15Ohm Widerstand hat bei 1A(!) nur einen Spannungsabfall von 0.15V, also muss er maximal 0.15W 'abkönnen' (also auch dafür reicht eine 1/4W Dimensionierung).
Dave1978
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Mo, 11.02.08, 23:30

Wisst ihr was Dummheit ist?

Wenn man sich für 50 € Klamotten beim Conrad bestellt und dann ne Diode für 25 Cent vergisst.

Grr ich könnte heute schon was am Leuchten haben ab nein.....
Borax
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Di, 12.02.08, 13:12

Hast Du nicht irgendeine Diode? Du kannst auch z.B. eine kleine rote LED verwenden...
Dave1978
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Di, 12.02.08, 18:35

Hmm ich hab da noch ne alten Kaputten receiver, der hat LED Standby anzeige....

Das geht auch? Werds mal testen.
Borax
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Di, 12.02.08, 23:01

Ja, das geht. Die Unterspannungsabschaltung ist zwar dann nicht bei der 'richtigen' Spannung, aber zum Testen reicht es allemal.
Ragnar Roeck
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Mi, 13.02.08, 17:32

In dem Receiver sind mit grosser Wahrscheinlichkeit auch 1N4148, 1N400x verbaut, die kannst Du nehmen. Es handelt sich doch um D1, oder?
Dave1978
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Mi, 13.02.08, 18:35

ja genau. muss ich jetzt mal echt ran und nachgucken
Dave1978
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Sa, 23.02.08, 02:04

schaltung funktioniert, verdammt sind die dinger hell.... mehr wenn ich mehr als schemen wieder sehen kann :D
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