LED Standlicht plus LED Blitz

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

MartinSch
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Di, 05.11.13, 13:50

Hallo,
ich möchte mir eine Led Schaltung für eine LED Warnleuchte bauen.
Durch die Forum Suche habe ich nichts passendes gefunden. Oder eventuell falsch gesucht.
Aber vielleicht könnt Ihr mir ja helfen.
Ich möchte eine Warnleuchte bauen, ein paar Eckdaten:

Die Betriebsspannung ist vorgegeben mit 7,5 Volt und als Leuchtmittel wollte ich 6 weiße LEDs verbauen.
Was ich noch gerne hätte wäre, das die LED's immer ein bisschen leuchten sagen wir ca 1/4 oder 1/3 von ihrer Leistung und dann ca alle 2 Sek hell aufblitzen.

Macht man sowas am besten mit einer normalen Schaltung oder sollte man hier schon einen kleinen Controller verwenden?

Vielen Dank
Martin
Borax
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Di, 05.11.13, 14:04

Dafür reicht eine NE555 Schaltung, es geht mit einem ATTiny aber natürlich auch. Der Bauteilaufwand unterscheidet sich nur sehr geringfügig.
6 weiße LEDs
Welche genau (oder welche Spannung brauchen die bei welchem Strom)? Dann kann ich Dir einen passenden Schaltplan zusammenstellen...
Die Betriebsspannung ist vorgegeben mit 7,5 Volt
Sind die 7.5V konstant oder sind das 6V-7.5V (weil z.B. von 5 Alkali Batterien)? Oder (noch schlimmer) Bordnetz von einem Moped (dann sind es vmtl. 5-10V)...
MartinSch
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Di, 05.11.13, 17:33

Ja genau es sind 5 Mono Batterien .
Und 6 einfache Standard LED . Da steht leider nichts mehr auf der Packung .
Borax
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Di, 05.11.13, 23:18

Und 6 einfache Standard LED
Kannst Du die mal nachmessen? Würde allerdings voraussetzen dass Du ein Messgerät und ein paar Widerstände hast...
Bei Standard-LEDs kann man von einem Strom von 20mA ausgehen. Aber es wäre schon wichtig, wie viel Spannung die da brauchen. Das können 3V aber auch 3.5V sein. Bei 3V kann man wohl noch gut zwei Stück in Serie schalten, bei 3.5V aber nicht mehr (wie gesagt, die 7.5V Nennspannung haben Alkali-Batterieen nur wenn sie noch randvoll sind - siehe z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Nimh ... stikrp.svg ) weil ein wenig Verlust durch die Schaltung gibt es halt auch...
MartinSch
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Mi, 06.11.13, 11:52

Also,
ein paar gängige Widerstände und ein Multimeter sind vorhanden.
Wie kann man das jetzt am sinnvollsten messen?
Verschiedene Batterien habe ich auch.
Danke
Borax
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Mi, 06.11.13, 12:24

ein paar gängige Widerstände und ein Multimeter sind vorhanden. Wie kann man das jetzt am sinnvollsten messen?
Ganz einfach: Nimm ein paar Batterien (z.B. 3 Stück) und miss deren Spannung. Sagen wir mal das wären 4.8V. Typisch brauchen die LEDs 3V bei 20mA. Dann suchst Du einen Widerstand von etwa 300Ohm, schaltest den in Serie mit einer LED und schließt das an die Batterien an. Jetzt misst Du direkt am Widerstand die Spannung und kannst Dir daraus den Strom berechnen (Strom = Gemessene Spannung/Widerstand). Sagen wir mal das gibt 0.012A. Dann den Widerstand verringern (einen kleineren mit z.B. 180Ohm nehmen oder zwei Stück mit 330 Ohm parallel) und die Prozedur wiederholen. So kannst Du raus kriegen bei welchem Widerstand die LED ihre typischen 20mA bekommt. Wenn Du das hast (in etwa - also ein Wert irgendwo zwischen 15mA und 25mA reicht schon) dann die Spannung direkt an der LED messen und schon sind die 'typischen' Werte bekannt (der Wert ist auch ein wenig von der Temperatur abhängig).
Wir können ja einfach mal von 3V bei 20mA ausgehen. Wenn die LEDs mehr brauchen sollten, dann sind sie halt etwas weniger hell...
Ich hab mal 2 Schaltungsvarianten ausprobiert (nur per Simulation). Einmal ganz einfach mit Widerständen und einmal mit Low-Drop-KSQ. Bei 7.5V (also randvollen Batterien) produzieren beide Varianten etwa das gleiche Ergebnis:
LED_Standlicht_Blitz1.png
LED_Standlicht_Blitz1.png (2.91 KiB) 11961 mal betrachtet
Normalstrom pro LED=7mA, Blitz mit 22mA. Blitzdauer etwa 0.05s, Pause etwa 1s (das Blitz/Pausenverhältnis und die Dauer kann man natürlich beliebig ändern).
Wenn die Batterien leerer werden dann zeigen sich die Unterschiede... Bei 6.5V (das entspricht grob einem Viertel der Batteriekapazität) sind es bei der einfachen Schaltung noch 4.5mA Normalstrom pro LED und der Blitz hat nur noch 13mA. Bei der Schaltung mit KSQ sind es immer noch 7mA Normalstrom pro LED und der Blitz hat auch noch 20mA. Bei 6V (etwa halbe Batteriekapazität) wird es noch 'schlimmer'. Die einfache Schaltung kommt auf 3.3mA Normalstrom pro LED und der Blitz hat nur noch 8mA. Mit KSQ sind es weiterhin 7mA Normalstrom pro LED und der Blitz hat immerhin noch 16mA.
Einfache Schaltung:
LED_Standlicht_Blitz2.png
LED_Standlicht_Blitz2.png (4.38 KiB) 11961 mal betrachtet
Mit KSQ:
LED_Standlicht_Blitz3.png
LED_Standlicht_Blitz3.png (6.37 KiB) 11961 mal betrachtet
MartinSch
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Mi, 06.11.13, 19:31

Konnte doch so ein Messgerät auftreiben :-)
Also die LEDs benötigen bei 20mA genau 3,3 Volt

Frage kann man anstelle des Bauteils 557 auch den 558 nehmen?
Dateianhänge
LED stromaufnahme
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Foto.JPG (123.7 KiB) 11948 mal betrachtet
Borax
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Mi, 06.11.13, 20:50

Frage kann man anstelle des Bauteils 557 auch den 558 nehmen?
Ja. Die sind fast identisch. der 558 verträgt nur 30V (der 557 bis zu 45V), aber das spielt hier keine Rolle. Tja, 3.3V bei 20mA ist halt schon relativ viel. Die von mir ermittelten Ströme erreichst Du dann nicht ganz. Mit dem vornehmen Labornetzteil kannst Du ja mal schauen, wie viel Strom bei 3V noch 'übrig' bleibt. Die Messgenauigkeit ist aber nicht besonders gut. Besser mit dem Multimeter nachmessen.
MartinSch
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Mi, 06.11.13, 21:13

Hab die Schaltung jetzt mal nach gesteckt, aber irgendwie brennen die LEDs leider nur konstant hell
Woran kònnte das kiegen?
Borax
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Mi, 06.11.13, 21:24

Welche? Fang erst mal mit der einfacheren an. Dort nimmst Du dann zuerst mal den 100Ohm Widerstand raus und schaust ob es blinkt/blitzt. Wenn nicht, dann nochmal prüfen, warum (vielleicht Transistor falsch rum?)...
MartinSch
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Mi, 06.11.13, 21:41

Danke super, habs zum laufen gebracht
Danke
Borax
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Mi, 06.11.13, 21:44

Gratuliere! :D
MartinSch
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Mo, 12.01.15, 21:47

Hallo,

ich wollte das Thema jetzt nocheinmal aufgreifen.
Wir wollen die Leuchte auf 2x 10Watt SMD LED umrüsten, zudem sollte es über einen programmierbaren Chip gehen, der die funktion besitzt die LEDs jede Sekunde grell blitzen zu lassen.
Könnt ihr mir helfen welche bauteile ich hier am besten benutze?

Spannung 6Volt

Danke
MartinSch
Zuletzt geändert von MartinSch am Di, 13.01.15, 08:06, insgesamt 1-mal geändert.
Borax
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Mo, 12.01.15, 22:32

Hallo Martin, die Angaben sind etwas zu dürftig um da eine Empfehlung (oder sogar einen Schaltplan) zu geben...
zudem sollte es über einen programmierbaren Chip gehen,
Welcher Chip? Was hat der als Ausgang (Spannung, Strom, Pulslänge)?
Genau 6V (stabil) oder etwa 6V (weil z.B. 4 AA Batterien)? Welche LEDs (Datenblatt)?
MartinSch
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Di, 13.01.15, 08:04

Hallo,
Sorry hier nochmal mehr Daten :-)
http://www.ebay.de/itm/High-Power-10Wat ... 6829&rt=nc solche LEDs wollen wir benutzen.
Als Batterien haben wir 5 mono Batterien als spannungsversorgung.
Die frage ist ja welche Chip dafür gut geeignet ist evtl attiny13?
Danke
Borax
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Di, 13.01.15, 09:43

Diese LEDs brauchen aber 9-12V. Mit 6V leuchten die nicht. Außerdem sind sie bei dem Preis wahrscheinlich von sehr zweifelhafter Qualität. ATTiny13 würde gehen. Ich persönlich bevorzuge die neueren ATTiny45. Kosten quasi das gleiche. Wenn der Chip aber nichts anderes tun soll als einfach nur zu 'blitzen', dann hat der eigentlich keinen Vorteil relativ zum NE555...
MartinSch
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Di, 13.01.15, 10:02

hm, ok das hatte ich nicht gesehen das diese 12V benötigen.
dann müssen es wohl doch diese werden:
http://www.ebay.de/itm/Highpower-LED-3W ... 485736c609
Nein der Chip soll eigentlich nichts anderes tun als die Lampe konstant, grell aufblitzen zu lassen.
Borax
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Di, 13.01.15, 10:35

Die kostet aber auch schon 3.5€... Warum dann nicht gleich was 'gescheites'? Beispiel: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Sams ... 512lm.html Da kann man sich auf die Angaben wenigstens verlassen. Oder diese hier: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html (dann sollte es aber etwas mehr Versorgungsspannung sein - diese LEDs brauchen etwa 6.5V)
Nein der Chip soll eigentlich nichts anderes tun als die Lampe konstant, grell aufblitzen zu lassen.
Dann gibt es eigentlich keinen Grund einen solchen zu verwenden. Das kann der NE555 genauso gut.
Als Batterien haben wir 5 mono Batterien als spannungsversorgung.
Alkali-Batterien? Dann wären es zwischen 7.5V (randvoll) und etwa 5.5V (fast leer).
MartinSch
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Di, 13.01.15, 11:30

Ja , sind Alkali Batterien, da wir das Gehäuse von der alten Warnleuchte lassen wollen und nur hier die alte elektronik raus und unsere neue rein.
Braucht die LED so einen kühlkörper? da sie ja immer nur kurz blitzt?
Im Anhang habe ich mal ein bild von der Leuchte angefügt die umgebaut werden soll.
Zuletzt geändert von MartinSch am Di, 13.01.15, 18:14, insgesamt 1-mal geändert.
Borax
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Di, 13.01.15, 12:55

Kühlkörper nicht unbedingt. Aber ein Stück Blech wäre schon ratsam. Wenn es eine LED auf Star-Platine (20mm) ist, reicht diese wahrscheinlich auch. Kommt aber auch auf das Puls-Pausenverhältnis an. Wenn es sowieso gelb/orange werden soll, warum dann nicht gleich solche LEDs verwenden? Dürfte effizienter sein als eine weiße.
MartinSch
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Di, 13.01.15, 13:07

Ein Freund und ich, wollen es mal mit einer Weißen LED versuchen , er hat auch noch eine 1 Watt (genaue Werte haben wir leider nicht) auf einer "Stern-Platine"
und einen NE555 hab ich noch in meiner Sammlung.
Kannst du uns einen Schaltplan erstellen, was wir noch alles benötigen ?!
Danke
Borax
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Di, 13.01.15, 13:34

er hat auch noch eine 1 Watt (genaue Werte haben wir leider nicht)
Ok. Dann gehen wir mal von etwa 3-3.5V und 350mA aus.
und einen NE555 hab ich noch in meiner Sammlung.
Gut. Was hast Du denn an Transistoren (oder Mosfets) in Deiner Sammlung? Dann braucht Du ggf. nichts neues kaufen.
MartinSch
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Di, 13.01.15, 17:58

Hi also ich habe noch folgendes:

1x NE555N
2x ATtiny13
4x UA741CP

2x 1,5KE 22CA
2x L-HBCC 47

3x BC547
2x BC548
1x C558A
2x C549C
4x BC337 (40LE)

1x LM317T

5x 220uF 35V
1x 1000uF 6,3V
1x 47uF 10V
1x 22uF 16V
1x 100uF 16V

4x X7R-5 100N

2x 78L05

und diverse Widerstände
Borax
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Di, 13.01.15, 20:29

Ok. Leider keine Leistungstransistoren bzw. Mosfets dabei. Standard-Dioden (wie z.B. 1N4148 o.ä.) fehlen auch.
Schaltplan:
NE555_Blitzer17.png
NE555_Blitzer17.png (9.06 KiB) 11656 mal betrachtet
Strom für die LED liegt bei knapp 400mA (bei jeder Betriebsspannung zwischen 7.5V und 4.5V), Pulslänge etwa 0.02 Sekunden, Pause knapp eine Sekunde. Kannst Du natürlich auch ändern...
Der Mosfet (IRLZ 34N) kostet bei Reichelt etwa 0.5€, aber wenn Du sonst nichts dort bestellen willst, bekommst Du den auch bei ebay: http://www.ebay.de/itm/IRLZ34N-Transist ... 4854cd8492 (sonst sind die Versandkosten zu hoch). Wegen der Pin-Belegung des IRLZ 34N siehe hier: viewtopic.php?p=137375#p137375
BMK
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Mi, 14.01.15, 00:45

Sehr schöne Schaltung. Und auch gleich mit Konstantstromquelle, das verspricht konstante Blitz-Helligkeit auch bei leerer werdender Batterie.

Verbesserungsvorschlag:
Ein Kondensator (low ESR) an +D3 nach GND (also parallel zur Versorgung) sorgt dafür, dass der 0,4A Impuls nicht von der Batterie geleistet werden muss, sondern aus dem Kondensator gespeist wird. In der Pausenzeit wird der Kondensator dann wieder nachgeladen. Der mittlere Strom aus der Batterie beträgt somit 7,84 mA. Das sorgt für eine lange Betriebszeit mit einem Batteriesatz.

Weiterer Gedanke:
Der Stromimpuls von 0,4A verspricht eine Helligkeit von etwa 150 Lumen. Recht moderat. Könnte ok sein, je nach Intensitätswunsch.
Mit einer 'High-Power LED' z.B. http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... x10mm.html
könnte man den Impuls auf 3A steigern und erhält rd. 1000 Lumen. Hat was. Dadurch wird der Batterie im Schnitt ca. 60mA entnommen. Die Betriebszeit ist natürlich entsprechend geringer. Kommt jetzt auf die Anforderung an...

Gruß Bernd
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