Konstantstromquelle fuer Einzel-LED

[Martin Trautmann]

Hallo,

was ist denn der Stand der Technik fuer eine Konstantstromquelle, um
eine superhelle Einzel-LED anzusteuern

.... mit den ueblichen Verdaechtigen:

- hoher Wirkungsgrad
- niedriger Preis
- Praxistauglichkeit
+ einschalten
+ ausschalten
+ Ueberspannung
+ Unterspannung
+ Ueberlast
+ Temperatur
...


http://www.hoehlenfunk.de/MenuLicht/TauchLED/LED_Schaltung.jpg ist eine
nette Schaltung mit 12 V fuer etliche LEDs.

http://www.led-shop24.de/pi-1943775498.htm?categoryId=8 zeigt
unterschiedliche Step-Up-Wandler mit Wirkungsgraden nahe 90 %.

Ich suche aber eher die Anwendung fuer
- eine Einzel-LED
- Batterieversorung - je kleiner, desto besser, aber
bis 9V-Block-Groesse ok
- beispielsweise LED 3 V, 20 mA

Vermutlich eignet sich dafuer eher etwas in der Art von
http://www.led-shop24.de/pd1075245524.htm
(U_in = U_out + 2.5 V, U_in < U_out + 14 V, U_in < 30 V)
Aber die technischen Daten dafuer sind ansonsten unbekannt.
Kennt jemand diese Schaltung und deren Wirkungsgrad?

Schoenen Gruss
Martin

 

[Georg Meister]

Vermutlich eignet sich dafuer eher etwas in der Art von
http://www.led-shop24.de/pd1075245524.htm
(U_in = U_out + 2.5 V, U_in < U_out + 14 V, U_in < 30 V)
Aber die technischen Daten dafuer sind ansonsten unbekannt.
Kennt jemand diese Schaltung und deren Wirkungsgrad?

Das ist ein einfacher Linearregler. Schlechter Wirkungsgrad.

Georg

 

[Georg Meister]

was ist denn der Stand der Technik fuer eine Konstantstromquelle, um
eine superhelle Einzel-LED anzusteuern

... mit den ueblichen Verdaechtigen:

- hoher Wirkungsgrad
- niedriger Preis
- Praxistauglichkeit
+ einschalten
+ ausschalten
+ Ueberspannung
+ Unterspannung
+ Ueberlast
+ Temperatur
...

Guter Wirkungsgrad -> Schaltregler, klein -> integriert

Siehe z.B. www.maxim-ic-com white led driver

Georg

 

[Martin Trautmann]

On Thu, 19 Aug 2004 16:00:07 +0200, Georg Meister wrote:

Guter Wirkungsgrad -> Schaltregler, klein -> integriert

Siehe z.B. www.maxim-ic-com white led driver

uff, die Auswahl ist reichlich - und auch etwas unuebersichtlich. Viele
Produkte zielen ja auf Mehrfach-Cluster ab, entweder parallel oder
seriell.

Ich werde mir mal den MAX1986 u.a. ansehen (U_in 2.7..5.5 V, I_out 100 mA,
1000 kHz). Der MAX1848 mit I_out 20 mA passt vielleicht noch besser,
will aber eher eine Serienschaltung mehrerer LEDs am Ausgang.
Der MAX1605 haette genau die typischen U_in 0.8..28 V, I_out 20 mA,
U_out 1.25..28 V. Aber wohl keine Konstantstromregelung und Wirkungsgrad
eher 75 %...

.... oder hast du konkrete Produkterfahrung/-empfehlung?

Fuer eine Einzel-LED haette ich eher Stromspiegel/Konstantstromquelle
und Eingangsspannung > Ausgangsspannung erwartet.


Tatsaechlich verwundert mich, dass es da noch nicht mehr suberhelle LEDs
mit integrierter Konstantstromversorgung und beliebiger Eingangsspannung
3-12V gibt.

Schoenen Gruss
Martin

 

[Georg Meister]

Siehe z.B. www.maxim-ic-com white led driver

uff, die Auswahl ist reichlich - und auch etwas unuebersichtlich. Viele
Produkte zielen ja auf Mehrfach-Cluster ab, entweder parallel oder
seriell.

Ich werde mir mal den MAX1986 u.a. ansehen (U_in 2.7..5.5 V, I_out 100 mA,
1000 kHz). Der MAX1848 mit I_out 20 mA passt vielleicht noch besser,
will aber eher eine Serienschaltung mehrerer LEDs am Ausgang.
Der MAX1605 haette genau die typischen U_in 0.8..28 V, I_out 20 mA,
U_out 1.25..28 V. Aber wohl keine Konstantstromregelung und Wirkungsgrad
eher 75 %...

... oder hast du konkrete Produkterfahrung/-empfehlung?

Leider nein.

Aber schau vielleicht auch mal die üblichen Distributoren durch, ob sie was
davon haben. Du bekommst sonst Probleme, falls deine benötigte Menge
zwischen 6 und 999 liegt.

Fuer eine Einzel-LED haette ich eher Stromspiegel/Konstantstromquelle
und Eingangsspannung > Ausgangsspannung erwartet.


Tatsaechlich verwundert mich, dass es da noch nicht mehr suberhelle LEDs
mit integrierter Konstantstromversorgung und beliebiger Eingangsspannung
3-12V gibt.

Schoenen Gruss
Martin

 

[MaWin]

Martin Trautmann <t-use@gmx.net> schrieb im Beitrag <slrnci9a9u.i88.t-use@ID-685.user.individual.de>...

was ist denn der Stand der Technik fuer eine Konstantstromquelle, um
eine superhelle Einzel-LED anzusteuern

www.LumiLEDs-lighting.com sagt fuer seine Luxeon Star LEDs

in Application Brief AB11 LuxeonStarSampleInformation:
16 Ohm/2W Vorwiderstand.

Die
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
nennt eine Reihe von verwendbaren Schaltreglern, vor allem
wenn die Batteriespannung kleiner als die LED-Spannung ist.

Der LT1073 nach Datenblattschaltung "9V to 3V Step-Down Converter",
bloss mit der LED an Stelle von 536k Widerstands und eines 10 Ohm
Widerstands (bei 20mA LED) an Stelle des 40,2k Widerstands waere
ein effektiver Step-Down Stromschaltregler, viel besser als der
viel billigere MC34063.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Martin Trautmann]

On 19 Aug 2004 17:20:19 GMT, MaWin wrote:

Martin Trautmann <t-use@gmx.net> schrieb im Beitrag <slrnci9a9u.i88.t-use@ID-685.user.individual.de>...

was ist denn der Stand der Technik fuer eine Konstantstromquelle, um
eine superhelle Einzel-LED anzusteuern

www.LumiLEDs-lighting.com sagt fuer seine Luxeon Star LEDs
in Application Brief AB11 LuxeonStarSampleInformation:
16 Ohm/2W Vorwiderstand.

du meinst vermutlich http://www.lumileds.com/ ?

Die haben dort aber auch die Typen Luxeon Star mit 350 mA und Luxeon
Emitter mit 100 mA, weiss 3.42 V. Was sie mit den nicht erklaerten
Abkuerzungen "Vf-bin E-G" und "Vf-bin H-L" wohl meinen?

Klingt jedenfalls nicht ueberragend dokumentiert und hat nur einfach
dimensionierte Vorwiderstaende, die 50 bis 66 Prozent fressen (16 Ohm, 2
W an 9 V -> 5.6 V/1.96 Watt am Vorwiderstand; Betriebsdauer mit 200
mAh-Block: keine halbe Stunde).

Ich wollte hier weniger maximale Helligkeit, als maximale Leuchtdauer.
Daher auch eher einen 20mA-Typ, oder max. 100 mA an 3.6V-Quelle (z.B. 3
Micro-Akkus)

Die de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
nennt eine Reihe von verwendbaren Schaltreglern, vor allem wenn die
Batteriespannung kleiner als die LED-Spannung ist.

Danke, die werde ich mir mal ansehen.

F.8. LEDs von 2001-04 sollte bei der Gelegenheit vielleicht mal
ueberarbeitet werden. "Dadurch kann eine LED nicht spürbar warm werden"
ist nicht mehr ganz aktuell ;-)

Der LT1073 nach Datenblattschaltung "9V to 3V Step-Down Converter",
bloss mit der LED an Stelle von 536k Widerstands und eines 10 Ohm
Widerstands (bei 20mA LED) an Stelle des 40,2k Widerstands waere ein
effektiver Step-Down Stromschaltregler, viel besser als der viel
billigere MC34063.

Da stimmt der Kommentar zum Preis: 5 EUR ist erstaunlich hoch. Ich
werd's mal mit dem LT1173 vergleichen. Reichen hier eigentlich die
kleinen SMCC-Drosselspulen (Fastron, Ferrit- & Phenolhazkerne, ca. 500
mA), oder merkt man da schon Guete-Unterschiede durch
Saettigungseffekte?

Schoenen Gruss
Martin

 

[Markus Imhof]

Martin Trautmann wrote:

On 19 Aug 2004 17:20:19 GMT, MaWin wrote:
Martin Trautmann <t-use@gmx.net> schrieb im Beitrag
slrnci9a9u.i88.t-use@ID-685.user.individual.de>...

was ist denn der Stand der Technik fuer eine Konstantstromquelle, um
eine superhelle Einzel-LED anzusteuern

www.LumiLEDs-lighting.com sagt fuer seine Luxeon Star LEDs
in Application Brief AB11 LuxeonStarSampleInformation:
16 Ohm/2W Vorwiderstand.

du meinst vermutlich http://www.lumileds.com/ ?

Die haben dort aber auch die Typen Luxeon Star mit 350 mA und Luxeon
Emitter mit 100 mA, weiss 3.42 V. Was sie mit den nicht erklaerten
Abkuerzungen "Vf-bin E-G" und "Vf-bin H-L" wohl meinen?

Bei lumileds.com ist das in einem der Tech Specs erklärt. Kurz gesagt
werden die LEDs sowohl nach Lichtausbeute bei definiertem Strom als auch
nach Spannungsabfall bei definierten Strom selektiert/markiert. Vf bin
E-G sind dann halt die mit dem niedrigeren Spannungsabfall, H-L die mit
dem höheren.

Gruß
Markus

 

[MaWin]

Martin Trautmann <t-use@gmx.net> schrieb im Beitrag <slrncibd7j.j59.t-use@ID-685.user.individual.de>...

du meinst vermutlich http://www.lumileds.com/ ?

www.lumiledslighting.com ohne Bindestrich. Sind dieselben.

Was sie mit den nicht erklaerten Abkuerzungen

Wieso nicht erklaert ? Vf = forward Voltage drop = Betriebsspannungsbedarf,

"Vf-bin E-G" und "Vf-bin H-L" wohl meinen?

bin E-G = Sortierkasten E-G, also die mit niedrierem formward Voltage drop.

werd's mal mit dem LT1173 vergleichen.

Hoehre Feedback-Spannung, mehr Verluste.

Reichen hier eigentlich die kleinen SMCC-Drosselspulen (Fastron, Ferrit-
& Phenolhazkerne, ca. 500 mA),

Ja.

oder merkt man da schon Guete-Unterschiede durch Saettigungseffekte?

Nicht wichtig, der Forward-Drop am Schalttransi des Schaltreglers

ist der wesentliche Verlust hier.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Dieter Wiedmann]

Martin Trautmann schrieb:

Da stimmt der Kommentar zum Preis: 5 EUR ist erstaunlich hoch. Ich
werd's mal mit dem LT1173 vergleichen.

Der LT1173 hat einen wesentlichen Nachteil für deinen Anwendung: die
interne Referenzspannung beträgt 1,24V (anstatt 0,25V beim LT1073), du
verbrätst also schon 25% der Ausgangsleistung am Shunt.

Reichen hier eigentlich die
kleinen SMCC-Drosselspulen (Fastron, Ferrit- & Phenolhazkerne, ca. 500
mA), oder merkt man da schon Guete-Unterschiede durch
Saettigungseffekte?

Bei den paar kHz kann man die schon verwenden, die schlechtere Güte
kommt aber durch den ohmschen Widerstand der Wicklung. Besser (auch
bzgl. EMV) sind schon Trommelkerne, hier bietet sich aber ein
selbstbewickelter Eisenpulverkern an.


Gruß Dieter

 

[Martin Trautmann]

On 20 Aug 2004 09:58:51 GMT, MaWin wrote:

Martin Trautmann <t-use@gmx.net> schrieb im Beitrag <slrncibd7j.j59.t-use@ID-685.user.individual.de>...

du meinst vermutlich http://www.lumileds.com/ ?

www.lumiledslighting.com ohne Bindestrich. Sind dieselben.

ok, von mir aus auch www.luxeon.com selbst - funktioniert ja alles,
solange man keine Bindestrich reinmogelt.

Was sie mit den nicht erklaerten Abkuerzungen

Wieso nicht erklaert ? Vf = forward Voltage drop = Betriebsspannungsbedarf,

ok, nachvollziehbar. In AB12 wird's ja auch so erwaehnt. Aber was Vfbin
E-G nun tatsaechlich ist, das kann ich auch aus der nachfolgenden
Tabelle nicht entnehmen, wo einzelne V_F zwischen 2.85 V und 3.42 V
genannt werden (sic: dort heisst's <subscript>F</> statt f).

"Vf-bin E-G" und "Vf-bin H-L" wohl meinen?

bin E-G = Sortierkasten E-G, also die mit niedrierem formward Voltage drop.

bin ist also keine Abkuerzung, sondern bezeichnet tatsaechlich den
Sortierkasten. Stehen die Toleranzen selbst irgendwo?

"Every LED used in Luxeon Power Light Sources is measured for flux,
color, and forward voltage and placed in a bin with given tolerances.
The test current for all LEDs is 350mA."

werd's mal mit dem LT1173 vergleichen.

Hoehre Feedback-Spannung, mehr Verluste.

ok, also doch ungeeignet. Dann muss ich also nochmals genau LT und MAX
vergleichen. LT sieht jedenfalls schon mal gut aus.

Besten Dank,
Martin

 

[Martin Trautmann]

On Fri, 20 Aug 2004 12:12:44 +0200, Dieter Wiedmann wrote:

Martin Trautmann schrieb:

Da stimmt der Kommentar zum Preis: 5 EUR ist erstaunlich hoch. Ich
werd's mal mit dem LT1173 vergleichen.

Der LT1173 hat einen wesentlichen Nachteil für deinen Anwendung: die
interne Referenzspannung beträgt 1,24V (anstatt 0,25V beim LT1073), du
verbrätst also schon 25% der Ausgangsleistung am Shunt.

Danke, den kann ich also aus'bin'nen,

Reichen hier eigentlich die
kleinen SMCC-Drosselspulen (Fastron, Ferrit- & Phenolhazkerne, ca. 500
mA), oder merkt man da schon Guete-Unterschiede durch
Saettigungseffekte?

Bei den paar kHz kann man die schon verwenden, die schlechtere Güte
kommt aber durch den ohmschen Widerstand der Wicklung. Besser (auch
bzgl. EMV) sind schon Trommelkerne, hier bietet sich aber ein
selbstbewickelter Eisenpulverkern an.

Hm - ich habe zwar die theoretischen Grundlagen, mir Induktivitaet und
Guete zusammenzureimen. Aber wie Theorie, Praxis (fitting parameter) und
Dimensionierung (bei Entstoerfiltern oder variablen Lasten)
zusammenhaengen, das blieb mir bisher immer schleierhaft.

Schoenen Gruss
Martin

 

[Dr Engelbert Buxbaum]

Martin Trautmann wrote:

Ich suche aber eher die Anwendung fuer
- eine Einzel-LED
- Batterieversorung - je kleiner, desto besser, aber
bis 9V-Block-Groesse ok
- beispielsweise LED 3 V, 20 mA

Wenn's ganz einfach sein soll, reicht ein simpler FET-Transistor
(BF245), der durch diese Schaltung fließende Strom ist unabhängig von
der Spannung im Bereich Diodendurchlassspannung+1V bis zur maximal
zulässigen Betriebsspannung des Transistors, 30 V:

o +4..30V
|
| |
|---
| BF245(A/B/C)
|-->|---
| | |
|______|
|
|
-----
\ / --->
LED \ / --->
-----
|
|
|
--- Gnd

Dabei hängt der Strom vom Transistortyp ab, BF245A ca 10 mA, BF245C ca
18 mA. Ich vermute daß die käuflichen LEDs für variable
Versorgungsspannung nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten.

Der Wirkungsgrad hängt wie bei jedem variablen Wiederstand von der zu
verbratenden Spannungsdifferenz ab, man würde so eine Schaltung also
lieber bei 4 als bei 30 V verwenden. Aber einfacher geht's nimmer.

 

[Rolf Bombach]

Dr Engelbert Buxbaum wrote:

Wenn's ganz einfach sein soll, reicht ein simpler FET-Transistor
(BF245), der durch diese Schaltung fließende Strom ist unabhängig von
der Spannung im Bereich Diodendurchlassspannung+1V bis zur maximal
zulässigen Betriebsspannung des Transistors, 30 V:

Beim BF245C: 1V, 10mA; 2V 14mA; 4V, 16mA; dann anschleichend
an 17mA. Sicher, von Auge wird man keinen Helligkeitsunterschied
sehen, aber als Spannungsunabhängig würd ich erst den Bereich
oberhalb 5V ansehen. Mit der maximalen Verlustleistung von 300mW
dürften nicht mehr als etwa 18V am Transi anliegen. Bessere
Stromkonstanz hätte man mit zusätzlichem Sourcewiderstand, aber
dann geht noch mehr Spannung futsch.

Dabei hängt der Strom vom Transistortyp ab, BF245A ca 10 mA, BF245C ca
18 mA.

Der BF245A eher nur 4mA, B dann 10 usw.

Ich vermute daß die käuflichen LEDs für variable
Versorgungsspannung nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten.

Ich hoffe es ;-), ich hab die Biester auch schon als
"Konstanstromquelle mit eingebauter Funktionskontrolle"
in Netzgeräten und dergleichen verwendet, war jedenfalls
viel besser als Widerstand, etwa bezüglich Brumm. Aber
die besagte FET-Einfachstanwendung hat mich da auch
schon mal gerettet.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Joerg]

Hallo Rolf,

Dabei hängt der Strom vom Transistortyp ab, BF245A ca 10 mA, BF245C ca
18 mA.

Er haengt auch von der Produktionscharge ab. Ich wuerde FETs nicht als

simple Konstantstromquelle einsetzen. Zum Basteln vielleicht ok, aber
nicht wenn es in Serie gehen soll. Es kann vorkommen, dass die naechste
Lieferung 50% oder mehr abweicht. Es geht ja auch mit Bipolartransistor
plus Widerstand.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Rolf Bombach]

Joerg wrote:

Hallo Rolf,

Dabei hängt der Strom vom Transistortyp ab, BF245A ca 10 mA, BF245C ca
18 mA.

Er haengt auch von der Produktionscharge ab. Ich wuerde FETs nicht als
simple Konstantstromquelle einsetzen. Zum Basteln vielleicht ok, aber
nicht wenn es in Serie gehen soll. Es kann vorkommen, dass die naechste
Lieferung 50% oder mehr abweicht. Es geht ja auch mit Bipolartransistor
plus Widerstand.

Full ACK. Die ABC-Einteilung ist naheliegenderweise so, dass
jeder produzierte Transi in eine Schublade passt ;-). FET+
Widerstand ist schon mal nicht schlecht, wenn es auf _konstanten_
Strom ankommt, hoher Ri also, und weniger auf die absolute
Höhe des Stroms. Und man hat gleich einen Zweipol. Bei
BJT braucht man meist dann doch 3 Widerstände und einen
zusätzlichen Anschluss oder gar 2. Plus stabile Spannungsquelle.
Plus Gedankenarbeit zum Temperaturgang, allerdings braucht's
den immer ;-). Diese Konstantstrom-Dioden (wahrscheinlich
ist da eh ein FET drin) hab ich merkwürdigerweise noch nie
gebraucht und nur sehr selten in Geräten angetroffen.
Am ehesten kommt so was noch in Opamps und Regler-ICs vor, als
Starthilfe für die Stromquellen ;-).

--
mfg Rolf Bombach

 

[Joerg]

Hallo Rolf,

Full ACK. Die ABC-Einteilung ist naheliegenderweise so, dass
jeder produzierte Transi in eine Schublade passt ;-).

IDSS: 245A 2-6.5mA, 245B 6-15mA 245C 12-25mA.
Ziemlich breite Schubladen. Das wuerde bei mir nicht in Produktion gehen
bzw. ich wuerde die ECO nicht unterschreiben. Das laeuft bei mir nur
bipolar.

Diese Konstantstrom-Dioden (wahrscheinlich ist da eh ein FET drin) hab
ich merkwürdigerweise noch nie
gebraucht und nur sehr selten in Geräten angetroffen.

Ist einer drin. Die Dinger sind zumindest im Westen ziemlich verpoent.
Nicht nur wegen der Technologie, auch weil man bipolar einen schoenen
Stromspiegel fuer fuenf bis acht Cents hinbekommt.

Am ehesten kommt so was noch in Opamps und Regler-ICs vor, als
Starthilfe für die Stromquellen ;-).

Im Fall besserer Praezision baue ich meist etwas um den LMV431 herum und
dann bleibt alles noch unter 25 Cents.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Rolf Bombach]

Joerg wrote:

Am ehesten kommt so was noch in Opamps und Regler-ICs vor, als
Starthilfe für die Stromquellen ;-).

Im Fall besserer Praezision baue ich meist etwas um den LMV431 herum und
dann bleibt alles noch unter 25 Cents.

Ich meinte, im IC selber drin. Danke für Tip mit MVV431, muss
ich mir mal ansehen. Ist das so der Nachfolger von TL430?
Mit denen hatte ich manchmal was realisiert, fand ich
praktisch, mir wär aber, als wären hier diese Teile
nie richtig populär geworden.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Joerg]

Hallo Rolf,

Ich meinte, im IC selber drin. Danke für Tip mit MVV431, muss
ich mir mal ansehen. Ist das so der Nachfolger von TL430?
Mit denen hatte ich manchmal was realisiert, fand ich
praktisch, mir wär aber, als wären hier diese Teile
nie richtig populär geworden.

Ein Nachfolger vom 431, aber mit wesentlich verringerter Stromaufnahme.
Mich beeindruckt immer der Preis, ich weiss nicht wie die das fuer um
die 15 Cents hinbekomen.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Martin Trautmann]

On Mon, 13 Sep 2004 20:52:35 GMT, Joerg wrote:

Hallo Rolf,

Ich meinte, im IC selber drin. Danke für Tip mit MVV431, muss
ich mir mal ansehen. Ist das so der Nachfolger von TL430?
Mit denen hatte ich manchmal was realisiert, fand ich
praktisch, mir wär aber, als wären hier diese Teile
nie richtig populär geworden.

Ein Nachfolger vom 431, aber mit wesentlich verringerter Stromaufnahme.
Mich beeindruckt immer der Preis, ich weiss nicht wie die das fuer um
die 15 Cents hinbekomen.

Entspricht der LMV431 dann auch dem TL431? Wie hoch wird denn der
Wirkungsgrad etwa werden - vermutlich hast du den 431 als Referenz an
der Basis, Shunt am Emitter?

V_bat
| v i_out
[ ] |
| / C
+----| B
| \ E
4 |_ |
3 ^|-----+
1 | |
| [ ] R_S
| |
+---+--+
|
===

mit i_out = V_ref/R_S

Schoenen Gruss
Martin