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1

Freitag, 17. Dezember 2010, 09:24

LED Helligkeitsregelung wie realisieren?

Hallo,
ich möchte ca. 15 LED's stufenlos (gleichzeitig) in der Helligkeit regeln. Für ein einfaches Poti fließt vermutlich schon zuviel Strom. Deshalb hatte ich an einen Transistor gedacht, der an der Basis ein Poti zur Stromregelung hat. Die LED's wollte ich mit Widerständen vorher so einstellen, dass sie ca. 5V für die volle Leuchtkraft benötigen. Die Spannungsquelle steht noch nicht genau fest, es wird aber ein Steckernetzteil werden mit vermutlich irgendwas zwischen 5 und 12V. Neben den Transistoren gäbe es noch die Möglichkeit das ganze über einen regelbaren Spannungsregler zu lösen. Ich weiß aber leider nicht welche Möglichkeit die bessere ist und vor allem wie die Schaltung (mit richtigen Widerstandswerten) aufgebaut werden muss.

Vielen Dank für eure Hilfe!

mfg
Lasse
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Elektroniktommi

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2

Freitag, 17. Dezember 2010, 11:16

RE: LED Helligkeitsregelung wie realisieren?

In welchem Bereich soll die Helligkeit gesteuert werden?

bei 12V solltest Du darüber nachdenken, jeweils ein paar in Serie zu schalten, damit verringert sich der nötige Strom.
(3 Stück bei blau/weiss, 5 Stück bei gelb/rot, 4 Stück bei grün)

Nehmen wir mal an, das du weisse LEDs verwendest:

5 parallele Stränge mit 3 in Reihe, macht gesammt 100mA.
Ein BD135 als steuerbare Konstantstromquelle könnte man verwenden.

Dazu wird von E auf Masse ein Widerstand geschaltet, von Plus an C kommen die LEDs, an die Basis ein Poti, vllt. die Spannung über dem Poti noch mit einer Z-Diode stabilisiert.
»Elektroniktommi« hat folgendes Bild angehängt:
  • Konstantstrom.jpg
Die Aufschrift "NICHT BRENNBAR" ist keine Herausforderung!
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Elektroniktommi« (17. Dezember 2010, 11:17)


3

Freitag, 17. Dezember 2010, 11:53

Hallo Tommi,
danke für das Schema Bild, so in etwa hatte ich mir das auch schon vorgestellt. Etwas irritiert bin ich im Moment nur über die Anschlussweise des Potis. Wie genau wird das jetzt mit der Basis vom Transistor verschaltet? (Auf deiner Zeichnung interpretiere ich 3 Abzweigungen, nur ist mir nicht so klar, wieso eine nach links hinter die Diode geht) Ich habe jeweils 15 rote, grüne und blaue Dioden, die verschaltet werden sollen und jeder Farbstrang soll von 0 bis max. Helligkeit regelbar sein. Die untere Regelgrenze ist somit die Schwellspannung der LEDs.

Ein Problem habe ich aber noch: Wie errechne ich die Widerstandswerte für die Basis in Abhängigkeit von der Ausgangsstromstärke? Ich habe bei Conrad schon in verschiedene Datenblätter geschaut, aber da waren die Widerstandsangaben für einen bestimmten Strom einfach gewählt. Als Spannungsabfall nehme ich mal ca. 1,5V an am Transistor. Sollte bei einem Steckernetzteil ein weiterer Festspannungsregler eingeplant werden, um eine zu hohe Leerlaufspannung zu vermeiden?

mfg
Lasse
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Elektroniktommi

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4

Freitag, 17. Dezember 2010, 12:47

Die Z-Diode stabilisiert die Spannung am Poti, das Poti wirkt als Spannungsteiler mit dem Schleifer auf die Basis des Transistors.
Je nach Ausgangsspannung des Transistors fließt ein Strom über den Widerstand am Emitter, damit auch durch die LEDs (bis auf den kleinen Teil, der durch die Basis fließt).

Vorteil: Helligkeit unabhängig von der Eingangsspannung, die Z-Dioden/Poti/Transistorkombination ist eine Konstantspannungsschaltung, die die Spannung über dem Widerstand konstant hält.
Über R nach U=R*I ein ebenfalls konstanter Strom.
Die Spannung an der Basis lässt sich einstellen, damit die Spannung über R und gleichzeitig der Strom.

Vieleicht sollte in jedem der 5 LED Stränge noch ein kleiner Widerstand geschaltet werden um die Toleranzen der LEDs auszugleichen.
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Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von »Elektroniktommi« (17. Dezember 2010, 12:52)


Space

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5

Freitag, 17. Dezember 2010, 17:59

Eine Anmerkung:

LEDs in Reihe schalten ist nicht unproblematisch. Die Flussspannung der LED vergrößert sich (je nach Typ) bei Erwärmung.

Das bedeutet, dass eine LED in der Kette rasch heller wird als die anderen und schliesslich verstirbt. :angel:
Gruß

Thomas

6

Samstag, 18. Dezember 2010, 02:13

Naja - nicht so ganz!
Die Reihenschaltung ist absolut unproblematisch, da durch alle LEDs der gleiche Strom fließt. Selbst LEDs mit ganz unterschiedlichen Uf (z.B. rote mit Uf= 2V und blaue mit Uf = 3,5V) kann man getrost in Serie schalten, ohne daß es zu ungleicher Belastung kommt.

Jedoch bei Parallelschaltung (direkt, ohne Widerstände) führen unterschiedliche Uf zu ungleichmäßiger Verteilung des Stroms (z.B. rote und blaue LED parallel: praktisch der gesamte Strom fließt durch die rote LED, die blaue bleibt dunkel). Bei Erwärmung verringert sich Uf in der Regel, was dann auch beil LEDs vom gleichen Typ durch noch mehr Strom zu mehr Wärme und dadurch wiederum zur Vergrößerung des Ungleichgewichtes beiträgt.

Grüße,

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (18. Dezember 2010, 02:15)


7

Samstag, 18. Dezember 2010, 12:04

Hallo,
danke für die Hinweise bzgl. der Reihenschaltung. Wie muss ich das Poti und den Widerstand links über der Z-Diode dimensionieren? Da blicke ich leider nicht so ganz durch. Mit R=U/I kann man da bestimmt auch rechnen, aber ich weiß ja nicht genau bei welchem Strom durch die Basis der Transistor komplett durchschaltet.... Oder steht das in den Datenblättern drin?

mfg
Lasse
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8

Samstag, 18. Dezember 2010, 13:25

Hallo Lasse,

rechnet man mit idealisierten Bauteilen, d.h. Transistor mit unendlich großer Stromverstärkung, Spannung an der Z-Diode immer Uz (unabhängig vom Strom), sind die Widerstandswerte links vom Transistor eigentlich egal. Der Strom durch die LED wird dann nur vom Wert des Emitterwiderstands, der Spannung Uz und der Einstellung des Potis bestimmt. Dann würde man die Widerstandswerte hoch wählen, um möglichst wenig unnötige Verluste zu haben.
In der Realität muß aber ein genügend hoher Basis-Strom fließen, wieviel, hängt vom Strom durch die LEDs und vom Verstärkungsfaktor des Transistors ab. Durch die Z-Diode muß in der Realität auch ein gewisser Strom fließen, damit die Spannung einigermaßen dem aufgedruckten Wert entspricht.
Für die Praxis gehe ich mal von den folgenden Werten aus:
15 LEDs (If=20mA) in 3s5p-Schaltung: IC(Transistor)= dadurch max.100mA. Versorgung: 12V.
Transistor hat einen Verstärkungsfaktor deutlich über 100 (z.B. BC337-40), damit liegt der Basistrom unter 1mA - den vernachlässigen wir dann mal großzügig bei der weiteren Rechnung, unter der Vorraussetzung, daß der Strom durch den Spannungsteiler links deutlich über 1mA liegt. Ein vernünftiger Wert für die Z-Diode ist z.B. 3,3V, mit etwa Iz =10mA dürften wir richtig liegen. Für's Poti nehmen wir mal 1kOhm, macht 3,3 mA (bei gegebenen Uz), also sollen durch den Widerstand links oben 13,3 mA fließen. Nach Herrn Ohm und Adam Riese sind das (12V-3,3V)/13,3 mA = 654 Ohm. Weils nicht so genau drauf ankommt können wir 560 Ohm oder 680 Ohm nehmen.
Nun brauchen wir noch den Wert des Basis-Widerstands:
Bei maximaler Basisspannung (= 3,3V) sollen 100mA durch den Transistor fließen. Die Spannung an (E) liegt um die B-E Diodenspannung niedriger, wir rechnen also 3,3v - 0,7V = 2,6V. Der Widerstand müsste dann also 26 Ohm haben, also wird da ein 27 Ohm Widerstand eingebaut.

Grüße,

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (18. Dezember 2010, 13:32)


9

Samstag, 18. Dezember 2010, 15:15

Hallo,
wenn ich die Ausführungen richtig verstanden habe, dann sollte das so korrekt sein?

Danke für die Hilfe an alle beteiligten!

mfg
Lasse

P.S. Das Ergebnis zeige ich euch dann wenn es fertig ist ;)
»Lasse« hat folgendes Bild angehängt:
  • led_dimmung.jpg
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10

Sonntag, 19. Dezember 2010, 03:40

Hallo,
also irgendwie bin ich zu blöd dazu das auf dem Steckbrett zusammenzustecken. Wenn ich nur Kollektor und Emitter (in Reihe die LED mit Vorwiderstand) verschaltet habe, dann darf die LED doch eigentlich nicht leuchten oder? Bei mir leuchtet sie aber. Erst als ich das Poti auf die Basis geschaltet habe (Ohne die Spannungsteiler Schaltung und Z-Diode), war die LED gedimmt. Allerdings ist der Transistor extrem heiß geworden und mir wohl jetzt abgeraucht. Allerdings ist die max. Helligkeit nicht so gewesen, wie ohne Poti. Die Basis befindet sich doch in der Mitte des Transistors oder? (es steht zwar so im Datenblatt drin, aber nach diesen Erkenntnissen, kann ich mir das gerade nicht so wirklich vorstellen)

Als ich die Schaltung wie auf der Skizze aufgebaut hatte (jedenfalls hatte ich denke ich keinen Fehler mehr drin am Ende), lies sich die Helligkeit der LED etwas regeln, aber alles andere als linear (eher wie eine Parabel) und zu keinem Zeitpunkt auf Null....

mfg
Lasse
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blmpf

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11

Sonntag, 19. Dezember 2010, 09:06

ich verwende zur helligkeitsregelung einfach einen bürstenregler (mit passendem vorwiderstand)!
funktioniert einwandfrei auf dem drehregler der mx16

12

Sonntag, 19. Dezember 2010, 11:43

Die LED Ketten direkt parallel zu schalten halte ich für keine gute Idee.

Ich hatte mal so eine fertige Infrarot Tonübertragung , die so einen Sender hatte.

Alle halbe jahre war da wieder so eine LED Kette kaputt ( Untersbrechungen und Kurzschlüsse bei einzelnen LED's ) .
Nachdem ich in die einzelnen Reihenschaltungen Widerstände reingebastelt hatte, war das Problem beseitigt.

In jeden Strang gehört meiner Meinung nach noch ein Widerstand mit rein.
40...100 Ohm sollten reichen um die Strome der einzelnen Ketten etwas anzugleichen.

Für die Konstatstromquelle könnte man auch einen einstellbaren Spannungsregler, wie z.B. den LM317 verwenden. Der Nachteil ist, das der eine etwas höhere Referenzspannung ( weiß den wert jetzt nicht genau, liegt aber so um die 1,5V ) hat, als wie man das mit einem Transistor machen kann.

Die LED Ketten könnten dabei vor den In Eingang geschaltet werden, da der Strom ja an In und Out der gleiche ist.
Da der LM 317 keinen Massebezug hat gehts aber auch nach dem Strom- Einstellwiderstand gegen GND.

Elektroniktommi

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13

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:06

Welcher Transistor wurde verwendet?

Manche Transistoren haben auch die Folge B-C-E statt C-B-E.
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14

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:07

Zitat

Original von wkrug
Die LED Ketten direkt parallel zu schalten halte ich für keine gute Idee.



Zitat

Vieleicht sollte in jedem der 5 LED Stränge noch ein kleiner Widerstand geschaltet werden um die Toleranzen der LEDs auszugleichen.
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Chilikakaoexperte

15

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:23

Hallo Tommi,
ich habe einen BC337 verwendet.(http://www.datasheetcatalog.org/datashee…child/BC337.pdf oder http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/50/128247_DS.pdf). Laut dem Datenblatt hat der aber ganz normal die Basis in der Mitte...

Ich werde die Schaltung jetzt noch einmal genau überprüfen und neu aufbauen, vielleicht war es gestern Abend auch einfach zu spät...

mfg
Lasse
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16

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:23

Hallo Lasse,

Zitat

Original von Lasse
Die Basis befindet sich doch in der Mitte des Transistors oder?


richtig, B ist der mittlere Pin. Hast Du vielleicht E und C vertauscht? Obwohl ich meine, selbst dann dürfte mit offenem B-Pin kein Strom fließen.
Etwas seltsam finde ich auch, daß der Transistor heiß geworden ist. Selbst bei roten LEDs (Uf ca. 2V) und 100mA dürfte die Verlustleistung am Transistor nur bei 330 mW liegen - das wäre völlig unkritisch. Oder hast Du bei Deiner Testschaltung nur eine LED statt drei in Serie geschaltet? Damit würde natürlich die Spannung und demnach die Verlustleistung am Transistor deutlich ansteigen!

Und in der Tat ist ein Widerstand (27 Ohm sollten reichen, wenn alle LEDs die gleichen sind, wovon ich mal ausgehe) für jede der 3er-Gruppen ratsam. Bevor Du es entgültig zusammenlötest, solltest Du Dir ggf. nochmal die genaue Durchflussspannung deiner LEDs bei Nennstrom angucken. Bei weißen oder blauen LEDs könnte die Betriebsspannung evtl. schon zu gering sein, um die volle Helligkeit zu erreichen. Ggf. müsste man etwas modifizieren, z.B. die maximale Basisspannung verkleinern und dann natürlich auch den Emitter-Widerstand, um wieder auf die 100mA zu kommen.

Grüße,

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (19. Dezember 2010, 13:31)


17

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:27

Hallo Thomas,
ich habe im Moment nur eine grüne LED mit einem entsprechend passenden Vorwiderstand für 12V zum Testen. Da es später auf RGB LEDs hinausläuft und jede Farbe getrennt angesteuert wird dachte ich ich teste lieber vorher die einfachere Möglichkeit... Außerdem ist es günstiger falls die LED kaputt geht.

Nach meinem Verständnis wäre es so, dass wenn ich E und C vertausche der Transistor sperren müsste und selbst wenn ich bei B was anlege nicht öffnen dürfte...

mfg
Lasse
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18

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:43

Zitat

Original von Lasse
Hallo Thomas,
ich habe im Moment nur eine grüne LED mit einem entsprechend passenden Vorwiderstand für 12V zum Testen.

Das erklärt zwar das seltsame Stellverhalten (d.h. "Dimmen" lässt sich nur etwas in einem kleinen Bereich kurz vor "aus"), aber nicht, daß der Transistor heiß wird.
Wir haben es ja hier mit einer Konstantstromquelle zu tun, und mit dem Poti stellst Du den Strom ein. Wenn Du aber mit dem Poti einen höheren Strom einstellst, als durch die LED mit Vorwiderstand bei voller Spannung fließen kann, macht der Transistor einfach nur ganz auf - da ändert sich dann nix mehr beim Drehen am Poti.

Zitat


Nach meinem Verständnis wäre es so, dass wenn ich E und C vertausche der Transistor sperren müsste und selbst wenn ich bei B was anlege nicht öffnen dürfte...

das ist richtig - der Transistor müsste, soviel ich weiß, sogar falsch herum funktionieren, hat dann aber nur einen bescheidenen Stromverstärkungsfaktor.

Thomas

Elektroniktommi

RCLine User

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19

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:45

Manche Transistoren "brechen durch" wenn E und C vertauscht worden sind (nehmen aber normal keinen Schaden).
Aber, je nach Spannung, passiert es je nach Transistortyp früher oder später.
12V könnte für den BC337 schon reichen.

Einfacher LED-Blitzer:
»Elektroniktommi« hat folgendes Bild angehängt:
  • LED Blitzer.jpg
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Chilikakaoexperte

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Elektroniktommi« (19. Dezember 2010, 13:54)


20

Sonntag, 19. Dezember 2010, 13:55

Aus dem Datenblatt "Emitter-Base Breakdown Voltage = 5V"
Das wird's wohl sein...