erstellt  24.04.2016
Blaulicht
Ein kleines Blaulicht mit Leistungs Led.
Die zwei Widerstände parallel ersetzen einen 5 Ohm Widerstand da kein passender 5 Ohm Widerstand vorhanden war.
Weil immer nur eine Led aktiv ist, können alle Leds über einen Vorwiderstand gespeist werden.
Bei einem LED-Strom von 389 mA und einer Spannung von 3,11 Volt ergibt sich eine Leistung von 1,2 Watt.




BC547 Datenblatt
Die Ausgangspins des Atmega verkraften nur maximal 40 mA , deshalb muss jeder Ausgang mit einen NPN Transistor versehen werden.
Die Transistoren können maximal 200 mA vertragen, aber auch kurzzeitig mehr wenn sie nicht dauerhaft beansprucht werden.

Eine kleine Änderung ,weil die Impulsbelastung relativ groß ist musste ich noch Kondensatoren einsetzen um zum
einen das Schwingen (C2 )des Spannungsregler zu verhindern, und zum anderen die Versorgungsspannung zu Puffern (C1).



Um die Lichtleistung zu erhöhen tausche ich die 1 Watt Led's gegen 3 Watt Leds aus die ca 700 mA benötigen,
leider war es nicht möglich diese 700mA der Schaltung zu entnehmen weil die Spannung von 5 Volt einfach zu gering war.
Durch den höheren Strom der Led fallen jetzt am Transistor wenn er geschlossen ist an der Kollektor - Emitter Strecke
1 Volt ab, somit bleiben nur noch 4 Volt übrig.
Davon fällt noch ein Teil an den Widerständen ab,  also werden erst einmal die Widerstände entfernt.
Damit erhöht sich die Spannung der Led auf 3,4 Volt bei einem Strom von 448mA was 1,52 Watt ergibt.




Um ihre volle Helligkeit zu entfalten benötigt die Led in dieser Schaltung 100 us
Bei einer Betriebsspannung von 12 Volt nimmt gibt jede Led max 1,3 Watt Leistung auf, aber das nur ca 14 Millisekunden lang
dann eine Pause von ca, 200 ms, bedeutet im Mittel ca 0,09 Watt pro Led, das ganze mal 5 sind 0,4 Watt.
Leistung erhöhen
Um die Leistung zu erhöhen muss die Schaltung mit einer höheren Betriebsspannung betrieben werden.
Es werden also kleine Änderungen vorgenommen um die Schaltung an 12-13 Volt zu betreiben.Dazu wird die Spannung der
Leuchtdioden nicht mehr hinter dem Spannungsregler sondern vor dem Spannungsregler abgegriffen.
Außerdem bekommen alle Leuchtdioden noch einen 10 Ohm Widerstand um die Stromaufnahme der Leuchtdioden zu begrenzen.
Bei einer Betriebsspannung von 13 Volt stellen sich somit folgende Werte ein.

Spannung über Widerstand 10 Ohm
Strom am Widerstand
Spannung über Led
Led Leistung max.
3,12 Volt
312mA
3,40 V
1,06 Watt


Blitzleuchte 2023
Die folgende Schaltung besteht aus 6 Leds, wobei jede einzelne eine Betriebsspannung von 3,5 Volt benötigt bei einen Strom von 750mA.
Damit haben wir pro Led ca.2,6 Watt.
Das macht insgesamt bei 6 Leds ca. 16Watt.
Bei so einer hohen Leistung ist es schon wichtig den Strom der Leds zu begrenzen, sonst würde ihr Leben sehr eingeschränkt sein.
Dazu werden für jeweils 2 Leds ein Festspannungsregler mit 9 Volt verwendet, der aber in diesen Fall nicht die Spannung regelt
sondern jeweils als Konstantstrom Regler fungiert.
Um den Konstanten Strom zu berechnen der durch diesen Regler fließt wird die aufgedruckte  Spannung benutzt, die hier mit 9 Volt angegeben ist.
Diese Spannung teilt man durch den benötigten Strom, hier also von 0,75 Ampere.
Also 9 Volt geteilt durch 0,75Ampere = 12 Ohm.
Da aber kein 12 Ohm Widerstand zu Verfügung steht , werden 4 Stück mit jeweils 47 Ohm parallel geschaltet was einen Ersatzwiderstand von 11,7 Ohm.
ergibt.
Damit ist der  Strom zwar etwas größer als 750 mA, aber da die Leds ja nur immer kurz aufblitzen, ist der mittlere Strom sogar noch kleiner.
Die vier Widerstände haben zumal den Vorteil das die eine höhere Verlustleistung ab können.
Ich habe hier Widerstände mit 1/8 Watt verwendet.


Das war der oberflächliche theoretische Teil, jetzt kommt die Praxis.
Dazu wir erst einmal die Spannung an einer Led direkt gemessen.
Die anliegende Spannung an einer Led liegt bei 3,119Volt.
Um den Strom zu bestimmen wurde die Spannung über die 4 parallel liegende Widerstände mit 4.039 Volt gemessen.
Der Ersatzwiderstand für die 4 parallel liegenden 47 Ohm Widerstände ist 11,75 Ohm.
Damit lässt sich der Strom folgendermaßen berechnen :
4.039/11,75= 343 mA.
Und die Leistung 3,119 V * 0,343 A = 1,06Watt.
Das macht bei 6 Leds = 6,36 Watt.
Die Leistung weicht also erheblich von der oben Berechneten 16 Watt ab.
Woran liegen aber nun die großen Verluste?
Um dies heraus zu finden wird zu erst einmal die Spannung am Eingang der 9 Volt Regler gemessen.
Die Spannung hat mindestens 12 Volt was ausreicht , weil laut Datenblatt reicht es aus wenn die Eingangsspannung 11,2 Volt nicht unterschreitet
.

Signalverlauf der Leds
Led Leuchte mit Schaltregler
Eine weitere Möglichkeit die Leds an zu steuern ist mit einen Schaltregler.
Ein Schaltregler bringt  den Vorteil  weiniger Verluste zu haben und kann in einen Großen Regelbereich eingesetzt werden.
Allerdings regeln diese Regler nicht den Strom sondern die Spannung, wenn dieses aber mit hinreichender Genauigkeit passiert
kann man die Spannung genau so einstellen das der maximal zulässige Strom der Leds nicht überschritten wird.
Hier bekommen die Leds pro Led  eine Spannung 4,4 Volt dabei fließt ein Strom von 600mA
Das macht eine gesamte Leistung der Leds von
P= U*I * 5
P= 4,4V * 0,6A *5Stk.
P= 13,2Watt
Die Gesamte Leistung ist also sehr viel höher als bei der Schaltung mit Linearer Spannungsregelung, und das obwohl hier nur 5 anstatt 6 Leds Verwendung finden.
Warum ich hier nur 5 und nicht 6 Leds benutze ist der Tatsache geschuldet, das mir langsam die Leds ausgehen.


Fazit ist, eine allzu hohe Lichtausbeute ist mit den blauen Leds nicht zu erreichen.
Eventuell sollte man lieber weiße Leds mit einer sehr viel höheren Lichtausbeute nutzen und eine blaue Abdeckung drüber stülpen ?

 

aktualisiert 16.11.2023