Regelbare stroombron voor meerdere LEDs

[Maasluip]

Ik heb een paar topics over het gebruiken van LEDs als verlichting met interesse gelezen omdat ik ook graag daarmee wilde gaan spelen. Het probleem met de meeste topics was echter dat ze of uit gingen van PWM (dus spanningsgestuurd, Howto: PWM met een ne555) of van aansturing met een PIC (Mijn zelfbouw RGB moodlight) of het ging over echt semi-professionele toepassingen (Volledig huis verlicht met LED's 200 watt ...).

Ik zat meer te denken aan stroomgestuurde LED's en die dan ook nog met de hand met een potmetertje te regelen zijn. Ik heb namelijk al eens een PWM schematje uitgeprobeerd, maar daar was ik toch niet zo happy mee. Vooral niet omdat je toch weer voorschakelweerstanden moet gaan gebruiken.

Ik heb een tijdje geleden hier een werkbaar schema gevonden en heb de opgepakt om wat mee te experimenteren.

Het schema is als volgt:


Aan onderdelen kost dit nog geen 5 euro.

Een paar opmerkingen bij het schema:
De diodes 1N914 kun je net zo goed vervangen door de alomvertegenwoordigde 1N4148 en de NMOSFET NTE 2987 heb ik bij Conrad niet kunnen vinden, daarvoor heb ik de IRLZ 34N gebruikt. Met een I_d van 27 A is dat vast overkill, maar ik weet niks (meer) van FETs dus better safe than sorry.
R4 moet aangepast worden aan de totale stroom die de LEDs samen trekken, en moet 0.2/I_max Ohm zijn. Ik dacht dat dat wel los zou lopen dus ik had al een bundel 1 Ohm weerstanden gekocht met de gedachte "die kun je altijd nog parallel zetten", maar het is echt geen overdreven lage waarde. Met 15 groene LEDs van 20mA zou je op 0,66 Ohm uitkomen, ik heb 4x 1 Ohm parallel (dus 0,25 Ohm) en er loopt 20 mA door een led.
Ook de 22 witte LEDs van 20mA op de foto branden met die 0,25 Ohm pas fatsoenlijk.

De MOSFET begint daarbij al warm te worden en mijn voeding levert dan al 0,57 A met een spanning van 1V boven de LED spanning, dus er is een efficiency van nog geen 50%. Als iemand tips heeft hoe dat beter kan dan hou ik me aanbevolen.

Een paar foto's van de testopstelling (alle foto's clickable):

Het testbordje. Dit is de helft van een 50x90mm bordje


Testopstelling met 22 witte LEDs, 3mm, 17500 mCd, 25^o openingshoek, 7500K kleurtemperatuur
(uit, met flits; beetje aan; half aan; vol aan)



En zo ziet het er dan van de andere kant van de kamer uit met de normale verlichting aan

En met de verlichting uit en zonder flits.


En nu?
Een stuk hout kopen en de LEDs daar over verspreiden zodat ik wat meer gespreid licht krijg. Ik heb hier nog 75 van die LEDs liggen, eens kijken of we daarmee een kamer kunnen verlichten.
Daarna eenzelfde opstelling bouwen met gekleurde LEDs en kijken wat dat voor effect geeft.

[madwizard]

Nooit LEDs parallel zetten, waarom is al vaak genoeg genoemd. Zelfs al heb je LEDs uit dezelfde batch (hoogstwaarschijnlijk niet) dan nog is het riskant en gaat de hele serie stuk zodra er 1 uitvalt. Gewoon elke LED z'n eigen weerstand geven.

Hoe dan ook gaat een efficiente schakeling niet lukken als je de boel linear regelt, simpelweg omdat zo'n regeling altijd de verschilspanning in warmte gaat omzetten. Wil je een efficiente schakeling gebruik dan een schakelende regelaar, ook die kun je als stroombron schakelen. Kijk eens op circuits online rond, free_electron heeft daar een keer zo'n soort schakeling gepost.

[Verwijderd]

Dat je niet zo happy was met die pwm schakeling komt omdat je met de NE555 timer de duty cycle niet volledig van 0% tot 100 % kan regelen, met als gevolg dat het dimmen van een led niet zo mooi is dan als dit wel kan. Hier vind je een schema hoe doormiddel van een zaagtand oscilatie en een referentiespanning een mooie blokgolf maken met een regelbaar duty cycle van 0 to 100 % http://www.cpemma.co.uk/pwm.html

Stroomgestuurd lijkt mij wel lastiger om te doen en wat madwizard zei: Leds nooit parrellel zetten. Gaat er 1 kapot dan volgt de rest snel.

[Verwijderd]

Nogal logisch dat die IRLZ 34N warm wordt, dat is nl geen logic level fet.

Veel betere schakeling (led's in serie):

http://home.planet.nl/~hees0970/ledpsu.pdf

[ Voor 36% gewijzigd door Verwijderd op 03-01-2007 13:32 ]

[madwizard]

Dat maakt in dit geval niet uit, de FET wordt namelijk niet gebruikt om te schakelen maar om een stroom te regelen. Om die stroom te kunnen regelen zal je een bepaalde spanning over de FET hebben, zo werken lineare stroomregelaars nu eenmaal. En stroom * spanning = warm.

Maar inderdaad, PWM werkt prima en is ook goed te doen zonder microcontrollers (al is dat laatste makkelijker). Stroomregeling is dacht ik voor de LEDs zelf iets efficienter dan PWM (dwz meer lichtopbrengst bij gemiddeld dezelfde stroom), maar dat wordt totaal onbelangrijk als je de stroom linear regelt, wat sowieso al niet efficient is.

De schakeling die sayang noemt bedoelde ik trouwens, die komt volgens mij van free_electron.

[ Voor 7% gewijzigd door madwizard op 03-01-2007 14:14 ]

[Maasluip]

tweaker1331: die link (de tweede versie van zijn schema) staat in mijn openingspost.

Maar als er minder dan de nominale stroom door de LEDs gaat, waarom zouden ze dan kapot gaan? De stroom is toch al begrensd, dus waarom zou je hem nog een keer begrenzen?

[madwizard]

Je kan niet garanderen dat door elke LED dezelfde stroom loopt. Ten eerste zijn het geen ohmse weerstanden maar diodes, en ten tweede zijn de specificaties van elke LED weer anders, ook al is het hetzelfde type.

[naftebakje]

Als je puur toegespitst bent op hoge efficiëntie, dan wil je je led's in serie zetten, en er hoge stroompieken door jagen (zie datasheet van je led's, bijvoorbeeld "Piekstroom PWM, Ton=1 msn Duty cycle 1/20, 180 mA" voor een led die normaal op 20mA draait), daarbij geven led's het meest licht.
Verder wil je dat de spanningsval over je reeks led's zo hoog mogelijk is, ideaal is ietsje minder dan netspanning *vierkantswortel(2) (als je voed vanuit de netspanning), dan heb je geen verliezen in trafo's en heb je maar een heel kleine weerstand nodig, maar das wel hoge spanning waardoor het gevaarlijk kan zijn.

Met zo'n simpele aansturingsIC'tjes voor geschakelde voedingen kan je relatief gemakkelijk zo'n gepulste stroombron maken voor je led's, die je voor dimmen ook kan voorzien van een potmeter.

[Verwijderd]

Bij hoogvermogens led werkt het juist andersom dan wat hierboven gesteld wordt. Hoe minder stroom je door de led stuurt des te hoger is het rendement. Als een Cree XR-E bijv op 350 mA aanstuurt dan moet je om 2 keer zoveel licht uit te krijgen er 1000 mA doorheen sturen.

http://www.cree.com/products/pdf/XLamp7090XR-E.pdf (pagina 5)