LED Vorwiderstand selbstregulierend ?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Moin Elektronikexperten

Ich möchte mir eine rote LED-Fabrrad-Rücklichtfahrradlampe mit möglichst wenig Teilen basteln.

Bauteile in Anmarsch:
Ich habe mir schon die roten+gelben 20mA 1,9V…2,1V/2,2V LEDs in Thailand ersteigert und noch ein Widerstandssortiment von 1000St 1/4W 5% Metallschicht aus HK.

Dann habe ich jede Menge 1,2V NiMH bzw. 1.4V-NiCd.

Ich habe mir vorgestellt das ich die 20mA Leuchtdioden mit einen 22 Ohm Widerstand in Reihe schalte und dies an die 2,4V zweier NiMh schließe. Dann müßte wenn ich mich da nicht verrechnet habe 1,96V auf der roten LED liegen.

Nun hat die Sache aber einen Haken:

Die NiMH entlädt sich zwar mit ziemlich konstanter Spannung von 1,2V (waagerechte kurve) jedoch gilt das nicht für die etwa ersten 5% der Entladung. Hier hat die Einzelzelle 1,4V (also 2,8 insgesamt).

Da wollte ich mal fragen ob es ein Bauteil gibt was zuanfangs einen 40 Ohm Widerstand hat und das auf ca. 20 Ohm runtergeht ?

Also es sollte dann möglichst nicht mehr als 2,1 oder 2,2V an der LED anliegen.

Eine Alterntive wäre ja sowas von vornherein mit einem DC/DC-Wandler zu bauen der sowohll auf eine konst. Abgabespannung einzustellen ist als auch dazu noch spannungsstabilsierend ist (so wie bei den käuflichen Taschenlampen eben).

Aber das sind a) Verschleißteile b) haben die in dieser Kleinheit nicht den Wirkungsgrad c) ist es ein Reiz ohne auszukommen wenn bei einer Widerstandslösung eigentlich nur

#2

Hallo!

Interessanter ,aber wie ich finde abwegiger Plan.
Verboten, oder willst Du beim KBA ein Prüfzeichen beantragen ?

Und sage nicht, ab heute darf man Akkulicht am Rad betreiben.
Ja darf man, aber zugelassenes mit KBA-Prüfzeichen und genormter Lichtleistung.

Üblich macht man es mit Stromquellen, dann kann man die Spannung unbeachtet lassen, sie ist dann unwichtig, LED Spannung stellt sich automatisch ein.
Nur bei 2 x 1,2 V Versorgung kann man m.E. keine Stromquelle aufbauen.

Aber hast Du nicht für Frontscheinwerfer höhere Spannung ?

MfG
duck313

#3

Hallo Duck, danke für Deine Antwort aber Du wirst übersehen haben das es fürs Fahrrad ist.

Ja mit der Zulassung wäre ein ganz spezielles Problem.

Aber ich spreche hier von Fahrrad (nicht vom Kraftfahrzeug). Ganz speziell sollte das eine Beleuchtung hintern Sitz meines Liegerades sein.

Ja aber auch beim Fahrrad gäb es Vorschriften:
So war mal tatsächlich 6V vorgeschrieben

Nun ist es so, daß die meisten Fahrradleuchten keine Bescheinigung haben, daß sie nach StVZO erlaubt sind (also diese Sets von Aldi und Lidl also von den Discountern haben das durchweg nicht).

Im Moment gibts da eine ziemliche rechtliche Grauzone bei der Fahrradbeleieuchtung und der Gesetzgeber ist zur Zeit unfähig vernünftige Gesetze mit Absprache mit den Fahrradverbänden zu machen.

Nach dem letzten Stand meines Information will man ab nächstes Jahr zwar verschärfte und höhere Bußgelder gegen unbeleuchtete Fahrradfahrer verhängen, die unbeleuchtet fahren aber gleichzeitig darüber hinwegsehen, daß diese Beleiuchtung keine allgemeine Betriebserlaubnis hat. Der Polizist soll selber entscheiden ob diese Beleuchtung vorschriftsmäßig monitert ist und ausreicht.

Aber keine Angst. Die von mir gebaute Diodenbeleleuchtung soll noch eine zusätzliche Beleuchtung sein. Selbstverständlich habe ich auch die klassische Dynamobeleuchtung.

Ein Discounter-Akkubeleuchtungs-Set sowie reflektierende Kleidung habe ich zuätzlich. Mit der selbstgebauten Beleuchtung wäre ich dann vierfach gesichert.

Beim Liegerad ist eben problematisch das die Dynamobeleuchtung sehr niedrig ist. Eine selbstgebaute Beleuchtungsfläche am Rücksitz könnte ich höher anbringen. Und eine solche Selbstbaulösung wäre dann sicherer als die schon vorhandene Dynamoanlage.

#4

Hallo Duck, danke für Deine Antwort aber Du wirst übersehen
haben das es fürs Fahrrad ist.

Das ist egal.

Nun ist es so, daß die meisten Fahrradleuchten keine
Bescheinigung haben, daß sie nach StVZO erlaubt sind (also
diese Sets von Aldi und Lidl also von den Discountern haben
das durchweg nicht).

Und das ist falsch.
Auch diese Teile haben eine Wellenlinie und eine K-Nummer.

Zurück zur Technik:
Ich würde den Widerstand für die höchste vorkommende Spannung berechnen und dann mit der etwas geringeren Helligkeit zufrieden sein.

Man kann sich natürlich auch gerne eine Stromquelle bauen - aber der Aufwand dürfte sich nicht lohnen.

#5

Ja Konstantspannungsquelle ist das richtige Schlagwort. Das wäre die Alternative zu meiner Primitivschaltung.

Ich habe mal nachgeguckt. Bei den Roten+Gelben LEDs wird sogar eine zulässige Spannung von 2…2,4 angegeben (das ist eine höhere Spannung als bei ähnlichen LEDs (wos eher 1,8…2,1 ist).

Also wenn die Schaltung bei mehrereb Plusgraden läuft bin ich zuversichtlich, die Spanne von 2,0 auf 2,4 ist 20% und die Spanne der Batteriepannungsquelle von 2,4 auf 2,8 ist glücklicherweise

#6

Ja du meinst mit dem Bauen der Stromquelle die Konstantstromquelle (ich hatte das eben fälschlicherweise Konstantspannugsquelle genannt).

Solche Platinen gibt es ja ab 20mA Konstantstrom massiv zu kaufen wobei mehrere Dioden zu hohen Spannungen zu einem Kreis in Reihe geschaltet werden können und das dann automatisch die richtige Voltzahl einstellt je nachdem wieviel Dioden in Reihe sind.

Das wäre die etwas aufwendigere aber sicherere Methode.

#7

Hallo Fragewurm,

Ich habe mal nachgeguckt. Bei den Roten+Gelben LEDs wird sogar
eine zulässige Spannung von 2…2,4 angegeben (das ist eine
höhere Spannung als bei ähnlichen LEDs (wos eher 1,8…2,1
ist).

Du hast die Grundlagen noch nicht wirklich begriffen.

Man legt den Strom durch die LED fest!
Die Spannung an der LED stellt sich dann entsprechend ein.
Welche Spannung sich genau einstellt, hängt von den Fertigungstoleranzen der LED und der Temperatur ab.
Die 2 bis 2.4V sind dabei nur ein Richtwert, damit man z.B. den Vorwiderstand berechnen kann.

Es gibt fertige Konstantstromquellen für LEDs mit 3 Anschlüssen, wie ein Transistor, da braucht man nur noch eine Induktivität zusätzlich. Die meisten dieser Dinger kommen dann sogar mit einer einzelnen Zelle, also 1.2V aus.

MfG Peter(TOO)

#8

Hallo,

das ganze macht doch nur Sinn, wenn der Akku über den Dynamo wieder aufgeladen wird und dann ist die Schaltung schon ein bischen komplizierter.

Die käuflich erwebbaren Rücklichter blinken in einer sehr hohen Frequenz, die man mit dem Auge nicht erkennt, um die Lebensdauer der Batterie so weit wie möglich zu erhöhen.

Dann muss das ganze auch noch funktionieren, wenn Du durch den Regen fährst, die Batterieschale muß einen spritzwassergeschützten Deckel haben, der sich trotzdem noch bequem öffenen lässt.

Vorwiderstande kannst Du offensichtlich selber berechnen, die Entladekurve eines NIMh- Akkus ist ziehmlich konstant, die Spannung fällt kaum ab ganz im Gegensatz zu Kohle- Zink Batterien, also „selbstregulierend“ nicht notwendig.

Überlege Dir nocheinmal genau, was Du willst und ob es nicht preiswerter ist, etwas fertiges zu kaufen.

#9

Ja da wird wohl ein Problem sein denn die LEDs sind ja keine Metallschichtwiderstände (sondern so differentielle wie ich gerade gelernt habe). Ist wohl das beste wenn ich das bei meinem Primitivvorhaben mit einem Milliamperemeter selber ausmesse wie sich betriebssicher das mit den 2 Batterien über den gesamten Entladezyklus betrieben werden kann.

Für NiMh (und evtl. NiCd evtl. noch 12…13,8V Bleiakku) würde das gehen Alkalimangan-Einwegbatterie und Lithiumakku ist die Entladespannungskurve zu steil abfallend.

Die Konstantstromversorgung wird ja in Wikipedia beschrieben und in 4 Beispielen bebildert. Die einfachste Schaltung kann schon mit einem Bipolartransistor gebaut werden (aber dann sehr Temperaturinstabil) oder 1 FET (die 1MOhm sind aber nicht mein TaschenlampenBereich) oder mit Operationsverstärker oder die professionellste Lösung mit einem eigens dafür entworfenen IC (wie den LM317 (welches Bauteil hier wohl viele kennen)).

Aber bei mir geht es auch um die Energieeffizienz der Leuchte und ich sehe schon jetzt, daß die Konstantstromquelle (z.B. in der Wikipediaschaltung selber jede Menge Strom hier im 1,5Watt Widerstand und im Chip selber verheizt)…das ist eigentlich ziemlich schlimm.

http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle

So ein LM317 scheint auch im Betrieb einen ziemlichen Spannungsabfall selber zu haben. Also bei der Wikipediaschaltung kommt da nicht mehr viel Spannung auf der Outputseite raus. Solche Bauteile mögen mit 30V gut laufen (da ist das wie ichs auf die schnelle verstehe eher 10% Verlust).

Naja eigentlich ist die Konstantstromquelle ja ein (intelligenter) variabler Widerstand (wie ich das ja in der Überschrift suchte).

Aber diesen Reglern fällt nichts anderes ein als den Strom zu verbrennen.

Da wäre ja noch ein DC/DC Wandler intelligenter denn der macht mit über 85% Wirkungsgrad einen neuen Stromkreis und die käuflichen Platinen der DC/DC-Wandler sind auf der Outputseite ja zumindest Spannungsstabilisiert (sowie ich das wenigstens aus den vielen ebay-Beschreibungen rausinterpretiere).

Also ich will mich von meinem Vorhaben nicht abbringen lassen notfalls baue ich mir eine Weihnachtsbeleuchtung auf diese Art und weise.

Das mit den Spannungsregler wären andere interessante Sachen (USB an Nabendynamo, Kleinstwindmühlen usw. usw.).

#10

Hallo

ich würde fürs Fahrrad unbedingt was fertiges nehmen.
In Deinem Fall ist das ein Led-Rücklicht mit Standlichtfunktion.
Vorteil: Keine unnützen Konstruktionen, keine Laberei, keine Zeitverschwendung(ich hab noch Urlaub), relativ sicher im Verkehr, geringer Stromverbrauch, keine verbrannten Finger vom Lötkolben.

Was ich nicht so schön finde:
WWW-Beantworter damit belasten, ob Deine LED wohl ultrahell sind, ob Du das Beschaltungsprinzip einer Led wohl verstanden hast, ellenlange Artikel, die man kompett durchkauen soll usw. Das gibt es sonst nur im Forum Psychologie.

Hinweise:
LM317 kann man für niedrige Spannungen schlecht gebrauchen, zuviel Spannungsverlust.
Überhaupt nimmt man besser etwas anderes als LM317, wenn man eine angepasste Schaltung entwerfen kann. Es ist aber eine einfache und genaue und deshalb beliebte Lösung.
Eine Spannungsregelung ist für Led’s auch weniger interessant, obwohl man mit dem LM317 auch eine Stromregelung machen kann, glaub ich.
Stell die Spannungsregelung für LED’s erst mal in den Hintergrund.

Fahrrad ist 6 Volt.
Für das Fahrrad gibt es heute LED Lampen für hinten und vorne, aber für 6 V.
Für den Dynamo gibt es Kappen, die den Durchmesser des Reibrades vergrößern, womit es weniger schlecht durchrutscht und wesentlich leichter rollt, also weniger Tretarbeit.
Das funktioniert zumindest für LED Lampen ganz klasse, weil die weniger Strom verbrauchen.

Für die eigentliche Frage, auf die Du Dich leider nicht beschränkt hast, gibt es sicher mehrere Lösungen.
MIt modernen Fet’s s und integrierten Fet-Reglerschaltungen könnte man das realisieren.
Möchtest Du (oder ich) etwas selber stricken, ist es erforderlich, sich durch eine Flut von Datenblättern zu kämpfen, zweckmäßigerweise von Bauteilen, die man leicht bekommen kann. Pollin und Reichelt haben billig enh-CMos Typen.
Enh(enhanced) heißt, diese Fet’s brauchen keine negative oder über die Betriebsspannung hinausgehende positive Spannung. Das wird auch innerhalb moderner IC’s angewendet. Welches Du brauchst, weiß ich leider nicht.
Interessant könnten auch CMos Logik Schaltkreise sein, die begrenzen auch den Strom Ihrer Endstufen. Da mal schauen.
Eine brauchbare UND sparsame Schaltung erzeugt Pulsbreiten mit der Batteriespannung, die dann mit Induktivität und Kondensator geglättet werden. Dieser Teil der Schaltung hat nahezu 100% Wirkungsgrad und keine ohmische Regelung.
Möglich ist dafür zum Beispiel der LM358, der 2 Operationsverstärker beinhaltet.
Damit kann man z.B. einen Relaxationsgenerator für eine Sägezahnspannung(für Messung und Pulsbreite) erzeugen, einen Strom mit einer Spannung aus einer Zenerdiode vergleichen und solche Sachen mehr.
Es gibt noch bessere (und teurere)Operationsverstärker, was die Betriebsspannung betrifft und dieses RailtoRail haben.
Eine andere Möglichkeit, die mir gerade einfällt, ist ein MOS-enh Transistor in Reihe mit der LED und ein Poti sowie LDR-Widerstand im Spannungsteiler des FET Gate. Der LDR WIderstand testet die LED, das Poti wird im Dunkeln auf 20mA eingestellt. Obs geht? Notfalls mit Vorstufe.

Jetzt hast Du eigentlich etwas, womit Du Dich beschäftigen kannst, und inzwischen das käufliche LED Rücklicht in Betracht ziehen.

MfG
Matthias

#11

Direkt an den Dynamo und fertig…
Hallo,

ich habe mir 2 ultrahelle LEDs besorgt und einen 22-Ohm Widerstand. Und das in die Fassung einer Rücklicht-Glühlampe (Glas abgeschlagen) eingebaut.

Die LEDs antiparallel schalten, damit beide Stromrichtungen bedient werden (sonst würde die LED in Sperrichtung durchbrennen)

Durch die 2 LEDs ist die Helligkeit ausreichend, die Lebensdauer praktisch unendlich.

Bei langsamen Geschwindigkeiten flackerts gut auffällig.

Billiger gehts kaum, Wirkungsgrad ist bei 20mA egal. Bei mehreren LEDs ggf. jeweils 2 in Reihe und 10Ohm.

Gruß
achim

#12

ups: 220R und an die geschaltete Lampe… (owt)
.

#13

Bei Elektor oder (www.prema.com)gibtsgibts) 2 verschiedene Led Treiber PR4401 mit 0.9Volt …1,5Volt Eingangsspannung zirca 40mA Aufnahme bei 20mA Ausgang u.3Volt Led,die maximale Ausgangsspannung ist auf 18Volt intern Begrenzt,für höhere Ausgangsströme zB. 40mA gibts den PR4402 von Prema. > Datenblatt www.prema.com/pdf/pr4401.pdf
die gesamte Platine misst zirca 10mmx15mm in SMD technik. Ich Steuere damit sogar eine 12Volt Led Reihe damit an. Gruß adi