LED Dimmen mit spannungsgesteuerter Stromquelle
Hallo J34n,
ich habe mich auch mal mit dem Dimmen einer LED beschäftigt, und folgende, recht einfache Lösung aus 6 Komponenten gefunden:
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Komponente:
Ein Taktgenerator erzeugt eine Rechteckspannung, wobei die LED (am Ende der Schaltung) während des HIGH-Pegels der Rechteckspannung langsam heller, und während des LOW-Pegels langsam dunkler wird. Die Langsamkeit, mit der die LED auf- oder abgedimmt wird, hängt allein von der Periodendauer, also von der Frequenz der Reckteckspannung ab. Die Ein-Dauer des Rechtecksignals sollte genauso lang sein wie die Aus-Dauer (Fachsprache: das Tastverhältnis soll 50% betragen).
Nebenbei: Ein Taktgenerator wird am einfachsten mit einem Schmitt-Inverter aufgebaut (z.B. CMOS 40014 oder 4584), wobei der Ausgang mit einem Widerstand auf seinen Eingang rückgekoppelt wird, und am Eingang zusätzlich ein Kondensator gegen Masse geschaltet wird. Sobald der Baustein Versorgungsspannung erhält, erscheint an seinem Ausgang die Rechteckspannung. Um die Frequenz anzuhalten, braucht der Eingang lediglich auf HIGH geschaltet zu werden (damit die LED´s wieder langsam dunkler werden bis sie ganz aus sind). Oder aber die versorgungsspannung wird einfach ausgeschaltet.
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Komponente:
Ein RC-Glied. Das Ausgangssignal des Rechteckgenerators gelangt über einen Widerstand auf einen Kondensator. Die Spannung am Kondensator sieht nun wie eine langsam ansteigende und abfallende Spannung aus (Lade-Entladekurve eines Kondensators). Die Zeitkonstante sollte so groß gewählt werden (d.h. Widerstand und/oder Kondensator so vergrößern), dass die Spannung am Kondensator möglichst einer Dreieckspannung ähnelt.
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Komponente
Ein Spannungsteiler (Poti A) wird an den Kondensator des RC-Gliedes angeschlossen. Mit diesem Spannungsteiler wird die Amplitude der „Dreieckspannung“ eingestellt. Dieser Spannungsteiler darf recht hochohmig sein (Gesamtwiderstand ca. 2MOhm). Zum bequemen einstellen der Amplitude empfiehlt sich ein Poti mit Mittelschleifer. Der Fußpunkt des Spannungsteilers wird an GND angeschlossen, der Schleifer ist der Ausgang des Spannungsteilers.
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Komponente:
Ein kleiner Kondensator. An den Mittelschleifer des Potis A wird ein 100nF bis 1µF Keramik-Kondensator angeschlossen. Es könnte auch ein kleiner Elko sein, mit Pulspol an den Mittelschleifer. Der genaue Wert des Kondensators ist nicht so wichtig, hauptsache er ist nicht zu klein.
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Komponente:
Ein weiterer, hochohmiger Spannungsteiler (Poti B), bestehend aus einem Poti mit Mittelanzapfung. Der freie (Minus-)Pol des unter Punkt 4. beschriebenen Kondensators wird an die Mittelanzapfung von Poti B angeschlossen. Der Fußpunkt des Spannungsteilers wird auf GND gelegt, der Eingang des Sp.-Teilers auf Versorgungsspannung (z.B. +5V).
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Komponente:
Ein Operationsverstärker (OPV), z.B. LM358. Dieser wird so geschaltet, dass er als spannungsgesteuerte Stromquelle arbeitet, d.h. er regelt den Strom durch die LED, und zwar abhängig von der Spannung, die an seinem Plus(+)Eingang anliegt.
Anschluss des OPV: An seinen Ausgang wird die Anode der LED angeschlossen, die Kathode der LED geht auf einen Shunt-Widerstand (z.B. 200Ohm bei 5V Betriebsspannung). Der Shunt-Widerstand wird mit seinem anderen Anschluss mit GND verbunden. Von der Verbindung zwischen LED-Kathode und Shunt-Widerstand gehst Du auf den Minus(-)Eingang des OPV. Der Plus(+)Eingang des OPV wird an die Mittelanzafung des Poti B (aus Punkt 5.) angeschlossen.
Fertig ist der LED-Dimmer.
Funktionsweise:
Das Rechtecksignal gelangt auf das RC-Glied und verwandelt sich dabei annähernd in eine Dreieckspannung. Die Amplitude der Dreieckspannung wird mittels Poti A so eingestellt, dass der gewünschte Helligkeitsunterschied zwischen LED „an“ und LED „aus“ erreicht ist.
Über den Kondensator gelangt die Dreieckspannung an den zweiten Spannungsteiler (Poti B). Der Kondensator bewirkt, dass jeglicher Gleichanteil aus der Dreieckspannung ausgefiltert wird, wobei dieser anschließend mittels Poti B wieder soweit zugemischt wird, dass die LED die gewünschte Maximalhelligkeit im „ein“-Modus erreicht. Durch abwechselndes Drehen an Poti A und Poti B wird schließlich der optimale Dimmbereich der LED´s erreicht. Der OPV sorgt dafür, dass der Strom durch die angeschlossene LED exakt der Dreiecksspannung folgt. Sollen mehrere LED´s gedimmt werden, empfiehlt sich, zumindest zwei LED´s pro OPV in Reihe zu schalten. (Bei mehr LED´s wird eine höhere Versorgungsspannung des OPV benötigt).
Da ich keine genauen Angaben zu den Widerstands- und Kondensatorwerten geben kann, ist sicherlich ein Herantasten an die richtigen Werte nötig. Dies wird etwas Zeit in Anspruch nehmen, doch am Ende hast Du eine schön funktionierende LED-Dimmschaltung. Nicht zuletzt lernst Du beim Aufbau der Schaltung auch einiges dazu 
Hoffe das hilft Dir weiter,
Gruß, Hilarion
