Superhelle LED´s über Solar betreiben/beschalten

[Klingon77]

hi,

ein wenig off-topic aber ich möchte es gerne wissen.

Für mein Gartenhaus habe ich als Not- und Nachtbeleuchtung in die Decke 36 superhelle LED´s (3,2V 30mA) eingebaut.
Im Moment laufen die noch über ein altes Rechnernetzteil jeweils zu viert in Reihe an 12V.

Nun habe ich aber dummerweise noch einen Quadratmeter Solarkollektoren im Garten rumstehen, nebst Akku und Laderegler.

Nun möchte ich, daß die LED´s nachts per Dämmerungsschalter (hab ich schon als Bausatz) eingeschaltet werden.
Der Dämmerungsschalter und die LED´s sollen über die Photvoltaikanlage mit Strom versorgt werden.

Der Akku bringt nun aber bis zu 14,4V.
Der Spannungsunterschied der 12V - 12,8V der vier in Reihe geschalteten LED´s zu den 14,4V des Akkus ist zu gering um einen Spannungsregler einzusetzen.
Die Akkuspannung kann ja auch auf unter 12V sinken.

Ich möchte aber auch vermeiden, daß die LED´s mit 14,4V eine Überspannung bekommen und frühzeitig ihr "Leben aushauchen".

Was kann ich tun?

Gruß, Klingon77

[SprinterSB]

1)
Die Spannungsdifferenz zwischen den 14V Akku und den 4*V_F bekommst du nicht über nen Spannungsregler, sondern über einen Vorwiderstand. Der ist notwendig zur Strombegrenzung.

2) Ob es gut ist, den Akku tief zu entladen, kommt auf den Akku an. Nicht alle Akkus mögen das...

3) Falls die Spannung deutlich unter 14V liegt, zB 3*V_F könnte sich ein IC lohnen, das eine PWM macht und damit ein C füttert. Am C sollten U_min und U_max einstellbat sein. Das kann man machen über 2 Komparatoren (OPs) oder nen Schmitt-Trigger, dessen Hysterese von U_min bis U_max reicht. Geschaltet werden die LEDs dann über einen Transi, zB FET. Eine PWM ist hier besser als ein Linearregler oder Widerstand, weil das die Spannungsdifferenz nicht durch Abwärme erzeugt. Auch bei dieser PWM-Lösung sollten dir die LEDs Vorwiderstände wert sein. Falls dir ein µC sympathischer ist als OPs, dann leistet auch ein kleiner µC (zB tinyAVR) gut e Arbeit als PWM-"Fest"spannungsregler.

[Klingon77]

hi,

ging ja schnell, und dann zu so später Stunde!!!

Danke für die Antwort.

Den Akku will ich nicht tiefentladen. Die Akkulade-Reglung wirft ihn bei 11,5 V ab. Das ist nicht das Problem.

Wenn die LED´s dann ein wenig dunkler sind (bei 11,5V) ist das nicht so schlimm.

Welchen Vorwiederstand würdest Du mir denn empfehlen?

An W habe ich 3,24 errechnet (12V * 0,03A * 9 Einheiten).
Sollte ja ein 5W Typ reichen. Aber der Wert ist mir nicht klar, da ja die LED´s auch noch einen eigenen Wiederstand haben und die 5W- Typen zu teuer sind um sie zum testen zu kaufen.

Gruß, Klingon77

[SprinterSB]

Die Förwärtsspannung der LED findest du in ihrem Datenblatt, üblicherweise als V_F.

Hängst du 3 der Teile in Reihe und ist V_F = 3.2V, dann fallen über allen LEDs nach Adam Riese 9.6V ab. Bei UB = 14V verbleibt eine Spannungsdifferenz von
UB-3·V_F = 4.4V
Da die Teilchen mit 30mA gefüttert werden sollen (ist wohl I_max und bei 25mA sind die genauso hell), wählst du den Vorwiderstand zu 4.4/30 V/mA = 1.46kΩ, also R=1.5kΩ.

Bei 4 LEDs zu 25mA:
R = (14-4*3.2)/25 V/mA = 480 Ω, also zB R=470Ω und sie müssen 25.5mA schlucken.

[Klingon77]

hi,

das macht dann bei meinen vier in Reihe liegenden LED´s:
4+3,2V = 12,8V

und zu den 14,4V UB verbleibend dann somit 1,6V, die am Wiederstand abfallen müssen.

nach U*R/I :

(14,4V - 4*3,2V) / 0,025A = 64 Ohm

Richtig?

Danke nochmals für Deine Bemühungen!
Du bist eindeutig der größere Nachtschwärmer von uns beiden.
Ich hatte nämlich nach meiner letzten Nachricht "das Handtuch geworfen" und bin ins Bett.

Gruß, Klingon77

[Artur]

...?

An W habe ich 3,24 errechnet (12V * 0,03A * 9 Einheiten).
Sollte ja ein 5W Typ reichen. Aber der Wert ist mir nicht klar, da ja die LED´s auch noch einen eigenen Wiederstand haben und die 5W- Typen zu teuer sind um sie zum testen zu kaufen.

...

Hi ,
das solltest jetzt aber etwas genauer erklären:

"9 Einheiten" - was soll das sein?
"LED´s auch noch einen eigenen Wiederstand " - wie kommst drauf ? Oder sind das doch 12V-LED's


Gruss
Artur

[Klingon77]

hi,

ich habe jeweils 4 LED´s (a´3,2V) in Reihe an 12V.

Diese Konfiguration habe ich "Einheit" genannt.

davon habe ich 9 Einheiten parallel geschaltet.

Ergibt 36 LED´s

Gruß, Klingon77

[sigo]

Hi Klingon,

LEDs benötigen für den sicheren Betrieb einen Konstantstrom oder wenigstens einen begrenzten Strom. Du kannst dir das Ersatzschaltbild der LED als eine Spannungsquelle (Durchlassspannung) in Reihe mit dem recht kleinen Innenwiderstand vorstellen.

Jede Änderung der angelegten Spannung führt zu einer viel größeren Änderung des Stroms durch diese Schaltung.

Daher kann man LEDs nicht einfach parallel ohne Vorwiderstand an eine Spannungsquelle hängen, besonders nicht, wenn die Spannung variiert.

Beispeilrechnung:

Nehmen wir an, dass die Durchlassspanung deiner LEDs z.B. 2,5V bebeträgt und konstant sei. Bei 30mA beträgt die Spannung laut Datenblatt dann 3,2V. D.h. im Ersatzschaltbild würden 2,5V an der Diode abfallen, sowie 0,7V über dem Innenwiderstand @ 30mA.

Somit betrüge der Innenwiderstand der LEDs dann also

0,7V / 0,03A = 23Ohm


Bezogen auf die 4 Dioden in Reihe heißt das also dann 10V Durchlassspannung und 2,8V über dem gemeinsamen Innenwiderstand von ca. 100 Ohm (4x23)

Wenn die Spannung jetzt auf z.B. 14,4V steigt, "sieht der Innenwiderstand aber nicht mehr 2,8V sondern 4,4V.
Somit fließen dann nicht mehr knapp 30mA sondern eben knapp 50mA. Und es können auch mal noch mehr als 14,4V werden.

Wenn dann die Durchlassspannungen der Dioden noch sinken (und mehr Spannung an den Innenwiderständne anliegt), wird der Strom noch größer. Die Spannung kann z.B. sinken, da sie temperaturabhängig ist, siehe Datenblatt..

Also muss eine Konstantstromquelle her, oder wenigstens ein Vorwiderstand...der diese Schwankungen reduziert.

Z.B. würde man nur 3 LEDs in Reihe schalten und dann einen Widerstand nehmen, der bei 14,4V noch 30mA zulässt.

Bei 3 LEDs müssten also dann bei 30mA 9,6V an den LEDs abfallen, und 5,8V am Vorwiderstand. Der also dann 5,8V / 0,03A groß sein muss.

Bei 12V wäre der Strom zwar dann kleiner aber nicht so sehr...

Die bessere Alternative ist eine Konstantstromquelle. Diese kann man mit einem FET realsieren oder mit 2 Transistoren. Das kannst du mal googlen.

Wenn du noch effektiver werden möchtest und vor allem auch deine 4er Ketten betreiben möchtest, kannst du mal nach LED-Treiber-Schaltungen suchen. Dafür gibts jetzt tolle Chips von Maxim, Linear Technology und anderren, die dann mittels Schaltregler einen Konstantstrom erzeugen..

Sigo

[Klingon77]

hi,

danke für die ausführliche Erklärung!
Werde das mal googeln mit der Konstantstromquelle.
Leider kann ich bedingt durch meine Verdrahtung nur die Viererketten anschließen.

Gruß, Klingon77

[Richard]

hi,

Nun möchte ich, daß die LED´s nachts per Dämmerungsschalter (hab ich schon als Bausatz) eingeschaltet werden.
Der Dämmerungsschalter und die LED´s sollen über die Photvoltaikanlage mit Strom versorgt werden.

Gruß, Klingon77

Moin moin,

Ich würde einfach ein paar normale Dioden in Reihe schalten, pro Diode fallen 0,6 V ab. Also 4 x 3,2 + 2 x 0,6 und Du hast Deine 14 V.
Ganz ohne Elecktronik!

Gruß Richard