PWM-Dimmer Schaltung für KFZ

[Ryoken]

Problem dabei ist halt, dass dieser Spannungsregler (mit 5V) die effizenz der Schaltung beträchtlich senkt, weil er jetzt gut die Hälfte von den 12V in Wärme umwandelt, und das können schnell ein paar Watt werden.

Wäre das aber für die Effizienz nicht im Prinzip egal, ob das am Spannungsregler oder den sonst entsprechend größeren Vorwiderständen für die LEDs passiert? Jetzt mal davon abgesehen, dass die Wärme so "Konzentrierter" entsteht und schwieriger abzuführen sein dürfte...

Hätte eigentlich sogar gedacht, man nimmt den Regler gerade, weil er effizienter ist als einfach ein Widerstand.
Hab jetzt schon im Wiki nachgelesen, dass die Linearregler aber nur als "variabler Widerstand" wirken.


Gruß Ryoken

[Thegon]

@Ryoken:
Villeicht war das schlecht ausgedrückt, ich meine eigentlich Wirkungsgrad.
Prinzipiell ist es egal, ob man die Wärme an einem Spannungsregler verheizt oder an Vorwiderständen umsetzt.
Aber wenn man es sich konkret überlegt, sieht man den Unterschied:
(Den Stromverbrauch des NE555 vernachlässigen wir einmal)

Ohne Spannungsregler:
Es sind 7 Led - Stränge zu je 30mA vorhanden, zusammen also 0,21A, an einem Strang fallen ca. 10,5V ab. Da vom Auto 14V kommen, müssen somit 3,5V in den Widerständen verheizt werden: Es können also 10,5V * 0,21A = 2,2W genutz werden, in den LED´s. 3,5V * 0,21A = 0,7W werden in den Widerständen umgesetzt. Also beträgt der Wirkungsgrad ohne Spannungsregler n = 2,2W/2,9W * 100 = 75%.
(Was natürlich nicht heißt, dass die 75% vollkommen in Licht umgewandelt werden, die LED´s erzeugen ja auch Wärme, aber daran können wir nichts ändern.)

Mit Spannungsregler:
Der Spannungsregler regelt die Spannung auf 5V herunter, das heißt, man müsste alle Led´s mit einem eingenen Vorwiderstand einzeln anschließen, weil die Spannung für 2 Leds in Serie zu klein wäre. Der Gesamtstrom wäre dann 0,63A, 3,5V liegen an den LEDs an -> Natürlich die gleiche Leistung an den Leds, 2,2W.
Jetzt muss aber der Spannungsregler alles von 14V auf 5V Verheizen, also 9V *0,63A = 5,6W, die an Wärme entstehen. Zusätzlich fallen auch noch an den Vorwiderständen 1,5V ab, also auch dort 1,5V * 0,63A = 0,94W Verlustleistung.
Und der Wirkungsgrad: n = 2,2W/8,7W * 100 = 25%!

Das heißt, ein solcher 5V Spannungsregler hat den Wirkungsgrad um 50% gesenkt, die Schaltung würde anstat 2,9W dann 8,7W brauchen.

@btbarz:
Widerstände ein bisschen größer machen ist sicher eine gute Idee, dann wirkt sich auch eine Spannungsschwankung nicht gleich so drastisch aus.
Wenn man ganz simpel rechnet: (14V - 10,5V)/ 0,03A = 120 Ohm (116 eigentlich).

Viel Erfolg noch beim Aufbau !

Mfg Thegon

[Ryoken]

Also eine Art umgekehrter Synergieeffekt durch das Aufteilen der LED-Stränge.
Aber soll man LEDs in Reihe nicht eh vermeiden, weil sonst, wenn mal eine stirbt, die anderen Ihr gleich folgen?


Gruß Ryoken

[btbartz]

So meine LEDs sind gerade angekommen.
Leider hat Reichelt keine Kühlkörper mehr für den MOSFET gehabt oder zumindest nicht mitgeschickt. Ist aber nicht so schlimm weil ich die Suppressordiode auch noch nicht habe.
Werde das ganze jetzt mal aufbauen und erstmal mit nem PC Netzteil testen ob das auch so funktioniert wie ich mir das denke. Erstmal schnell nen neues Lochrasterlayout machen damit ich weiß wie ich das ganze am besten anordne um möglichst wenig platz zu brauchen. Zum testen baue ich dann erstmal einen LED-Strang mit 3 LEDs auf.
Ins Auto kommt das ganze dann eh erst in ungefähr 3 Wochen wenn ich Semesterferien habe.

[luigi1999]

Hallo,


Nur um das nochmal klar zu stellen. Du solltest die LEDs nicht in Serie (Reihe) schalten, da wie Ryoken schon gesagt hat, wen du einen Fehler in die Schaltung machst und zu viel Spannung ankommt alle LEDs kaputt sind. Auf jeden Fall parallel schalten. Ist sowieso besser falls eine Led schon von Haus aus kaputt ist trotzdem die anderen weiter leuchten. Gerade beim Auto wäre dass schlimm wenn auf einmal (aus welchem Grund auch immer) Eine led kaputt geht und die anderen auch aus gehen. Also Parallel.

PS.: es ist sogar Vorschrift und alle anderen Autos vom Hersteller sind bei der Beleuchtung parallel geschaltet.

[btbartz]

Danke für den Tipp. Habe auch schon darüber nachgedacht die LEDs parallel zu schalten um eben genau dem vorzubeugen. Obwohl es bei so vielen LEDs eigentlich nicht so schlimm seien sollte wenn mal 3 ausfallen dann leuchten ja immer noch genug. Habe die Schaltung jetzt fertig und sie funktioniert auch soweit (habe 2 LEDs, 3,2V, 20mA, 300 Ohm Vorwiderstand, Habe einen 200 Ohm und einen 100 Ohm Widerstände genommen, weil ich keinen 300 Ohm mehr hatte). Nur wenn ich den Poti auf 10k stelle leuchten sie immer noch sehr hell. Reicht es wenn ich einfach den Widerstand vom Poti ein bisschen erhöhe?

Anbei noch ein Bild der fertigen Schaltung.


Edit: Wenn bedarf ist und jemand das ganze nachbauen will kann ich auch gern noch die Beschaltung der Rückseite fotografieren. Man kann die Schaltung ja für so ziemlich alles benutzen (Stroboskop, Motor, Tongenerator,...) müssen dann halt nur die Widerstände R1, R2 und der Kondensator angepasst werden und durch den MOSFET sollte das ganze auch noch bei großen Strömen funktionieren.

[Kabelkasper]

Hallo,


Nur um das nochmal klar zu stellen. Du solltest die LEDs nicht in Serie (Reihe) schalten, ... Also Parallel.

PS.: es ist sogar Vorschrift und alle anderen Autos vom Hersteller sind bei der Beleuchtung parallel geschaltet.

wo und von wem soll diese Vorschrift sein?

KK

[btbartz]

Habe noch was interessantes zum Thema Spannungsspitzen im KFZ-Bordnetz gefunden.
Alle Komponenten und Schaltungen die in Autos eingebaut und geprüft werden müssen die folgenden Tests überstehen:

Test Level I/II/III/IV:
Impuls 1: -25/50/75/100V, Anstiegszeit 1us, Dauer 2ms, Innenwiderstand 10 Ohm, Wiederholrate 0,5 bis 5s, Prüfdauer 5000 Impulse.
Impuls 2: +25/50/75/100V, ansonsten wie Impuls 1
Impuls 3a und 3b: Impulspakete aus Impulsen mit -25/50/100/150V (3a) bzw. +25/50/75/100V (3b), mit Anstiegszeit 5ns, Dauer 0,1us, Innenwiderstand 50 Ohm, Wiederholrate 100us, Paketdauer 10ms, Pause zwischen Paketen 90ms, 1 Stunde Prüfdauer.
Impuls 4: -4/5/6/7V über 20 Sekunden
Impuls 5: 40-400ms langer Puls von 26.5/46.5/66.5/86.5V mit 0.1-10ms Anstiegszeit, Innenwiderstand 0.5-4Ohm
jump start/starting aid: mehrere Minuten 24V (genauer: 28.8V)

Quelle

Wenn ich mir das so angucke sollte ich vielleicht noch über eine Diode am Ende der Schaltung nachdenken, damit rückwärts nichts in meine Schaltung kommt.