LED Akku-stromversorgung

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21.10.2004, 09:56
peter_x

LED Akku-stromversorgung

hallo,
ich habe eine frage zur stromversorgung eines LED clusters. das teil ist mit 50 LEDs bestückt die scheinbar parallel geschaltet sind, da das ganze 3,4V benötigt. (und 1,47 A zieht) versorgen will ich es mit einem NiMh RC akkupack, der eigentlich 7,2 V /3000mAh hat. nun frage ich mich, ob es sinnvoller ist, den akkupack zu teilen und 2x3 zellen parrallel zu schalten, oder die 7,2V mit einem widerstand auf 3,4 V zu bringen. der entscheidende faktor soll die möglichst effiziente kapazitätsausnutzung sein.
verbraucht der widerstand selbst auch energie? also wären bei 3,4 V auch nur 3000mAh vorhanden, oder das doppelte?

danke schonmal,
peter
21.10.2004, 10:05
RCO

Also ich weiß nicht, ob es Widerstände gibt, die so hohen Strömen gewachsen sind, OK, sicher gibt die, aber die Frage ist wo. Also ich würde einen Spannungsregler verwenden, oder, wie du schon meintest den Akkupack teilen, dann kämst du auf 3,6V, das wird wohl in oRDNUNG SEIN UND 6000mAh, also vermutlich weniger als 4 Stunden Leuchtzeit (vermutlich deutlich weniger). Ja, wenn du sie Prarallel anschließt, halbiert sich die Spannung, und die Kapazität verdoppelt sich.

Allerdings weiß ich nicht genau, wie sich Akkus verhalten. Ich weiß, dass sie im Gegensatz zu Batterien, die Spannung kontinuirlich (ja nicht ganz) abbauen, und nicht wie Batterien, fast die ganze Zeit volle Spannung liefern und dann kurz vor Ende regelrecht einbrechen. Es könnte natürlich sein, dass die Akkus dann schnell auf 3 Volt sinken, lecuhtet der Strahler dann noch hell, oder erkennt man schon deutliche Verluste? ICh kenn mich da aber nciht genau aus, also verlass dihc nicht drauf.

MFG Moritz
21.10.2004, 10:54

bei conrad hab ich hochlast drahtwiderstände für 11W gefunden. die müßten es ja eigentlilch bringen. bliebe nur die frage ob der widerstand selbst eigentlich auch energie frißt?
und bei der anderen variante ist die frage ob man akkus ohne weiteres parallel schalten kann/sollte?

peter
21.10.2004, 11:28
RCO

Ja man aknn sie ohne weiteres Parallel schalten, du solltest nur darauf achten, dass du sie eben anders laden muss und das sie immer gelich entladen, geladen werden, es darf nciht passiren, dass ein Akku leer und der andre Halb voll ist, aber wenn du sie immer parallel schaltest und so beläst passiert das auch nicht.
21.10.2004, 11:34
maw_hn

Hallo!
Ja, die Widerstände schlucken natürlich Energie (wandeln sie in Wärme um). Wenn es net allzu viel Arbeit ist würd ich dir raten den Akku- Pack zu teilen. Das wär auf jeden Fall die beste Lösung. Sonst würd ich Moritz zustimmen und den Spannungsregler nehmen... Wenns wirklich um die Energieausnutzung geht, ist en Spannungsteiler nicht die Top- Variante...

MfG

Marco
21.10.2004, 17:40
RG

noch besser wäre eine PWM-Schaltung, dann gibt es kaum Verluste.
Impulsförmig darf höherer Strom durch LED's fließen (Datenblatt!).
RG
16.01.2005, 17:05

Ich sehe das Problem darin ,das der Akku wenn er frischgeladen ist eine Spannung von 1,4 V pro Zelle und nicht 1,2 V hat. Diese sinkt dann natürlich und man möchte ja die ganze Zeit die LED´s so hell wie möglich haben. Dazu kommt noch das die Akkus möglichst nicht unter 0,9 V pro Zelle entladen werden sollten. Also wäre die variante mit 6 Zellen in Reihe und ein Spannungsregler das bessere. Ich weiß nur nicht was man bei den Spannungsreglern beachten muss.
17.01.2005, 09:14
Gottfreak

Zitat:

den Akkupack teilen, dann kämst du auf 3,6V, das wird wohl in oRDNUNG SEIN UND 6000mAh,

VORSICHT! Da die Kennlinie von LEDs (wie bei den meisten Dioden) im Bereich um die Nennspannung sehr steil ist, solltest du sie keinesfalls direkt (ohne Strombegrenzung) an 3,6V anschließen. Da fließt mit Sicherheit WEIT MEHR als der zulässige Strom.
Am einfachsten ist es sicherlich, die LEDs an 7,2V zu betreiben und einen Festspannungsregler als Konstantstromquelle zu verwenden(du müsstest die bei vollen Akkus ca 5V * 1,4A = ca. 7,2Watt dann über dicke Kühlkörper an Widerstand und Spannungsregler abführen.).
Der Wirkunggrad der Beleuchtung ist natürlich doppelt so hoch, wenn den Akkupack teilst. Dann bleibt dir allerdings nicht viel Spielraum zum Regeln(ganz ungeregelt wird es wie gesagt nicht gehen, du kannst ja mal bei einer LED den Strom an 3,6V messen.) und du kriegst du Zellen möglicherweise nicht bei voller Leuchtstärke leer.
Ideal wäre schließlich ein Buck/Boost-Regler, der die Ausgangsspannung über den gesamten Spannungbereich der Akkus auf deine 3,3V bringt(hab' leider jetzt keine genaue Typenbezeichnung zur Hand, aber das gibt's im Prinzip als IC, wo du nurnoch wenige Bauteile anschließen musst.).
17.01.2005, 18:46

@RCO:

Bei Batterien sinkt die Spannung relativ kontinuierlich von ca. 1.6 Volt bis auf ca. 1 Volt. Bei Akkus sinkt die Spannung erst relativ schnell von 1.4-1.5 Volt auf 1.2 Volt. Dann bleibt die Spannung lange Zeit nahezu konstant. Erst gegen Ende der Entladung bricht die Spannung ein.
19.01.2005, 18:11

Also du kannst wählen:
Widerstand vorschalten: 7,2V-3,4V = 3,8V -> 3,8V x 1,47A = 5,6W
Du hast also 5,6W Verlustleistung am Widerstand, das ist mehr als die LEDs verbrauchen -> ungeeignet

linearer Spannungsregler:
das gleiche wie beim Widerstand, schließlich ist das auch nix anderes wie ein geregelter Widerstand -> ungeeignet

Schaltregler mit PWM:
hier hast du nur die Schaltverluste, ist jedoch recht aufwändig und teuer
Vorteil: kaum Verluste, LEDs immer gleich hell

Akkupack teilen:
-> 3,6V Akku-Nenn-Spannung -> ideale Energieausbeutung
Nachteil: Je nach Akkuladungszustand unterschiedliche Spannung -> unterschiedlich hell.
Einen Spannungsregler kann man nun auch nicht mehr einsetzen, da diese je nach Ausführung mindestens 1-1,2V mehr am Eingang benötigen als sie am Ausgang zur Verfügung stellen können.

Daher meine Empfehlung:
Einsatz eines Schaltreglers
20.01.2005, 09:27
Goblin

zu dem pwm mal ne frage: ich hab mir 2 ultrahelle leds (5mm) für die kamerabeleuchtung geholt, und da will ich natürlich maximale leuchtkraft rausholen. deswegen hatte ich mich auch für pwm entschieden. in dem datenblatt steht was von Reverse Voltage 5V (bei den maximum ratings). was heißt reverse voltage? (jetzt nicht übersetzt, das kann ich auch selber! ;) )
20.01.2005, 11:04
Felixx87

Hallo? wieso mach ihr es euch so schwierig mit festspannungsreglern oder Pwms?????

Ich habe 40 Leds jeweils mit JE einem Wiederstand! ( 1/4 Watt) und dann noch ma 30 wo jeweils 3 in reihem mit vorwiederstand je dreier ist! und ich betreibe es mit einem 9,6V akku mit 1,2Ah!! ohne irgend welche halbleiter!

mein akku hat somit rund 11VA und euer hat 21VA und ich komm mit rund 5 h laufzeit(ja es ist sdoviel :shock: ) das ist der erfahungswert den ich letztens gemacht habe

ganz gut aus! und nen 100er wiederstandsbeutel beim C kostet nicht die welt! Ach und immer nen wiederstand nehmen der mehr woederstand hatz als gebraucht denn naja wie ihr schon esagt habt sind akkus nach dem laden voller als im halb vollem stand!

und die leistung nimmt am ende der kapazität erst rapide ab! vorher ist es kaum bemerkbar! diese akkus haben einen guten energie verlauf

MFG Felixx(modellbauer :) )

und ich wollte am anfang nicht herablassend wirken ;)
20.01.2005, 12:45
Gottfreak

Zitat:

Hallo? wieso mach ihr es euch so schwierig mit festspannungsreglern oder Pwms?????

Das wurde oben schon erklärt, aber gut:

Zitat:

Ich habe 40 Leds jeweils mit JE einem Wiederstand! ( 1/4 Watt)

Das heist im Klartext, dass du den allergrößten Teil der Spannung(je nach Ladezustand ca. 5-8V) einfach verbrätst. Dass bei soviel Spannungsabfall am Widerstand der Spannungsabfall des Akkus beim Entladen nicht mehr so in's Gewicht fällt, ist kar.

Zitat:

und dann noch ma 30 wo jeweils 3 in reihem mit vorwiederstand je dreier ist!

Und ab welchem Ladezustand werden DIE schwächer? Da müsste sich der sich entladende Akku schon stärker auswirken.

Zitat:

mein akku hat somit rund 11VA und euer hat 21VA und ich komm mit rund 5 h laufzeit

Wieviel Strom lässt du eigentlich durch deine LEDs fließen? 40*20mA sind schon 0,8A. Die 40 alleine sollten deinen Akku also schon in 1,5Std. leeren.

Zitat:

(ja es ist sdoviel )

wie bereits oben gesagt wäre das bei voller Leuchtstärke normaler LEDs tatsächlich viel(für deinen Akku), aber manche Leute haben Vergnügen am Basteln und werden schon deshalb nach der "optimalen" Lösung suchen.

Zitat:

und immer nen wiederstand nehmen der mehr woederstand hatz als gebraucht denn naja wie ihr schon esagt habt sind akkus nach dem laden voller als im halb vollem stand!

Das ist die einfachste Lösung. Damit bleibt die erreichte Helligkeit aber doch offensichtlich hinter dem Möglichen deutlich zurück.
20.01.2005, 12:52
Madgyver

http://www.emanator.demon.co.uk/bigclive/joule.htm

Probier es mal damit. Hab damit schon Clutser bis 20 stk. betrieben. Aber pass auf, wenn du dass an nen akuu bastelst, der saugt unter umständen das Pack leer. Bis auf 0,7 V!!
Also irgendwas vorschalten, damit das verghindert wird. mit einer vollen Alkalie konnte ich 20 Ultrabright-White LEDs 48 Stunden betreiben. danach war die batterie aber echt im A.

have fun!
20.01.2005, 17:26

Zitat:

Zitat von Goblin

zu dem pwm mal ne frage: ich hab mir 2 ultrahelle leds (5mm) für die kamerabeleuchtung geholt, und da will ich natürlich maximale leuchtkraft rausholen. deswegen hatte ich mich auch für pwm entschieden. in dem datenblatt steht was von Reverse Voltage 5V (bei den maximum ratings). was heißt reverse voltage? (jetzt nicht übersetzt, das kann ich auch selber! ;) )

Reverse voltage bedeutet - wie der Name schon sagt - Rückwärtsspannung. Also klartext: wenn du die LED in Sperrichtung einbaust, bzw. wenn eine negative Spannung anliegt. Diese Spannung darf 5V nicht überschreiten, sonst geht die LED kaputt.
Solche Spannungen können z.Bsp. entstehen, wenn du irgendeine Induktivität (z.Bsp. Relais) in deinem Schaltkreis hast und keine Freilaufdiode oder andere Schutzbeschaltung einbaust.
Um das zu vermeiden, könntest du z.Bsp. direkt parallel zu den LEDs eine Diode in umgekehrter Richtung einbauen. Falls dann wirklich mal solche negative Spannungen entstehen, entschärft die Diode das auf ca. 0,7V (je nach Typ).
21.01.2005, 10:17
Goblin

ah, gut, danke!
24.01.2005, 11:43
engineer

Ich rate ausdrücklich zu einer PWM mit Glättung und Strombegrenzung. Dann kann man den Vorwiderstand ganz klein halten. Am Besten einen 0,1 Ohm-Widerstand in den Zweig, der an den besagten 1,47 A gut messbare 147mV liefert. Diese über einen Comparator mit einer Dreieckspannung vergleichen. Die Dreieckspannung ist die geglättete PWM.