Got it! Treiber für Luxeon LEDs

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Tach,

ich hab eine Nicht-SMD Lösung für Luxeon Treiber gefunden.
Basiert auf der Standardapplikation des LT1073 von Linear.

Dieser Schaltregler ist in der Lage, eine 1W Luxeon aus 2 Akkuzellen zu betreiben:
Der LT1073 hat einen Eingang, mit dem der Strom durch den Induktor berenzt werden kann. Dieser wird bei der niedrigsten Spannung, bis zu der die Akkus betrieben werden sollen, auf den gewünschten Strom eingestellt, also z.B. 350mA bei 2.3 Volt. Bei vollen Akkus werden z.B. bei 2.8 Volt ca. 400mA durch die LED geschickt. Das wird verhindert, indem der Sense-Eingang, der die Ausgansspannung der Schaltung festlegt, so eingestellt wird, daß er bei höheren Spannungen runterregelt. Somit läuft die LED von 2.3V bis zu dem Punkt, an der Strom die LED direkt durch die Spule erreicht, mit konstentem Strom.

Der LT1073 kann auch die Luxeon III Star betreiben. Ich hab 2 davon in Serie an 4 Akkus gehängt und der LT1073 kann diese mit ca. 700 mA beschicken. Mehr ist in der Schaltung nicht drin, aber über 700 mA brauchts auch schon mehr Überlegungen für die Wärmeabfuhr.
Mit 2 zusätzlichen Transistoren kann die Schaltung aber aus 3 Volt 6 Volt mit 1A liefern. Die Teile kommen erst noch ...

Den LT1073 gibt's im DIP-8 und als SMD.

Wen's interessiert:
[email protected]


So long,
JoMi
 
Hallo JoMi,

Interesse besteht hier natürlich und Du kannst Dir hier sicher bleibende Verdienste erwerben, wenn du eine preiswerte, sichere und reproduzierbare Selbstbaulösung für den Schaltregler vorstellen kannst.

Ich persönlich bin ja Fan der linearen Ausregelung - wo es eben geht. Es geht aus Gründen des Wirkungsgrades aber nur bei bestimmten "eng aber nicht zu eng liegenden" Konstellationen Akku/Leuchtmittel. An 14,4V LiIon kann man z.B. 4x1W Luxeon sehr sinnvoll linear ausregeln, 3x2W oder gar 2x2W aber z.B. gar nicht (verlust zu groß) - auch nicht an 2x2W an 7,2V ("Fenster" der Spannungsdifferenz zu gering ebenso wie bei 4x2W an 14,4V).

gerade die 2W Luxeon sind aber sooooo interessant ...

Ich hab mich mit dem LT 1073 noch nicht beschäftigt. Bedenke aber:

1.
LEDs fährt man nicht mit Konstantspannung. Deine Ausführungen scheinen aber eine "Konstantspannungsregelung" im Auge zu haben. Verarbeitet werden müssen durch die Regelung nicht nur die eingangsseitigen Spannungsschwankungen (Akku-Ladezustand) sondern auch die ausgangsseitigen! Die Luxeons haben je nach Betriebsbedingungen sehr unterschiedliche Durchlaß-Spannungswerte @350mA bzw. @700mA. Das hängt vornehmlich mit dem negativen Temperaturkoeffizienten der LEDs zusammen.
Es bleibt dabei: der Ausgangsstrom muß originäre Steuerungsgröße der Regelung sein!

2.
Entscheidend ist was "hinten rauskommt". Will sagen: ob die Regelung die theoretischen Werte für den Wirkungsgrad des IC in praxi auch erreicht, hängt nicht nur vom IC sondern von vielem ab (Platinenlayout, Auswahl der passiven Elemente). Ich kenn niemanden, der ohne viel Feintuning in dieser Hinsicht und mit beachtlichem instumentellem Aufwand (Oszi etc. ..) soetwas hingekriegt hätte ...
(deswegen hab ich ja auch die finger davon gelassen :rolleyes:)

Grüße!
Dirk
*drücktdirdiedaumen*
 
Hi Dirk,

ich kenne die Bedenken gegenüber Schaltreglern und hab bis dato auch linear geregelt.
Was mich daran immer gestört hat: Am Anfang gingen durch die LED z.B. 360mA, nach 2 Stunden noch 270mA, bedingt durch die harte Kennline der LEDs.

zu 1.)
Die Regelung ist vornehmlich Konstantstrom. Der Chip regelt lediglich den Überhang weg, der durch die Überspannung des vollen Akkus am Betriebsanfang entsteht. Im Nennbereich von 2.35V bei 2 Akkus bei der derzeitigen Kälte greift die Spannungsregelung gar nicht mehr ein.
Konnte ich bei -4 Grad zu 23 Grad ausgiebig testen :-))
Zusammen mit der primären Strombegrenzung durch die Spule ist kann man die Top-Spannungsregelung recht "weich" einstellen.

zu 2.)
Ich hab viel rumgespielt mit dem LT1073 und komme auch ohne Oszi so auf 85% Wirkungsgrad, das reicht mir.
Fehldimensionierung teilt die Spule Dir mit unüberhörbaren Pfeiffen und die Schaltung mit schlechten Wirkungsgrad mit.
Der LT1073 ist anscheinend nicht so mimosenhaft bezüglich Layout. Die 85% erreich ich mit gefräster Platine genauso wie mit der Experimentierplatine, auf welcher die Bauteile zwecks einfachen Austausch auf Drahtstelzen hoch über der Platine tronen.

Die fertigen Schaltungen laufen für mich absolut befriedigend. Mein neues Rücklicht mit der roten Star (290mA, ich will's ja nicht übertrteiben) hat 30 Stunden bisher viel Freude bereitet.


Ach ja, der LT1073 kostet ca. 6 Euro
 
Du kannst die Spannungsregelung auch ganz weglassen, wenn Du ihr nicht traust.

In dem Fall kannst Du auch den LT1073 mit fester Ausgangsspannung (5V) nehmen. Nachteil ist halt, daß der Strom dann so von 350 bis 300 mA schwankt
 
jomi,

1. o.k.

2. o.k.


Original geschrieben von jomi
Du kannst die Spannungsregelung auch ganz weglassen, wenn Du ihr nicht traust.

nein, doch, :)

ich meinte nur, es sollte nicht darauf reduziert sein. welcher weg nach rom führt ist doch egal, entscheidend ist, daß es immer der definierte (ausgangs)stromfuß ist, egal welche durchlaßspannung gerade über den LED abfällt.

dann klingt das jetzt aber zunehmend interessant!!
kannst du mal ein platinenlayout posten?

warum du linear solche probs hattest versteh ich aber nicht.
mit Rx = 1,2 ohm macht das der LT1085/1086 bei mir absolut sauber, egal ob I (const) = 350mA oder =700mA ...

Grüße!
Dirk
 
gruenbaer schrieb:
kannst du mal ein platinenlayout posten?

Sorry für die Kunstpause, leider ist Job ungleich dem, was im Keller mit dem Lötkolben so passiert ...

Da ich ob meiner geringen Stückzahlen noch nicht geätzt hab, sondern fräse, kann ich nur mit Schaltplan dienen. Solle aber übersichtlich sein.

Die Schaltung betreibt eine rote Luxeon Star mit 300mA an 2 Mignonakkus. Die Akkus werden schaltreglertypisch ausgelutscht, bis der Innenwiderstand zusammenbricht.

Der 100 yF ist ein Tantalkondensator, die Spule eine Rinkerndrossel mit 2A Strombelastbarkeit (z.B.Reichelt FED 80y).


Anpassung:

Der Strom wird durch den 120 Ohm Widerstand geregelt. Zum Testen durch 500 Ohm Trimmpoti ersetzen.
Die schon erwähnte Spannungsbegrenzung regelt der 42.5 kOhmer, ein 50k Trimmpoti tut’s zum Testen.

Als nächstes kommt die Dimensionierung für eine weiße mit vollen 350mA und für 2 weiße Star III an 4,8 Volt mit 700mA.

Datenblatt 1073:
http://www.linear.com/prod/datasheet.html?datasheet=193

Bis denne,
JoMi
 

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jomi schrieb:
Sorry für die Kunstpause, leider ist Job ungleich dem, was im Keller mit dem Lötkolben so passiert ...
do not mention it!

Der Strom wird durch den 120 Ohm Widerstand geregelt. Zum Testen durch 500 Ohm Trimmpoti ersetzen.
Die schon erwähnte Spannungsbegrenzung regelt der 42.5 kOhmer, ein 50k Trimmpoti tut’s zum Testen.

Als nächstes kommt die Dimensionierung für eine weiße mit vollen 350mA und für 2 weiße Star III an 4,8 Volt mit 700mA.

arghhh ...
das ist die step-up variante ...
da hast du wohl NiMH als energiequelle im auge?

für mich wär die step-down variante interessant (an 14,4V LiIon)
2 luxeon 2/3W sind halt als "abblendlicht" hochinteressant, egal ob man im übrigen 12V IRC's oder (wie ich) ne walamp daneben betreiben will ...

hast du auch step-down mal 'rumgespielt?

(sorry Mulle, das braucht noch bis es verständlich wird :D )

grüße!
dirk
 
gruenbaer schrieb:
hast du auch step-down mal 'rumgespielt?

N'Morgen,

sorry, ich steppe nur up. Auch bei 2 Star III in Serie käme ich mit meinen 6 Volt von unten ...

Das Datenblatt empfiehlt den LT1173 für Ströme >3V. Mit dem sollte es aber wenig Probleme stepdown geben, denk ich mal.

Stepdown habe ich nur zum 6V-Bleiakkuladen an der 12V Solarstation den LM2574N ADJ. Liefert auch so seine 700mA, wird aber warm (darf er lt. Datenblatt) und die 330 yH Spule fast schon heiß.

JoMi
 
Hi , Bastel gerade auch an Luxeon Led´s rum .
Habe in nem andern Forum diesen Shop gefunden .

http://secure3.dnsaction.com/~anlig...d=175&osCsid=20a9d70451e1a9390850d1bbe8e43047

Nun meine frage (mein Eng ist nicht mehr das beste) sind die step up / step down was brauchbares ? Hatt die evl schon mal jemand getestet ?

Möchte (für Anfang ) ne 1watt Luxeon an 3v oder 6v betreiben , habe obrige schaltung aufgebaut .
Leider kommen bei mir nur ca 150mA und 2,9 V an der led an , wenn ich 3 Zellen nehm , dann Stimmen die werte aber der IC wird sehr heiß .

Bin für jede hilfe dankbar .



P.s. Super Forum , hab hier schon viele Stunden gelesen (vor luxeon Bestellung )
 
Hehe ... lass mich raten, das andere Forum ist das "CPF". :D

Ich hab mir das alles auch schon angeschaut, aber konnte mich noch nicht zu einer Bestellung durchringen. Die Converter-Boards machen einen ganz guten Eindruck, werden viel in Taschenlampen-Mods verwendet und alle scheinen damit zufrieden zu sein. Im CPF hatte jemand eine noch ein bisschen bessere Step-up-Lösung in einer Kleinserie vertickt, aber die Treiber aus diesem Shop sind auf alle Fälle besser, als das was man sich so auf nem Schreibtisch selbst zusammenlöten kann ;) ... aufgrund des Einsatzgebiets Taschenlampe sind sie auch schön klein.

Man muss sich nur klarwerden, was man braucht ... Badboy (Step-Up),Downboy (Step-Down) oder Madmax (Step-Up), abhängig vom Einsatzgebiet, siehe technische Daten der Boards.
 
Danke erst mal für die schnelle beantwortung .
Werd mich mal umhöhren ob ich noch andere find um da dann ne sammelbestellung zu machen (wegen 1-2 das lohnt nicht) .
 
hallo und grüezi

nobbe und ich haben ebenfalls in's auge gefasst, unser xenon-projekt mit leds zu ergänzen, im idealfall drei luxeons im winkelversatz, um den nahfeldbereich so wie die kurven auszuleuchten und ein abblendlicht für feldweg und strasse zu haben.

was gibt es da für möglichkeiten, um die dinger PARALLEL an 14.4V zu betreiben?

dank für jede antwort.

michalis
 
3 Luxeons parallel? Dann wollt ihr also die 5 Watt Luxeon V verwenden, oder?

Ansonsten: Drei parallel geschaltete Luxeon III (3 Watt) an 14.4V sind "Humbug", eine Reihenschaltung wäre viel sinnvoller. Die Vf einer Lux V liegt bei 7 Volt, aber die Vf einer Lux III bei höchstens 4 Volt. Bei drei Lux III in Serie liegt man schon dicht an 12V, d.h. der Abstand zu der LiIon-Spannung ist recht gering, man kann entweder einen - dann effizient arbeitenden - Step-Down-Wandler nehmen oder man schenkt sich einige Prozentpunkte Wirkungsgrad und setzt gleich einen simplen Linearregler ein.

Für eine Parallelschaltung der Luxeon bräuchtet ihr einen starken Step-Down-Wandler oder mehrere, denn die oben genannten Wandler packen das nicht.

Bei Parallelschaltung wäre der benötige Output bei drei Luxeon V 2.1 A und bei drei Luxeon III schon 3 A, und das bei sehr grosser Spannungdiffenz !!!

Am einfachsten wären zwei Lux V oder drei Lux III in Reihe geschaltet ... oder an was hattet ihr gedacht?
 
na für den wirkungsgrad schon eher an 3 x 3W-luxeon, parallel halt um das abschalten der ganzen anordnung beim ausfall einer einzelnen luxeon zu verhindern. klar kann man die auch so verbinden, das im notfall die kaputte luxeon gebrückt wird, aber dann hat man wieder ein spannungsproblem.

für drei luxeons bräuchte es also drei step-down-module, da führt wohl kein weg dran vorbei, so dass jede luxeon autark betrieben wird.

deshalb war die idee die dinger parallel zu betreiben.

bei zwei in reihe geschalteten 5W-luxeon kommt man eh an die 14.4V ran, so dass diese anordnung am einfachsten zu bewältigen wäre.

da ich aber bis jetzt noch nicht an grafiken von unterschiedlichen optiken, deren verschiedene lichtkegel und ihre ausleuchtung gekommen bin, kann ich auch noch nicht beurteilen, ob im winkelversatz drei mittlere oder zwei grosse luxeons die ideale lösung sind, um den nahfeldbereich auszuleuchten.

wer da was weiss (gruenbaer, raymund?) darf sich gerne melden...
 
bouzuki schrieb:
na für den wirkungsgrad schon eher an 3 x 3W-luxeon, parallel halt um das abschalten der ganzen anordnung beim ausfall einer einzelnen luxeon zu verhindern.

Ich glaube, dass die Luxeons recht lang leben (länger als dein Rad :) ) und deswegen wäre es für mich kein Kriterium, an dieser stelle auf unbedingte sicherheit gegen Totalausfall zu designen.
Eher würde ich noch ein paar simple weiße LEDs unten dran montieren, die halt auch mitleuchten und als Notlösung dienen.

Ich geh nun davon aus, dass Deine Luxeons einen Arbeitspunkt von 3,7V / 1A haben. Wenn Du die parallelschaltest, hast Du:
- mehr Verlust durch Innenwiderstände (Schalter, Kabel, Stecker, Akku)
- weniger Spielraum, was die Spannung angeht, was dazu führt, dass Du mehr Spannung vorhalten musst,
--> der Regler verbrät relativ viel Leistung.
Ich setze weiterhin als Spannungsabfall für Regler+Kabel+Schalter ~= 2V. Du musst also eine Spannung von 5,7V vorhalten, das sind 6 Zellen.
6 Zellen machen eine Spannung von 6,3V bis 8,7V. Daraus kannst Du grob den Wirkungsgrad berechnen:
rho_entladen = 3,7V/6,3V = 59%
rho_vollgeladen = 3,7V/8,7V = 42%


Wenn Du sie in Serie schaltest, rechnest Du mit ca. 3.7V*3 = 11,1 V. Dadurch brauchst Du ca. ca. 13V Akkuspannung im entladenen Zustand. Dafür kalkuliere ich mal 13V/(1,05V/Zelle) ~= 12 Zellen.
12 Zellen machen im Vollgeladenen Zustand ca. 18V.

Daraus kannst Du den Wirkungsgrad berechnen:
rho_entladen ~= 85%
rho_vollgeladen ~= 61%

Man sieht also, durch die Serienschaltung lässt sich ein besserer Wirkungsgrad erreichen.
 
hm, danke so weit, auch wenn ich noch ein gutes stück davon entfernt bin, deine hochkomplexen ausführungen nur annähernd zu begreifen.

also meine zellen haben 3.6V und sind keine mignon-walkman-dinger, so viel vorne weg.

dann würde ich gerne wissen, da mein akku 14.4V hat, was mehr sinn macht in sachen wirkungsgrad: 3 x 3W oder 2 x 5W? das lichtfeld vernachlässigen wir jetzt mal an dieser stelle...

was muss da für eine elektronik zwischengeschalten werden, damit die luxeons konstant leuchten?

und wo gibt's beispiele für die lichtkegel der verschiedenen linsen mit der entsprechenden ausleuchtung?

das brennt mir unter den nägeln...

gruss_michalis
 
bouzuki schrieb:
hm, danke so weit, auch wenn ich noch ein gutes stück davon entfernt bin, deine hochkomplexen ausführungen nur annähernd zu begreifen.

also meine zellen haben 3.6V und sind keine mignon-walkman-dinger, so viel vorne weg.

dann würde ich gerne wissen, da mein akku 14.4V hat, was mehr sinn macht in sachen wirkungsgrad: 3 x 3W oder 2 x 5W? das lichtfeld vernachlässigen wir jetzt mal an dieser stelle...

was muss da für eine elektronik zwischengeschalten werden, damit die luxeons konstant leuchten?

und wo gibt's beispiele für die lichtkegel der verschiedenen linsen mit der entsprechenden ausleuchtung?

das brennt mir unter den nägeln...

gruss_michalis

Vom Wirkungsgrad her gesehen bist Du mit drei 2/3W LEDs beim 3W Betrieb (9W=> 3x80 = 240 lm) nur wenig besser als mit zwei 5W LEDs (10W=> 2x 120 = 240lm).
Eine 5W LED kostet doppelt soviel, wie eine 2/3W LED, hat aber nur eine Lebensdauer von 1000h (immerhin).

Zum Betrieb an 14.4 V eignen sich entweder 2x5W in Reihe ider 4x2W in Reihe ideal. Mit dem Regler von JürgenH funktioniert das prima.

Gruß
Raymund
 
Apropos Lichtkegel:
Ich habe die original- (10°), die 6° Fraen- und die 4.5° Kollimatorlinsen ausprobiert. (die Angaben scheinen Halbwinkel zu sein, denn ich konnte sie so nicht bestätigen)

Die 10° taugen zum Radfahren überhaupt nicht, keine Reichweite.
Bei den 6°-Linsen ist das schon besser, aber das LED Licht streut anscheinend mehr als Halogenlicht.
Deshalb habe ich die 4.5° Linsen genommen, die neben der überzeugenden Reichweite auch viel besser zu verbauen sind, da sie eine glatte, geschlossene Front haben.
Um die seitliche Ausleuchtung zu verbessern habe ich die 4 LEDs meiner Lampe gefächert angeordnet. Das ergibt einen Lichtkegel von ca. 10° vertikal zu 25°-30° horizontal.
Dazu kommt das Streulicht, welches Verkehrsschilder, Autokennzeichen und Begrenzungspfosten auf große Entfernungen aufleuchten lässt.

Seit Montag habe ich ein Muster einer Carclo Optik mit 6°x25° Winkel Zuhause, mit der ich mir einen gefächerten Lichtstrahl mit weniger LEDs verspreche (muss ich noch testen). Die haben den Vorteil, daß sie so kompakt sind, wie die originalen Luxeon Linsen (passen in denselben Halter).
Leider ist die Front geriffelt (Drecknester) und es gibt keinen Rand für den dichten Einbau in ein Gehäuse.
Werde die Ergebnisse meiner Tests hier wiedergeben.

Gruß
Raymund
 
bouzuki schrieb:
hm, lässt sich da nicht eine plexiglas- oder polycarbonatscheibe davor legen? zur bruchsicherheit und einfachen reinigung.

... die einem evtl. wieder 8-10% Lichtleistung raubt. Ansonsten spricht nix gegen eine Schutzscheibe, wenn das Lampendesign ;) sie zulässt.

Der Lichtverlust ließe sich durch Einsatz spezielles Glas vermeiden, siehe die UCL Lenses von www.flashlightlens.com für Taschenlampen ... aber dann wird das teuer ;)
 
bouzuki schrieb:
hm, lässt sich da nicht eine plexiglas- oder polycarbonatscheibe davor legen? zur bruchsicherheit und einfachen reinigung.

wie Scay`Ger schon schreibt: der Wirkungsgrad geht runter.
Aber mit einer Vorsatzscheibe könnte man das Problem der fehlenden Fassung beheben, indem man die Linse einfach dagegendrückt.

Gruß
Raymund
 
Diese Hartglasscheiben sind 10mm dick, mindestens 45mm groß und kosten pro Stück ca. 10,-€.
Für die Carclo linsen bräuchte man etwas, was ca. 2mm dick ist, einen Druchmesser von 20mm hat und pro Stück vielleicht 2,- € kosten darf.

Bei meiner ersten LED-Lampe hatte ich genau das gleiche Problem: um die Fraen-Optiken dicht zu bekommen suchte ich 7 Glasscheiben mit 28.8mm Aussendurchmesser. Dank einer Kindergartenbekanntschaft bin ich über den örtlichen Optiker sehr günstig daran gekommen, möchte dieses Theater aber nicht nochmal mitmachen.

Gruß
Raymund
 
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