3Volt LED mit Konstantstrom an 4S?

Hallo,

möchte mehrere LED welche 3Volt und einen Konstantstrom von ca. 0,7A brauchen an einem 4S Lipo betreiben, am besten per Schaltkanal vom Sender aus.
Habe schon ein wenig gesucht und auch probiert (mehr oder minder mit Erfolg ) und hoffe ihr habt ein paar Tipps für mich.
Funktioiert das ganze mit einem Bürstenregler welcher auf 3Volt eingestellt wird? Ich nehme an nein da der Konstantstrom nicht gegeben ist?
Wie würdet ihr das lösen?

Vielen Dank!
Gruß
Georg

Ideen gibt es z.B. hier: http://rcelec.cyblord.de/doku.php?id=rc:ksq_tutorial

Gruß Matthias

LED

LED

Hallo Georg,
geh mal unbedingt ins deutschsprachige Wikipedia unter LED, dort findest Du viele und gute Tips.

Grundsätzlich wird die LED ja in Durchlassrichtung betrieben und lässt demzufolge +/- beliebig viel Strom durch, bis sie halt durchbrennt.
Begrenzt wird der Strom durch den Innenwiderstand der Batterie (billige LED-Taschenlampen mit Alkalinezellen!), dann durch das Zuführungskabel, dann durch den NÖTIGEN VORWIDERSTAND, dann durch den Zuleitungsdraht innerhalb der LED (bei Überlastung mit Permanentschaden beginnt sie zu blinken oder löscht nach Flash ganz aus für immer.

Grundsätzlich kannst Du mehrere LEDs in Reihe schalten und mit Vorwiderstand schützen.

Mit Bürstenmotorfahrtregler kannst Du LEDs betreiben: alle LED-Nominalspannungen zusammenzählen. Differenz-Spannung zwischen Stromversorgung und zusammengezählten LED-Spannungen bestimmen, diese Spannung durch Durchlassstrom diviidieren und Du erhälst den nötigen Widerstand in Ohm. Dann noch die Leistung des Vorwiderstandes bestimmen, dh Volt x Ampere = Watt, damit der Vorwiderstand nicht kocht.

Cave: Wenn der Bürstenregler zum Beispiel aus dem Schiffsmodellbau auf "Rückwärtsfahrt umpolt, kann die Sperrspannung der LEDs überschritten werden, dann gehen sie auch kaputt.

Bsp.: LED 1: 2,3V; LED2 2,3V, = 4,6V. Max Versorgungssopannung aus 4xNiCad = 4x1,6V = 6,4V Lastwiderstand 6,4 - 4,6 = 1,8V
1,8 V : 20 mA = 90 Ohm oder ähnlich 1,8 V x 0,02A (=20mA) = 0,036 Watt, damit bestimmtsich die physikalische Grösse des Vorwiderstandes = 1/2 Watt = ca 4x8mm Baugrösse oder eben auch kleiner.
@ Bsp 1: Sind Deine 4 Nicads leer, hast Du noch 4 x 0,9 Volt, dann brennen sie kaum noch. Hier wäre also eine Konstantstromelektronik zu überlegen mit einer anderen Auslegung oder eine Konstanspannungselektronik, zB ein billiger Linearregler und dann auch den Vorwiderstand (!).

Bsp. 2: Nimmst Du 3 LEDs à 2,3 Volt, hättest Du 6,9 Volt, diese darfst Du trotzdem nicht direkt anschliessen, weil der Stromfluss nicht begrenzt wird, es sei denn, Du hast eine Konstantstromelektronik vorgeschaltet.

PS: Bin kein Elektroniker, nur Bastler. Richtige Elektroniker haben viellleicht noch bessere Ideen...

Gruss Oldie

Ich gehe mal davon aus, daß deine LED's von der üblichen Sorte 3,2V Superhell sind.

Wenn du 5 Stück davon in Reihe schaltest kannst du sie direkt mit 16V versorgen - ohne irgendwas vorzuschalten.
Ein randvoller 4-Zeller Lipo hat 16,8V. Damit wären sie kurzzeitig leicht im Überspannungsbereich betrieben (3,36V/LED), solange bis du den Motor anschaltest, dann fällt die Akkuspannung nämlich unter 16V.
Wenn du die LED's erst unmittelbar vor'm Starten des Motors einschaltest völlig unkritisch.

Wenn du auf Nummer Sicher gehen willst kannst du mit einem Vorwiderstand die restlichen 0,8V vernichten und sie auch dauerhaft am vollen 4-Zeller betreiben. Diesen Vorwiderstand müsste man aber individuell berechnen, abhängig von der Art der LED's und der Verschaltung.

Hallo,

ich würde LEDs auf keinen Fall ohne Strombegrenzung betreiben. Ich würde bei 4S mindestens 2V für den Vorwiderstand einplanen.

Viele Grüße
Stefan

fireball412 schrieb:

Hallo,
ich würde LEDs auf keinen Fall ohne Strombegrenzung betreiben. Ich würde bei 4S mindestens 2V für den Vorwiderstand einplanen.
Viele Grüße
Stefan

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Das mußt du jetzt aber mal erklären, wozu genau die Strombegrenzung sein soll ?
Und was das mit deinen 2V auf sich hat ?

Autsch!!!

Autsch!!!

Hallo AlexBonfire,
das tut weh, lies mal Beitrag 3, dann wird Dir alles klar werden, hoffentlich... (falls ich richtig gewickelt bin)
Ich bleibe dabei, LEDs nie ohne Strombegrenzung, zB. ein Vorwiderstand
Gruss Oldie

Stopp Leute: Ihr geht alle von den 'Spielzeug'-LED's aus, wo ein 0,25W Vorwiderstand schon gute Dienste leistet. Der TO fragt aber eindeutig nach 3V LED mit 0,7A. Daher auch mein Verweis auf eine Seite mit Konstantstromquellen http://led-stuebchen.de/de/3x-Bausatz-LED-Konstantstromquelle. Will heißen, alles was er nicht über die Spannung erledigen kann, muss 'verbraten' werden: 3V * 0,7A ergibt schon 2,1W. Ich habe bei mir in einem Modell 8W bzw. 11W Widerstände um die auftretende Wärmeentwicklung im Rahmen zu halten. Ein 2W Widerstand kann ja normalerweise die Leistung ab, aber selbst ein 5W hat noch ein sehr gutes Verbrennungspotential (selbst getestet).

Gruß Matthias

AlexBonfire schrieb:

Das mußt du jetzt aber mal erklären, wozu genau die Strombegrenzung sein soll ?
Und was das mit deinen 2V auf sich hat ?

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Hallo Alex,

die Kennlinie einer weißen LED ist bei Wikipedia beispielhaft gezeigt.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ledwhitecharcurp.png

Wenn man einen vollen 4S Akku mit 4,2*4=16,8V mit 5 LEDs verbindet entfallen pro LED 3,36V. Für diesen Fall lese ich in der Kennlinie grob 350mA ab. Wenn man den Akku nur bis 3,8V pro Zelle entlädt, gibt es nur noch 3,04V pro LED. Der Strom liegt dann bei 150mA. Im ersten Fall liegt die Eingangsleistung bei 1,2W und im zweiten Fall bei 0,5W. Das ist schon ein sehr großer Unterschied.

Wenn mit der LED des Wikipedia-Beispiels 700mA einstellen will, fallen pro LED ca. 4V ab. Bei einem 4S Akku können also nur 3 LEDs in Reihe geschalten werden. Wenn man nun einen Vorwiderstand von 6,8Ohm verwendet fließen bei 16,8V genau 700mA, da am Widerstand die fehlenden 4,8V abfallen. Bei 3,8V pro Zelle, also 15,2V stellt sich ungefähr ein Strom von 600mA ein. Bei 600mA haben die LEDs eine Spannung von ca. 3,75V und am Widerstand fallen 4,1V ab (3*3,75+4,1=15,4V).

Du siehst, dass der Strom deutlich weniger stark auf die Versorgungsspannung reagiert. Meine 2V für den Vorwiderstand waren aus dem Bauch heraus genannt. In diesem Fall müssten es eher 4-5V sein. Das ist bei 700mA aber wirklich eine hohe Verlustleistung, so dass eine Konstantstromquelle, wie sie Matthias empfohlen hat, wohl besser ist.

(Man findet im Netz auch Kennlinien von LEDs, bei denen die Spannung bei 700mA eher bei 3,5V liegt. Dann muss man die Verhältnisse entsprechend anpassen.)

Viele Grüße
Stefan

Hallo Georg,

unter anderen könnte dieser Schalter zusammen mit den Konstantstromquellen für den Zweck geeignet sein:
http://www.ledprofishop.de/epages/62205331.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/62205331/Products/05-001

Vielleicht gibt es in dem Shop auch gleich die Stromquellen.

Viele Grüße
Stefan

Hier ein Beispiel eines Datenblattes einer typischen sehr hellen, weißen 3,2V 5mm-LED:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/176724-da-01-en-LED_WEISS_5MM_10000_MCD_TYP_20.pdf
Auf Seite 4 rechts oben die Kurve forward current vs. forward voltage. Bei 3,4V lese ich 25mA ab. Nennstrom sind 20mA, max. zulässige Verlustleistung sind 120W, bei 3,4V/25mA sind wir bei genau 85mW. Für Kurzzeitbetrieb im grünen Bereich, für Dauerbetrieb nicht unbedingt ratsam, würde sie aber bei verminderter Lebsdauer wohl auch überleben.

Vielleicht sollten wir vorher klären, welcher LED-Typ verwendet wird und wieviele die LED's wie verschaltet werden sollen, bevor wir mit zwei völlig verschiedenen Datenblättern argumentieren.

@Oldie: Begründe doch deine Aussage mal mit einem fachlichen Argument. Aus welchem Grund willst du den Strom "begrenzen" wenn die LED mit einer zulässigen Spannung betrieben wird ? Ein Widerstand kann keinen Strom begrenzen. Mit der entsprechenden Spannung kann man durch JEDEN Widerstand JEDEN Strom jagen.

Die Funktion eines Vorwiderstandes ist folgende: An ihm fällt eine Spannung (nicht Strom!) ab in Abhängigkeit vom Strom der durch ihn fließt. Diesen Spannungsabfall (nicht Strom!) nutzt man, um eine LED an einer Spannung zu betreiben, die höher ist wie die für die sie zugelassen ist. Betreibt man die LED an einer Spannung, die zulässig ist, wird der Vorwiderstand überflüssig.

Ich betreibe von den oben genannten LED's 100 Stück in Reihe direkt und ohne jeden Vorwiderstand an 325V Gleichspannung (230V Netzspannung gleichgerichtet und mit Kondensator stabilisiert).

Hallo Alex,

ich habe das Datenblatt Deiner LED angeguckt. Sicherlich würde es helfen, wenn wir den genauen Typ kennen würden. Aber es ändert nichts an der Tatsache, dass alle Diode jenseits Ihrer Flussspannung einen recht steilen Anstieg in der Strom-Spannungskennlinie aufweisen.

Das heißt, dass Änderungen der Spannung sich vergleichsweise stark auf Stromänderungen übertragen. Daraus resultieren zwei Probleme. Erstens kann der maximal zulässige Strom überschritten werden (wenn die Spannung zu hoch ist, das kann man beim LiPo ausschließen) und zweitens verändert sich die Helligkeit.

Der Widerstand begrenzt den möglichen Bereich des Stroms bei Veränderungen der LED oder der Eingangsspannung. Man kann ihn auch als Stromstabilisierung bezeichnen. Die Änderung des Stroms dividiert durch die Änderung der Eingangsspannung wird durch den Widerstand einfach kleiner (höherer differenzieller Widerstand). Ich habe das ja am Beispiel vorgerechnet.

Deine Reihenschaltung mit 100 LEDs am Netz lebt von der Stabilität der Netzspannung (ich hoffe, dass es die gibt). Ein Lipo entlädt sich aber im Flug und dadurch würde sich ohne Widerstand oder Regelung die Helligkeit verändern.

Viele Grüße
Stefan

Hi,

eine Diode (auch eine Leuchtdiode) hat keinen fest definierten Innenwiderstand. D.h. sie verhält sich NICHT wie ein ohmsche Last. I=U/R gilt hier nicht so einfach. Selbst wenn man haargenau die "Betriebspannung" anlegt, kann eine Leuchtdiode durchbrennen. Eine Diode in Durchlassrichtung verhält sich nämlich mehr oder weniger wie ein Kurzschluss.

Daher muss IMMER eine Strombegrenzung stattfinden. Im einfachsten Fall halt durch einen Vorwiderstand. Der macht einfach sein U=R*I. Wenn I zu stark ansteigt, weil die Diode durchschaltet, dann fällt an ihm mehr Spannung ab (nämlich genau U=R*I), so dass für die Diode weniger Spannung übrigbleibt. Diode schaltet weniger stark durch ==> alles in Butter. Man berechnet R immer so, dass bei der Betriebsspannung der Diode und dem Betriebsstrom!!! der Diode die restliche Spannung am Widerstand abfällt. Funktioniert in der Tat nicht mehr, wenn am Widerstand nur ein Bruchteil der Gesamtspannung abfällt, also wenn R sehr klein ist.

Haben aber alles auch schon Cleopatra024 oder fireball412 mit anderen Worten geschrieben.

@Alex, Dioden sind halt wirklich was anderes als Glühbirnen oder andere ohmsche Verbraucher. Für Glühbirnen liegst du richtig, bei LEDs nicht.

bee2 schrieb:

eine Diode (auch eine Leuchtdiode) hat keinen fest definierten Innenwiderstand. D.h. sie verhält sich NICHT wie ein ohmsche Last. I=U/R gilt hier nicht so einfach. Selbst wenn man haargenau die "Betriebspannung" anlegt, kann eine Leuchtdiode durchbrennen. Eine Diode in Durchlassrichtung verhält sich nämlich mehr oder weniger wie ein Kurzschluss.

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Ein Kurzschluß nicht, der bildet sich erst außerhalb. An der Diode fällt eine bestimmte Spannung ab. Alles was drüber geht wirkt, wenn die weitere Beschaltung keinen Widerstand (o.ä.) enthält, tatsächlich ähnlich wie ein Kurzschluß. Theoretisch bleibt diese Flußspannung konstant und der Strom (ohne weitere Widerstände) steigt ins Unendliche. Praktisch ist diese Steigung endlich und man hat einen gewissen Bereich, wo die erhöhte Spannung die Diode noch nicht zerstört.

Bei normalen Dioden ist die Steigung relativ hoch. Weiße LEDs haben da eine etwas flachere Kurve, d.h. mit steigendem Strom (durch höhere Spannung) steigt auch die Flußspannung merkbar an, was weitere Stromerhöhung vermindern kann. Zusammen z.B. mit dem Innenwiderstand einer normalen Batterie kann das funktioneren, ist aber sehr unsauber.
Ich hab hier eine Lampe liegen, die so funktioniert hat, bis jemand statt der normalen Batterien NiMh Akkus eingelegt hat. Das war dann der schnelle Tod der LEDs, trotzdem die Nominalspannung sogar niedriger war.

Des weiteren ändert sich die Flußspannung auch noch mit der Temperatur, was eine genaue Abstimmung erschwert. Daher auch von mir der Rat: Widerstand, oder hier besser so ein Schaltreglerkonstantstrommodul.

RK

Bei ebay suchen nach "step down led driver" oder so ähnlich. Da gibts haufenweise DC/DC Wandlerschaltungen step up oder step down, teil mit einstellbaren Spannungen oder Strömen. Sowas brauchst du.

Dann beim Hobbyking suchen nach so einem Elektronikschalter. Der wird vom Empfänger gesteuert und zwischen Akku und Verbraucher geklemmt, sowas brauchst du auch. Fertig.

Nachdenken nötig

Nachdenken nötig

Hallo Alexbonfire,
Hast schon recht, wie gesagt bin nur Hobbyelektroniker. Werde darüber nachdenken und die verschieden Beiträge bzw. Links studieren, werde wohl noch was dazulernen können.
Die 0,7 Amp.der LEDs hatte ich überlesen, das gibt bei Vorwiderständen schon eine gewaltige Verluswärme.
Bei "Spielzeug"-LEDs sind meine Ideen wohl brauchbar, ich hatte aber immer darauf hingewiesen, dass ein Vorwiderstand eine der zahlreichen Möglichkeiten sind, den Strom zu begrenzen. Ob eine Strombegrenzung immer nötig ist, ist mir nicht klar, aus praktischer Erfahrung heraus glaube ich aber schon, jedenfalls haben sich seither meine LEDs nicht mehr blinkend verabschiedet.
Logisch, dass ein Widerstand bei entsprechender Spannung jeden Strom durchlässt, bis er zu brennen beginnt...
Also, ich lese nach.
Besten Dank für die vielen Beiträge, hoffentlich helfen sie auch dem Erstfragesteller weiter.
Gruss Oldie

@bee2:

bee2 schrieb:

Hi,

eine Diode (auch eine Leuchtdiode) hat keinen fest definierten Innenwiderstand. D.h. sie verhält sich NICHT wie ein ohmsche Last. I=U/R gilt hier nicht so einfach. Selbst wenn man haargenau die "Betriebspannung" anlegt, kann eine Leuchtdiode durchbrennen. Eine Diode in Durchlassrichtung verhält sich nämlich mehr oder weniger wie ein Kurzschluss.

Daher muss IMMER eine Strombegrenzung stattfinden. Im einfachsten Fall halt durch einen Vorwiderstand. Der macht einfach sein U=R*I. Wenn I zu stark ansteigt, weil die Diode durchschaltet, dann fällt an ihm mehr Spannung ab (nämlich genau U=R*I), so dass für die Diode weniger Spannung übrigbleibt. Diode schaltet weniger stark durch ==> alles in Butter. Man berechnet R immer so, dass bei der Betriebsspannung der Diode und dem Betriebsstrom!!! der Diode die restliche Spannung am Widerstand abfällt. Funktioniert in der Tat nicht mehr, wenn am Widerstand nur ein Bruchteil der Gesamtspannung abfällt, also wenn R sehr klein ist.

Haben aber alles auch schon Cleopatra024 oder fireball412 mit anderen Worten geschrieben.

@Alex, Dioden sind halt wirklich was anderes als Glühbirnen oder andere ohmsche Verbraucher. Für Glühbirnen liegst du richtig, bei LEDs nicht.

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Tut mir leid daß ich das so ausdrücken muss, aber deine Aussage ist kompletter Unsinn.
Bitte mache dich mal schlau bevor du so etwas postest.


@fireball412:

Ein Lipo entlädt sich aber im Flug und dadurch würde sich ohne Widerstand oder Regelung die Helligkeit verändern.

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Mit Widerstand ändert sich die Helligkeit genau so. Mit Spannungsregelung ist das was anderes.

Macht die Sache nicht komplizierter wie sie ist ... Temperatureinfluss ... das ist völlig irelevant für eine Modell-Beleuchtung. Natürlich wird die LED ein wenig dunkler wenn der Akku leer wird, aber das ist bei entsprechender Auslegung minimal.

An den Themenstarter: Bitte nenne mal den exakten Typ der LED und die Anzahl der LEDs, die du verbauen willst, dann kann man mit genauen Zahlen arbeiten.

... falls du dir über die LED's noch nicht im klaren bist, mit 8 von diesen hier kannst du eine kleine Schaumwaffel einwandfrei beleuchten:
http://www.conrad.de/ce/de/product/...d-20-20-mA-32-V-LED-5-10000W?ref=searchDetail

Hallo Alex,

ich versuche jetzt nochmal die ganzen Meinungen zusammenzuführen.

Du betrachtest eine LED als ein Bauteil, dass auch jenseits der Flussspannung einen überschaubar steilen Anstieg der Strom-Spannungs-Kurve aufweist. Die Hardliner der Vorwiderstands-Fraktion verstehen eine Diode als ein Bauteil, dass jenseits der Flussspannung einen quasi senkrechten Stromanstieg zeigt. Das ist natürlich in Wirklichkeit nicht so. Der Anstieg ist aber vergleichsweise steil, so dass Spannungsänderungen von 10% (4,2V-3,8V) zu einem sichtbaren Helligkeitsunterschied führen. Der Temperatureinfluss kommt noch dazu. Aber den halte ich auch für nicht so groß.

Mit einer Stromregelung (nicht Spannungsregelung, LED Treiber sind all stromgeregelt und nein, das ist nicht das gleiche) werden alle diese Einflüsse auf nahezu null reduziert. Mit einem Vorwiderstand wird der Einfluss kleiner. Du schreibst "Mit Widerstand ändert sich die Helligkeit genauso". Das ist einfach falsch. Ich habe es vorgerechnet. Es ist eine generelle Tatsache, dass durch Einbringen eines Widerstands in Reihenschaltung die Änderung des Stroms kleiner wird.

Es stellt sich hier aber die Frage, was man erreichen möchte. Dir geht es offensichtlich um die Beleuchtung kleiner Schaumfliegerchen. Der TS fragt nach 0,7A. Es scheint dabei um die Beleuchtung eines größeren Modells zu gehen. Damit man LEDs draußen (bei nicht kompletter Nacht) überhaupt sieht, braucht man alle denkbar mögliche Leistung. Die LEDs müssen an der Leistungsgrenze betrieben werden und die Helligkeit sollte im Flug dann auch nicht auf die Hälfte oder weniger absinken. Sollte sich die Zielanwendung wirklich so darstellen, gibt es hier nur eine Lösung und die heißt Stromregelung mit geeigneter Elektronik.

Viele Grüße
Stefan

Bevor wir hier weiter mit wilden Vermutungen um uns werfen wäre es am einfachsten, wir hätten einen LED-Typ mit zugehörigem Datenblatt dann liegen die Fakten auf dem Tisch.
Aber leider meldet sich der Themenstarter nicht mehr zu Wort.

An die Vorwiderstands-Hardliner: Bitte rechnet mir doch mal vor, welchen Vorwiderstand ihr beispielsweise bei oben genannter LED (siehe Datenblatt) an einer Versorgungsspannung von 3,2V vorschalten wollt und wie sich die Ströme und Spannungen in diesem Stromkreis verhalten. Ein Skizze wäre da hilfreich. Gerne auch jede andere LED - wenn ein Datenblatt zur Verfügung steht.