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High-Power-LEDs in der Praxis
In den letzten Jahren haben sich LEDs zu Lichtquellen weiterentwickelt, die klassischen Glühlampen in vielen Anwendungen den Rang ablaufen. Insbesondere die hohe Lebensdauer ist bei vielen Anwendungen von Vorteil.
Inzwischen sind die starken LEDs auch für private Anwender erhältlich. Die Muster, die in diesem Artikel beschrieben werden, stammen aus dem Lieferprogramm von Conrad Electronic.
Nun ist es so, dass Elektrotechniker nicht unbedingt Licht-Fachleute sind. In diesem Artikel soll es daher zum einen darum gehen, einige beleuchtungstechnische Grundlagen zu vermitteln, zum anderen sollen zwei einfache Schaltungen vorgestellt werden, die den Betrieb von 1-W-High-Power LEDs ermöglichen.
Inzwischen sind die starken LEDs auch für private Anwender erhältlich. Die Muster, die in diesem Artikel beschrieben werden, stammen aus dem Lieferprogramm von Conrad Electronic.
Nun ist es so, dass Elektrotechniker nicht unbedingt Licht-Fachleute sind. In diesem Artikel soll es daher zum einen darum gehen, einige beleuchtungstechnische Grundlagen zu vermitteln, zum anderen sollen zwei einfache Schaltungen vorgestellt werden, die den Betrieb von 1-W-High-Power LEDs ermöglichen.
Extra-Info / Update
Leserbrief:
Vielen Dank für den interessanten Artikel in Elektor 10/2003. Die Schaltung in Bild 5 ist aber für Hochstromanwendungen unsinnig und bei Batteriebetrieb nicht unbedingt notwendig. Bei Batteriebetrieb und Betrieb an NiMH Akkus sinkt bedingt durch den Innenwiderstand der Batterie der Strom durch die LED normalerweise unter 350mA. Die LED hat ja auch intern durch die Kontaktierung ja noch einen virtuellen Serienwiderstand. D.h selbst bei 4.8V Akkuversorgung kann die LED mit einem sehr kleinen oder gar keinem Vorwiderstand betrieben werden.
Wenn die LED an Akkus mit einem geringen Innenwiderstand betrieben werden soll (größere Zellen als Mignon) dann kann die Schaltung aus Bild 5 verwendet werden; aufgrund der hohen UCESAT des BC161 ist jedoch folgende Modifikation emfpehlenswert, damit nicht die ganze Energie im Reglerverbraten wird:
- Ersatz des BC161A durch einen P-Kanal FET (z. B. IRF7220)
- Zusätzlich ist dann zwischen der Versorgung und dem Gate ein Widerstand von 1 kOhm erforderlich
- ggf. braucht man noch einen Kondensator (etwa 1 µ F) zwischen Gate und Source, wenn der Aufbau Schwingneigung hat.
OSRAM stellt übrigens auch LEDs her (als Nachfolge von Siemens Halbleiter). Demnächst auch welche mit 1 W.
Dipl. Ing. Hubert Maiwald (Osram Opto Semiconductors GmbH)
Wenn man an der Quelle von guten LEDs sitzt, kann man es ruhig riskieren, LEDs mit unspezifiziertem Strom aus einem Akku mit unspezifiziertem Innenwiderstand zu betreiben...
Mir war das zu risikoreich, daher ein Low-Drop-Regler mit definiert eingestelltem Strom aus leicht erhältlichen Komponenten. Der FET-Ersatz bringt keine Reduktion der Verlustleistung, weil sowieso alle Leistung gewollt im Transistor verbraten wird. Eventuell kann man mit einem FET die minimale Betriebsspannung reduzieren, bei der schon der spezifizierte Strom erreicht wird, das erschien mir aber unnötig. Ansonsten ist die Schaltung als solche ganz nett, weil sie mit kleinem Shunt einen guten Konstantstrom liefert, unabhängig vom Innenwiderstand der Spannungsquelle. Also als Lebensversicherung für LEDs, die 18 Euro kosten (1 Watt Luxeon mit Reflektor), eventuell doch nicht ganz unsinnig!
Prof. Dr.-Ing. Martin Oßmann
Vielen Dank für den interessanten Artikel in Elektor 10/2003. Die Schaltung in Bild 5 ist aber für Hochstromanwendungen unsinnig und bei Batteriebetrieb nicht unbedingt notwendig. Bei Batteriebetrieb und Betrieb an NiMH Akkus sinkt bedingt durch den Innenwiderstand der Batterie der Strom durch die LED normalerweise unter 350mA. Die LED hat ja auch intern durch die Kontaktierung ja noch einen virtuellen Serienwiderstand. D.h selbst bei 4.8V Akkuversorgung kann die LED mit einem sehr kleinen oder gar keinem Vorwiderstand betrieben werden.
Wenn die LED an Akkus mit einem geringen Innenwiderstand betrieben werden soll (größere Zellen als Mignon) dann kann die Schaltung aus Bild 5 verwendet werden; aufgrund der hohen UCESAT des BC161 ist jedoch folgende Modifikation emfpehlenswert, damit nicht die ganze Energie im Reglerverbraten wird:
- Ersatz des BC161A durch einen P-Kanal FET (z. B. IRF7220)
- Zusätzlich ist dann zwischen der Versorgung und dem Gate ein Widerstand von 1 kOhm erforderlich
- ggf. braucht man noch einen Kondensator (etwa 1 µ F) zwischen Gate und Source, wenn der Aufbau Schwingneigung hat.
OSRAM stellt übrigens auch LEDs her (als Nachfolge von Siemens Halbleiter). Demnächst auch welche mit 1 W.
Dipl. Ing. Hubert Maiwald (Osram Opto Semiconductors GmbH)
Wenn man an der Quelle von guten LEDs sitzt, kann man es ruhig riskieren, LEDs mit unspezifiziertem Strom aus einem Akku mit unspezifiziertem Innenwiderstand zu betreiben...
Mir war das zu risikoreich, daher ein Low-Drop-Regler mit definiert eingestelltem Strom aus leicht erhältlichen Komponenten. Der FET-Ersatz bringt keine Reduktion der Verlustleistung, weil sowieso alle Leistung gewollt im Transistor verbraten wird. Eventuell kann man mit einem FET die minimale Betriebsspannung reduzieren, bei der schon der spezifizierte Strom erreicht wird, das erschien mir aber unnötig. Ansonsten ist die Schaltung als solche ganz nett, weil sie mit kleinem Shunt einen guten Konstantstrom liefert, unabhängig vom Innenwiderstand der Spannungsquelle. Also als Lebensversicherung für LEDs, die 18 Euro kosten (1 Watt Luxeon mit Reflektor), eventuell doch nicht ganz unsinnig!
Prof. Dr.-Ing. Martin Oßmann
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