Stromquelle fuer Cree XM-L U2 LED?

[JB]

Hallo Forum,

Ich moechte fuer eine Cree XM-L U2 http://www.led-tech.de/en/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XM-Serie/CREE-XM-L-U2-on-Copper-PCB-LT-1790_120_170.html eine regelbare Stromquelle bauen, und zwar nach der bewaehrten Schaltung die Rolf (Reblaus) hier einmal vorgestellt hatte ( https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11584.15 und siehe unten).

Die LED leistet ueber 9W, soll aber von mir mit maximal 3W betrieben werden. Als primaere Stromquelle habe ich ein Steckernetzteil mit max. 1000mA. Die Spannung ist waehlbar, also kaemen 3V/1000mA, 4,5V/1000mA oder 5V/1000mA in frage (bei der letzten LED hatten wir 5V gewaehlt).

Koennte mir bitte jemand Hilfestellung geben welche Widerstaende (2) und welches Potentiometer (1) ich waehlen sollte, um einen guten Steuerbereich zu erhalten?

Beste Gruesse,

Jon

[the_playstation]

Hallo Jon.
Wenn das Netzteil sowiso nur 1A liefert, bist Du ja immer auf der sicheren Seite.
Für den Vorwiederstand Rroben=Ur/Ir Ur=(5V - Uled) Und Ir= Iled
Bei der Cree ... Ityp = 700mA - 1A und Uled = ca. 3V
Rv= 2V / 1A = 2 Ohm.
Ich persönlich würde aber lieber ein billiges normales Poti kaufen und die Leistung über einen Leistungstransistor "verbrennen". Das hat div. Vorteile. Z.B. wird die Potibahn nicht so hoch belastet. Heutige Billigpotis sind da nicht sehr vertrauenserweckend. Der untere Wiederstand sorgt ausserdem für eine unnötige Verlustleistung selbst, wenn die LED fast aus ist. Er müßte so berechnet werden, daß an Ihm vereinfacht Uled minimal anliegt. Iled min kann man hier vernachlässigen und das Poti + Runten als einfachen Spannungsteiler betrachten. Uled min bzw Iled min muß man hier experimentell mit einem Poti + Multimeter ermitteln.


Ich rechne hier schlampigerweise vereinfacht und vernachlässige ein paar Werte.

Das Poti sollte man so wählen, daß bei max. Wiederstand (Rroben+Rpoti) die LED gerade mal dunkel aufleuchtet. D.h. an der LED Uled minimum erreicht wird. Sonst kann man Sie nicht entsprechend runterdimmen, wie man möchte. Da es bei LEDs Serienschwankungen gerade bei der Imin und Umin gibt, sollte man lieber einen etwas höheren Potiwert oder einen etwas niedrigeren Runten benutzen.

Meine Schaltung mit 2 Zusatztrimpotis statt den Festwiederständen ermöglicht eine exakte Einstellung des Minimalstroms und des Maximalstroms.
Ausserdem ist die Wiederbeschaffung der Standardbauteile wesentlich leichter als die des Leistungspotis. Dritter Vorteil wäre, daß man das Kratzen des Potis durch einen Kondensator vollständig verhindern könnte. Vierter Vorteil ist eine einfache Anpassung an eine andere Spannungsquelle. Ist halt eleganter und besser bei nahezu identischen Kosten.

Bei Verfügbarkeit von guten Leistungspotis ist die Variante aber völlig ok.

Liebe Grüße Jorrit.

[Johannes Kropiunig]

Hallo Jorrit,

ich weiß nicht wie es Jan geht, aber für jemanden wie mich, der es vielleicht gerade einmal schafft diese Schaltung auf Lochrasterplatine zu löten, sprichst du in Rätseln. Wäre es nicht möglich einfach die notwendigen Werte der Komponenten in die Schaltung zu schreiben?  Ich denke, damit wäre nicht nur mir geholfen. 

Viele Grüße,
Johannes

[the_playstation]

Hallo Johannes.
R oben 2 Ohm.
Den Wert vom Poti und R(unten) kann Ich sofort berechnen, wenn Ich I (LED) min bzw U (LED) min gemessen habe. Leider bin Ich gerade nicht zu Hause und habe daher nicht mein Multimeter zur Hand. Bei I(LED) tippe Ich auf ca. 10mA. Allerdings ist die Frage bei welcher Spannung.

Ohne R(unten) ergäbe sich R(Poti) = 5V / I(LED) min = 500 Ohm bei I (LED) min = 10mA (pi mal Auge und stark vereinfacht)
Mit R(unten) benötigt man aber U(LED) min, da Poti + R(unten) als einfacher Spannungsteiler wirken.

Wenn Jemand sein Multimeter gerade zur Hand hat, kann Er ja schnell mal nachmessen.
Laut Datenblatt ca. 100mA und 2,6V.
Das wäre dann ein Poti von geschätzt ca. 50 Ohm und ein R unten von geschätzt ca. 50 Ohm.
Das gilt aber nur, wenn Uled min und Iled min stimmen. Und hier ist der Knackpunkt.
Ohne eigene Messung würde Ich nicht zu Conrad, ... fahren.

Mir mißfällt die Schaltung aber.
1.) Maximalwert nicht präzise einstellbar
2.) Minimalwert nicht präzise einstellbar
3.) Kratzen des Potis (kein weicher Verlauf möglich)
4.) Belastung des Potis ist nicht ideal
5.) Unnütze Verlustleistung
6.) Reperatur-Komponente schwerer zu beschaffen
7.) Nicht flexibel
8.) U led min und I led min zu ungenau für eine exakte Berechnung.
Liebe Grüße Jorrit.

[reblaus]

Hallo -

ich stimme den Einwänden von Jorrit voll zu und habe früher auch schon wesentlich kompliziertere Stromversorgungen gebaut. Trotzdem bin ich bei fortschreitendem Alters-Tremor für jede eingesparte Lötstelle dankbar und ich denke auch an weniger erfahrene Bastler. Wenn ich so was empirisch zusammenschustere, nehme ich halt zufällig in der Kiste vorhandene Teile und ein Multimeter zur Hand.
Aber spielt es bei solch einer Schaltung eine Rolle ob etwas Leistung im Leerlauf nutzlos verheizt oder ob der Regelbereich des Potis ganz ausgenützt wird?
Leider sind die LEDs keine Ohmschen Widerstände und die individuellen Unterschiede sind recht groß. Am meisten Probleme hat man mit der Minimalleistung. Die Spannung bei der sie "zünden" und flackerfrei leuchten und der Strom der dabei fließt ist dabei individuell sehr unterschiedlich - da nützt auch die Kennlinie aus dem Datenblatt relativ wenig.
Dies gilt übrigens auch bei Versorgung mit Konstantstromquellen und PWM. Insofern sollte man die alte Geschichte nicht so kritisch betrachten.
Derzeit ist vom Preis-Leistungsverhältnis her der Erwerb einer PWM-Steuerung für ca. 15.- und einem Leistungswiderstand, der den Strom begrenzt, am billigsten, zumal Leistungspotis relativ teuer sind:

http://mikroskopie-forum.at/index.php/Thread/877-LED-Stromversorgung-die-1001te/?postID=7002#post7002

Allerdings haben da die Kurzzeitfotografen wieder Probleme, weil die Pulsfrequenz dieser Teile nur bei 2500 Hz liegt.

Viele Grüße

Rolf

[the_playstation]

Hallo Rolf.
Ehrlich gesagt finde Ich meine nicht viel komplizierter. Man muß nur die Reinfolge der Pins beim Transistor bedenken und Ihm einen kleinen Kühlkörper spendieren. 0,68 Ohm (5 Watt). Als Transistor kann jeder Darlington -Transistor mit passender Leistung genommen werden.

R (links oben) und R (links unten) würde Ich durch kleine Trimmpotis ersetzen (1k oben und 220 Ohm unten) und damit den Maximalstrom und den Minimalstrom einstellen.
Wenn man dem Poti (Mitte zu einer Seite) noch einen Elko paralell spendiert, hat man auch kein Kratzen des Potis mehr. Es sind kaum mehr Lötungen.

Die Luxus-Version:


Liebe Grüße Jorrit.

[JB]

Hallo Rolf, Hallo Jorrit,

Danke fuer die Rueckmeldungen. Rolf's Schaltung hatte ich schon einmal gebaut und sie funktioniert sehr gut. Da ich nur einen Kuechentisch zum Loeten habe, moechte ich die Zahl der Teile minimal halten. Rolf's Schaltung hat alles was ich brauche: weiten Regelbereich, kein Flackern bei niedrigem Strom und keine PWM, die bei kurzem Belichtungszeiten stoeren wurde. Die Kosten von 5 Euro fuer ein Poti (4 W) sind ebenfalls ohne Bedeutung.

Wie gesagt, die Schaltung macht ihre Sache gut, ich hoffte nur auf die Modifikationen fuer die Cree XM-L U2.

Beste Gruesse,

Jon

[Mikroman]

Hi,

auch auf die Gefahr hin, mich unbeliebt zu machen  - warum wollt Ihr basteln und löten, wenn es so etwas

http://www.ebay.de/itm/Labor-Netzgerat-McPower-NG-1620BL-regelbar-0-15V-2A-Uberlastungsschutz-NEU-/151358099752?pt=Mess_Pr%C3%BCftechnik&hash=item233da55128

für weniger als 40 € gibt: ein regelbares Schaltnetzgerät 0 - 15 V / 2 A

Gruß
Peter

p.s. Ich habe mittlerweile zwei von den Teilen, auch eines mit 10A und kann damit alle LEDs ansteuern

[reblaus]

Hallo Peter -

ganz einfach - obwohl ich ein solches Netzgerät im Regal habe, schätze ich es nicht, wenn ich außer dem Mikroskop noch weitere Kästen in dessen Nachbarschaft unterbringen muss - vor allem wenn sie mehrere kg wiegen. Deshalb habe ich die nötige Stromversorgung in jedem Mikroskop ein- oder angebaut und muss nur noch ein Steckernetzteil umstöpseln, falls ich die LED-Regelung nicht aus einem ohnehin im Mikroskop eingebauten Halogennetzteil versorgen kann.
Da kann ich dann auch mal einen elektronisch minderbegabten Gast dran lassen, ohne befürchten zu müssen, dass er irgendwo eine Strombegrenzung verstellt und die LED durchheizt  .

Viele Grüße

Rolf

[Detlef Kramer]

Hallo,

1. ist das kein Schaltnetzteil, sondern ein sehr solide konstruiertes analoges Netzteil und daher nicht mit den Problemen der niedrigen Frequenz behaftet.

2. kann man damit keine der neuartigen LEDs killen, die vertragen alle > 2 A (bei entsprechender Kühlung).

3. ist es schon ein ziemlich großes und schweres Ding. Daher verstehe ich, dass viele eine kleine PWM-Versorgung vorziehen. Ich selbst bin da hin und her gerissen - benutze gerne das von Peter gezeigte Gerät, habe aber auch schon diverse leichte PWM-Module gebastelt.

Herzliche Grüße
Detlef

[the_playstation]

Hallo Detlef

PWM muß bei LEDs ja wirklich nicht sein. Es gibt zig leichte, kleine und platzsparende Alternativen. Die Verlustleistung ist ja nicht sehr hoch. Ausserdem kann Sie leicht z.B. an das Gehäuse, den Mikroskopfuß oder einen kleinen Kühlkörper abgegeben werden. Als Netzteil bevorzuge Ich aus Gewichts- und Platzgründen allerdings Schaltnetzteile. Bei guten Komponenten spricht Nichts gegen ein Schaltnetzteil (ausser vieleicht einer minimalen HF Störung durch die Zerhackung). Nur billige an der Leistungsgrenze betriebene Bauelemente machen Probleme. Genauso wie bei analogen Netzteilen (z.B. zu klein dimensionierte Dioden).

Leistungs-Potentiometer sind mit Vorsicht zu betrachten. Ausser, es sind solide gebaute, robuste Drahtpotis. Das Problem ist, daß die Verlustleistung nicht immer über das ganze Poti verteilt wird sondern nur in einem Teilbereich.

Liebe Grüße Jorrit.

[JB]

Hallo,

Ich moechte mal ganz demuetig anfragen, ob nicht doch jemand mir die gesuchten Werte nennen kann 

Ich moechte fuer eine Cree XM-L U2 http://www.led-tech.de/en/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XM-Serie/CREE-XM-L-U2-on-Copper-PCB-LT-1790_120_170.html eine regelbare Stromquelle bauen, und zwar nach der bewaehrten Schaltung die Rolf (Reblaus) hier einmal vorgestellt hatte ( https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11584.15 und siehe unten).

Die LED leistet ueber 9W, soll aber von mir mit maximal 3W betrieben werden. Als primaere Stromquelle habe ich ein Steckernetzteil mit max. 1000mA. Die Spannung ist waehlbar, 4,5V/1000mA oder 5V/1000mA kommen in frage (bei der letzten LED hatten wir 5V gewaehlt).

Koennte mir bitte jemand Hilfestellung geben welche Widerstaende (R-oben, R-unten) und welches Potentiometer ich waehlen sollte, um einen guten Steuerbereich zu erhalten?

Beste Gruesse,

Jon

[treinisch]

Hallo,

ok hier ein Versuch:

Ich nenne Poti R1, den Widerstand in Reihe zum Poti R2 und den Widerstand am Abgriff R3. U0 ist die Spannung deines Netzteiles.

Wenn das Poti durchgestellt ist, ergibt sich die Gesamtstromaufnahme zu

Iges = U0 / (R1 + R2) + Iled

Wenn das Poti ausgestellt ist soll die Spannung an der LED gerade unter der Vorwärtsspannung liegen, also lt. Datenblatt 2.6 V (vlt. sicherheitshalber 2.5 V), für die Rechnung kann man dann im LED-Zweig einen Strom von 0 A annehmen:

Uledzweig = U0 / (R1+R2) * R2
-> R1 = R2

Nimmst Du also R1 = R2 = 50 Ω  *)

bleiben 900 mA für den LED Zweig, das entspricht lt. Datenblatt etwa 2.9 V Uf

Also bei U0 = 5V einem Ur3 von 2.1 V macht R3 = 2.1 V / 0. 9 A = 2.33 Ω, da könnte man aus E24 einen 2.4 Ω Widerstand nehmen.



Richtig?


Viele Grüße

Timm

*)
Bei Poti auf Mittelstellung sollte die LED nach Möglichkeit etwa die hälfte des gewünschten Stromes ziehen:
Iled = 400 mA    Uf = 2.8 V
Bei U0 = 5 V bleiben also für den Abgriff (1/2 R1) + R3 etwa 2.2 V macht also:
1/2 R1 + R3 = 2.2 V / 400 mA = 5.5 Ω mit R3 = 2.4 Ω -> R1 = 5.2 Ω

Das würde dir aber mit 500 mA schon sehr ordentlich was von der Maximalleistung des Netzteiles wegnehmen, also als Kompromiss R1 so klein wie möglich, aber doch so groß, dass noch Leistung für die LED bleibt: 50 Ω

[reblaus]

Hallo Jon -

nimm doch einfach die Werte, die ich damals dafür angegeben habe: Poti 50 Ohm, dahinter Widerstand 50 Ohm (da genügt ein ganz winziger von 1/10 Watt weil nur 5 mA durchfließen), Vorwiderstand für LED 2 Ohm. Da kamen bei mir mit einem 5 Volt Netzteil maximal 800 mA für die weiße Cree-LED zustande. Bei blauen oder grünen sogar weniger. Wenn zufällig vorhanden kannst du auch Poti 20 Ohm, Serienwiderstand 20 Ohm oder was dazwischen verwenden. Wichtig ist, das der Serienwiderstand 2 Ohm bleibt.

Der Sicherheitsabstand zu 1000 mA reicht dann aus um die Tatsache zu kompensieren, dass in der Schaltung nirgends für sichere Stromkonstanz gesorgt wird - aber das Maximum wird eh nur für DIC oder Ph benötigt.
Die kritische Stelle der Schaltung liegt im Bereich nahe der Volllast, weil dabei nur ein paar Windungen der Wicklung des Drahtpotis stark beansprucht werden - also im Zweifelsfall voll aufdrehen. In der Praxis hatte ich allerdings keine Probleme

Viele Grüße

Rolf

P.S. Ergänzung zu Timms Kommentar: Die gefühlte halbe Helligkeit ist nicht mit halbem LED-Strom (halbe gemessene Helligkeit) gleichzusetzen - deshalb braucht man sich darüber keine Gedanken zu machen.

[the_playstation]

Hallo Jon.
Du mußt diese beiden Ersatzschaltbilder nutzen:
Rp = R(Poti), Ru = Runten, Ro = Roben und Rled = Ersatzwiederstand der LED (lrd muß natürlich led heißen)
Mit der linken Ersatzschaltung kannst Du leicht Ro berechnen. Mit der rechten dann (unter der Berücksichtigung von Ro) Rp und Ru.

Liebe Grüße Jorrit