LED's Effizent an 5V anschließen

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

slsb02
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Mi, 21.03.12, 06:19

Hallo,

ich habe eine Schaltung in der ich mehrere gleichfarbige LED verbauen möchte. Ich habe nicht wirklich viel Platz auf der Platine. Daher würde ich den vorhanden Platz gerne so weit wie Möglich, für LED's Reservieren. Ich habe eine Eingangsspannung von 5V und 4x5 blaue LED's, 8 rote & 8 grüne LED's (je 20mA). Meine Frage ist jetzt, wie kann ich die LED's am besten anschließen um so effezient und Ausfallsicher wie möglich zu sein. Wie gesagt, ich habe derzeit Platz für alle LED's und je ein SMD Wiederstand je LED. Ich freue mich auf eure Ideen! Ich habe auch nicht wirklich Platz um die Leiterplatte herum. Das Gehäuse ist sehr klein und bietet eigentlich nur Platz, für die LED Platine.

Ich habe derzeit einen Spannungsregler (LM317), 7,5V -> 5V vor jeder Farbe um die Belastung für den Wiederstand so klein wie möglich zu halten. Die max. Eingangsspannung über das Netzteil beträgt 7,5V um hier wieder die Belastung für den Spannungsregler so klein wie möglich zu halten. Macht es Sinn, eventuell noch eine KSQ mit einem LM317 je Farbe zu realisieren? Dann hätte ich bei Blau 400mA Strom.
Nur die Frage ist, wie schließe ich alles an? Das würde ja dann auf eine Parallelschaltung der LED's hinauslaufen!? Wie bekomme ich die max. Spannung für die LED aus meiner Schaltung?
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 08:33

Guten Morgen slsb02.

Was genau hast du vor? Willst du das alles in SMD-Technik aufbauen? Welche Maße hat denn die Platine?
Eine KSQ mit einem LM317 kann man aufbauen, muss man aber nicht. Ich würde hier auf eine klassische 2-Transistoren-KSQ setzen. In SMD-Technik ist das auch nicht sonderlich groß. Vor allem kannst du dann die 7,5V am Eingang direkt nutzen und mußt nicht noch zusätzlich einen Spannungsstabilisator einpflanzen. Das kommt deinem geringen Platzangebot ein wenig mehr entgegen.

Man kann dann ja mal schauen, welche Herausforderungen für das Routen auf einen zukommen. :D :D


Guß
slsb02
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Mi, 21.03.12, 08:52

Guten Morgen Strumboe,

vielen Dank zunächst für deine schnelle Nachfrage... Also ich möchte eine kleine Dekolampe bauen in der bisher eine Halogenlampe drin war. Ich werde im Anhang mal das Layout der Platine anhängen.
Die Platine hat einen Durchmesser von ca. 5,5cm (ist rund).
Ich möchte eigentlich weniger SMD verwenden, denn so "Zitterfrei" bin ich nicht. Ich habe auf der Platine nur SMD Wiederstände gewählt um Platz zu sparen.
Ich kann in die Zuleitung zur Lampe im Prinzip einbauen, was nötig ist. Nur eben innerhalb der Lampe, kein Platz. Vielleicht ist es auch möglich, die Wiederständer auf der Platine ganz weg zu lassen und einen "großen" in der Zuleitung unterzubringen. Also wie gesagt, bisher in der Zuleitung für jede Farbe ein Spannungsregler. Denn die Steuerung, erfolgt über einen ATMEGA8 mit 3 getrennten Ausgängen daher auch die 3 Spannungsregler. Ich weiß, einer hätte auch gereicht aber ich wollte Flexibel sein ;-)...

Gerne würde ich auch den Durchmesser der Platine noch etwas reduzieren da es bei Test doch sehr eng zugegangen ist...

Wie gesagt, wer Ideen, für die Reduzierung der Bauteile auf der Platine hat immer her damit ich bin für alles offen. Mir fehlen dazu wirklich die Ideen und wohl auch Kenntnisse, was man alles machen kann ;-)

Vielen Dank!!!
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Mi, 21.03.12, 08:57

Warum verwendest du nicht eine höhere Spannung für die LEDs und regelst die 5V nur für den AVR? Dann könntest du die LEDs jeder Farbe in Reihe schalten, brauchst pro Farbe nur einen Widerstand und sparst somit schonmal ne Menge Bauteile.
Der Wirkungsgrad wäre auch hoch, da der AVR ja nur wenige mA braucht, sprich der große Spannungsabfall über dem 5V Regler macht nicht viel aus.
slsb02
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Mi, 21.03.12, 09:02

Hallo,

der AVR hat selber auch einen 5V Spannungsregler da brauche wir also nichts ändern, das funktioniert alles schon. Dann wäre ja vermutlich 12V sinnvoll denke ich. Aber wie macht es dann Sinn, die LED zusammenzuschließen?
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 10:41

Hm..
Hast du nicht schon SMD Widerstände eingeplant? Sieht von hier fast so aus. Dann sollten die LEDs und Transistoren doch auch kein Problem darstellen.
Womit hast du die Platine entworfen?

Gruß
slsb02
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Mi, 21.03.12, 10:44

Hallo,

die Platine habe ich mit Sprint Layout 5 entworfen. Ich würde die Wiederständer auf der Platine aber gerne weglassen (zumindest für jede LED einen) damit ich mir hier etwas mehr Platz schaffen kann. Denn es geht doch recht eng zu. Und wenn man "viel" Platz frei machen kann, ist vielleicht noch Platz für die ein oder andere rote oder grüne LED. Welche Ideen hast du dazu? Also ich kann auch ein paar weitere SMD Bauteile einfügen, sollte nicht das Problem sein... Wenn ich es aber umgehen kann würde ich es gerne... das ist immer so klein ;-)
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 10:48

Leider kann ich nur mit dem Adler umgehen.
Bin gerade dabei einen Schaltplan hiermit auf reiner SMD-Basis nach deinen Vorstellungen zu Kreieren. Alles mit KSQs. Was genau hast du eigentlich vor, außer dass du die Halogen-Lampe gegen etwas aus LEDs mit einem Atmel austauschen willst?

Gruß
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Mi, 21.03.12, 11:03

Also, ich mache damit folgendes, das ist das Gehäuse aus einer Unterwasserlampe. Diese soll dann eben Programmiert werden können für eine schöne Abwechslung Unterwasser...
Von der Helligkeit her bin ich mit dem, was ich jetzt habe sehr zufrieden... Also die 5mm LED's sollten es schon sein aber das drum herum kann angepasst werden...

Ich danke dir schon einmal für dein Mühe!!!

Liebe Grüße
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 11:17

Nun 5mm LEDs gut und schön. Dann weiß ich schon mal den Durchmesser. Leider weiß ich nicht, für welches Modell du dich entschieden hast. Außer noch dass es 20mA Typen sind.
Meinst du diese?
http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... -3-1V.html
http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... -3-2V.html
http://www.leds.de/Standard-LEDs/LEDs-5 ... -2-0V.html

Gruß
slsb02
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Mi, 21.03.12, 11:43

Also, auf meinen Tütchen steht folgendes:

grün: 3,2 - 3,4V 20mA
rot: 2,0 - 2,2V 20mA
blau: min. 3,1 -- typ. 3,5 -- max. 3,7V 20mA

das sind noch ältere aus den Anfängen von Lumitronix ;-)
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:04

Lade dir mal von Cadsoft die freie Version vom Adler herunter. Dann kann ich dir, wenn ich soweit bin, die Datei rüberschicken. Dann sind auch Anpassungen kein Problem.
Soll alles auf einen Layer oder Doppel-Layer?

Gruß
slsb02
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Mi, 21.03.12, 12:13

Ich kann nur einseitige Platine herstellen in meiner kleinen Werkstatt ;-) Werd ich machen... Ich bin wirklich begeistert und danke dir für deinen Einsatz!!!

Vielen vielen Dank!
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:19

Also, wenn du bei den von dir angegebenen 5V bleiben willst, dann kommt da nicht viel weniger heraus, als das, was du schon gemacht hast. Nur die roten LEDs kannst du jeweils zwei in Reihe schalten und dann mit einem Vorwiderstand betreiben. Alle anderen erfordern dann jeweils einen Widerstand für sich.
Sehe gerade deine Antwort. Wieviel Platz hast du? kannst du mit einer zweiten Platine arbeiten. Sprich bekommst du diese unter? Dann könnte ma eine für die LEDs herstellen und diese dann ggf. mit der "Steuerplatine" koppeln.
Egal wie, dein Plan ist schon ehrgeizig. :)

Gruß
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Mi, 21.03.12, 12:26

slsb02 hat geschrieben:Hallo,

der AVR hat selber auch einen 5V Spannungsregler da brauche wir also nichts ändern, das funktioniert alles schon. Dann wäre ja vermutlich 12V sinnvoll denke ich. Aber wie macht es dann Sinn, die LED zusammenzuschließen?
18V wäre ganz gut. Dann kann man von den 4 x 5 blauen LEDs immer 5 mit einem 120 ohm Widerstand in Reihe schalten. Die 8 roten gehen alle in eine Reihe mit ebenfalls einem 120 ohm Widerstand. Von den grünen muss man zwei Reihen machen mit einem 270 ohm Widerstand, da ist der Verlust dann etwas größer aber alles in Summe immer noch ganz gut.
slsb02
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Mi, 21.03.12, 12:29

Ich kann die LM317 auch auf 9 - 10V ändern, das ist kein Problem sind ja nur ggf. 2 Wiederstände zu tauschen... Netzteil hat max. 12V. Und ich muss mit dem LM317 ca. 1,4V abziehen für seine eigene Arbeit... Daher wie gesagt 9 oder 10V. Man kann den LM317 natürlich auch ganz weg lassen und auf die vollen 12V gehen, dass ist mir egal. Der AVR steuert 3 BUZ11 daher ist es auf der Seite egal, was die BUZ11 durchschalten... Im Gehäuse selber, habe ich keinen weiteren Platz... Ich kann aber wie gesagt, an der Stelle, wo der AVR ist noch einiges unterbringen, dass ist kein Problem. Schön wäre, wenn man z.B. je Farbe nur einen Wiederstand hat (weiß nicht, ob das klappt?).
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Mi, 21.03.12, 12:31

Also, mein Vorschlag:
Gib den LEDs alles was du hast. Die KSQ macht hier dann schon das passende draus ( dann brauch ich nur einmal zu rechnen :mrgreen: :mrgreen: ) und nur einen Stabi in Form des LM317 für den AVR.
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Mi, 21.03.12, 12:36

slsb02 hat geschrieben:Schön wäre, wenn man z.B. je Farbe nur einen Wiederstand hat (weiß nicht, ob das klappt?).
Das ginge, wenn alle LEDs in Reihe geschaltet sind. Allerdings brächtest du dann eine entsprechend hohe Spannung und hättest bei rot hohe Verluste am Vorwiderstand, weil die Spannung dort eben nicht so hoch sein braucht.
Deshalb mein Vorschlag mit den 18V. Das wäre das Optimum aus Anzahl an Widerständen und möglichst geringen Verlusten. Aber wenn du das Netzteil nicht nochmal ändern kannst/willst kann man natürlich auch auf 12V auslegen, braucht aber wieder mehr Widerstände und gemischte (aufwändigere) Schaltung.
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Mi, 21.03.12, 12:40

dann geben wir alles, was wir haben ;-)... Der AVR wie gesagt ist alles fertig, da brauchen wir uns keine Sorgen machen, der hat einen µA 7805 vorweg dem ist es also so ziemlich "egal" welche Eingangsspannung wir haben. Die BUZ11 schalten die komplette Eingangsspannung durch.

Was eben schön wäre, wenn wir alles zum AVR verlagern dann können wir auch Standard-Bauteile benutzen und nicht die kleinen fuzeligen SMD Bauteile.
So das ich auf meine Platine nur LED habe und Anschlüsse, das wär Super ;-)

Achso und ganz wichtig alle 3 Farben müssen / werden separat gesteuert (nicht das das untergeht ;-) )...
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:40

Man kann auch die Schaltung so abändern, dass die Platine, auf denen sich die LEDs befinden auch nur diese sind. Dann über einen Verbinder diese mit der Platine des AVRs koppeln und hier die gesamte Elektronik unterbringen. Ggf. auftretende Spannungsabfälle werden dann auch durch mein Lieblingsteil für die LEDs, der KSQ :mrgreen: :mrgreen: , abgefangen.
Und wie Beatbuzzer es schon mal gesagt hat, diesen geben wir alles was dein Netzteil her gibt. Nur der AVR bekommt einen Stabi verpasst.

Gruß
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:42

Jajaja... Auch kein Problem. Man kann die KSQ dann auch über PWM ansteuern. Kommt nur ein weiterer Transistor in dei Schaltung. Sprich: du kannst mit den Farben fast alles machen...

Gruß
slsb02
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Mi, 21.03.12, 12:43

das klingt super... Der Verbinder wäre dann halt die Zuleitung ;-) da hätte ich dann 4 Kabel eine + Leitung und drei - Leitungen an die Led's, das sollte doch super passen...
Ach, warum habe ich nicht schon früher gefragt ;-) Habe schon so viel probiert...
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:47

Ein wenig mehr als die vier von dir erwähnten Leitungen wären das schon. Aber dennoch überschaubar.
Die AVR Platine hast du schon fertig? Habe ich das richtig verstanden?
slsb02
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Mi, 21.03.12, 12:48

ja, die Steuerungsplatine mit dem AVR ist komplett fertig (funktioniert auch schon fantastisch!). Wir müssen also alles beginnen ab BUZ11 Ausgang.
Strumboe
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Mi, 21.03.12, 12:56

Ok.Zwei Fragen:
1. Kenndaten des Netzteils, mit dem du die Schaltung betreibst.
2. Wie schaltet der BUZ11? Gegen Masse?

Äh... Noch was wichtiges vergessen:
Wieviel Platz steht für die noch benötigte Elektronik zur Verfügung. Man, bin ich luschig. :oops:
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