Modellbau » Elektronik

ID #1127

Fahrzeug-Beleuchtung mit LEDs an Konstantstromquelle oder Vorwiderständen stromsparend betreiben

Hallo, liebe Modellbauer,

möchte man mehrere LEDs mit unterschiedlichen Spannungen und unterschiedlichen Strömen an eine Batterie oder einen Akku anschließen, so arbeitet man am besten an einer Konstantstromquelle.

Für ein Modellauto werden zwei Frontscheinwerfer und 2 Rücklichter benötigt.

Die roten LEDs arbeit mit 1,9 V und 10 mA und die weißen LEDs mit 2,9 V und 20 mA.

An einem Festpannungsnetzteil mit stabilisierter Ausgangsspannung kann man alle LEDs paralell an einem Vorwiderstand betreiben.

Bei einer Spannung von 1,9 V an 12 V Nettzteilspannng würde sich der Vorwiderstand wie folgt berechnen.

12 V - 1,9 V= 10,1 V

Am Vorwiderstand sollen also 10,1 V abfallen, Spannung/Strom=Widerstand (U/I=R), also

10,1 V / 10 mA = 1 kOhm

Das war ja noch einfach !

Die weißen LEDs benötigen demnach:

12 V - 2,9 V = 9,1 V mit einem Strom von 20 mA also 9,1 V / 20 mA = 470 Ohm

Alle LEDs paralell haben den Nachteil, das es 4 Konstantstromquellen benötigen würde und einen höheren Stromverbrauch hätte. Schaltet man nun alle LEDs in Reihe, so würde der Gesamtstrom anstatt 100 mA nur 20 mA betragen, jedoch kann man LEDs mit unterschiedlicher Stromaufnahme nicht in Reihe schalten, da hier immer nur der geringse Strom also hier dann 10 mA der roten LEDs fliessen würde.

Stromsparende Schaltung mit Vorwiderständen.

 

Wie man nun an der Schaltung sieht kann man 2 weiße LEDs in Reihe schalten und dazu die roten LEDs.

Bei Paralellschaltung von LEDs werden immer Vorwiderstände benötigt, das es hier Toleranzen gibt, die ohne Vorwiderstand die LEDs unterschiedlich hell leuchten lassen würde.

Anstatt RV0 kann man eine Konstantstromquelle von 20 mA verwenden.

Für den Vorwiderstand der roten LEDs RV1 und RV2 berechnen wir 30% der LED-Betriebsspannung also 1,9V/3.33 = 0.57 V

an 10 mA kann man einen Vorwiderstand von 56 Ohm verwenden. An M1 läge dann eine Spannung von 1,9+0,6 = 2,5 V an.

2 weiße LEDs in Reihe ergäben dann eine Spannung von 5,8 V + 2,5 V der roten LEDs inkl. Vorwiderstand = 8.3 V !

An 12 V Festspannung würde RV0 mit einem Strom von 20 mA dann (12V-8,3 V) /20 mA =  3.7/20mA = 185 Ohm betragen (180 Ohm nach Normreihe). An einer Blockbatterie mit 9V  lediglich 35 Ohm (33 Ohm nach Normreihe).

Die meisten Konstantstromquellen müssen eine Spannungsdifferenz von 3V zwischen Eingangs und Ausgangsspannung haben. Bei 12V würde dann für die LEDs eine Spannung von 9V und bei 9V von 6V anliegen. Obige Schaltung würde also nur mit Versorgungsspannungen von 11,3 bis 12 V und höher zuverlässig funktionieren.

An einem Akku/Batterie-Block von 8,4 - 9V kann diese Schaltung nur mit Vorwiderständen betrieben werden. Hier können die Vorwiderstände der roten LEDs mit 10 Ohm beschaltet werden, dazu muß man die roten LEDs etwas selektieren, damit sie gleich hell leuchten. An 7,8V und 20 mA sollte dann der Vorwiderstand errechnet aus 9V und 1,2 V Spannungsabfall am Vorwiderstand RV0 ca. 60 Ohm betragen (aus Normreihe 59 Ohm), an einem Akku kann aus der Normreihe 56 Ohm gewählt werden.

Hat man nun 2 rote LEDs mit jeweils 20 mA kann man diese direkt mit 2 weißen LEDs in Reihe schalten und würde statt 80 mA bei Paralellschaltung nur 40 mA ziehen.

Sparschaltung 2

Bei Verwendung von weißen LEDs mit 3,6 V und roten LEDs mit 2 V Spannung jeweils 20 mA wird eine Mindestspannung von 5,6 V benötigt, mit 2 Konstantstromquellen anstatt RV1 und RV2 8,6 V. Das würde zum Betrieb mit einem 9V-Batterieblock reichen, bei  Akkubetrieb sollte man weiße LEDs mit 3,2 V oder weniger verwenden.  

Berechnung der Vorwiderstände RV1 und RV2 bei Betrieb ohne Konstantstromquelle.

Batterie 9 V : 9V - 5,6 V = 3,4 V / 20 mA =  170 Ohm für weiße LED mit 3,6 V

Batterie 9 V : 9V - 5,2 V = 3,6 V / 20 mA =  180 Ohm für weiße LED mit 3,2 V 

Akku 8,4 V : 8,4 - 5,2 V = 3,2 V / 20 mA =  160 Ohm für weiße LED mit 3,2 V

160 und 180 Ohm sind aus der Normreihe E24 erhältlich.

.
.
 

Tags: Beleuchtung, led, Tuning

Verwandte Artikel:

Letzte Änderung des Tests: 2009-02-13 18:19
Autor: Pipe

Leser: 16054 (4.47 pro Tag )


Revision: 1.4

Artikel bewerten

bisher bewertet
4 (5667 ×)

1 2 3 4 5

Kommentar schreiben


Spam Schutz

..