1,2V StepUp-PowerLed-Treiber

  • Da hier im Forum gelegentlich eine einfache Schaltung zur Versorgung einer PowerLed aus einer einzigen 1,2V-Akkuzelle nachgefragt wurde, habe ich mal eine solche Schaltung entworfen und getestet. Damit ist z.B. der Umbau einer 2-Zellen-Taschenlampe mit Glühlampe in eine 1-Zellen-Taschenlampe mit 1W-Led möglich. Die Schaltung kann wegen der geringen Bauteileanzahl auch mit NichtSMD-Bauteilen problemlos an Stelle einer Akkuzelle in die TaLa eingebaut werden (z.B. so wie hier ). Der Betrieb der Schaltung mit Batterien ist wegen der Stromaufnahme von ca. 1A nicht sinnvoll.


    Kurz zur Funktion:
    Bei Anlegen der Betriebsspannung ist T2 (wegen der Basisvorspannung, die durch die Diode T1 geliefert wird) geöffnet und ebenso auch T3. Dadurch wird die Drossel L aufgeladen bis ihr Strom den Wert von IL=(UbeT1-UbeT2)/R5 etwas übersteigt. Jetzt sperrt T2 und damit auch T3, der Drosselstrom geht auf die Led über und nimmt mit der Zeit soweit ab, bis der oben genannte Wert wieder etwas unterschritten wird und dadurch T2 wieder öffnet usw.. Der Widerstand R3 erzeugt durch Mittkopplung eine kleine Hysterese, die zum sauberen Umschalten an den Schaltpunkten nötig ist. C1 beschleunigt die Umschaltvorgänge, um geringe Umschaltverluste zu erreichen. Die Feineinstellung des Led-Stromes kann mit R1 gemacht werden, da dieser die UbeT1 verändert. Das Verhältnis von R3 zu R1 sollte in etwa beibehalten werden. Der Kollektor von T1 muss offen bleiben.



    Mit der im Bild gezeigten Dimensionierung zieht die Schaltung bei mir ziemlich genau 1A bei 1,2V. Der Strom ist im wesentlichen Gleichstrom mit überlagertem Sägezahn von ca. 150mAss. Daher kommt man mit einem kleinen Abblockkondensator C2=1µ Keramik aus. Der Led-Strom ist etwa 300mA.


    Die genaue Messung des Led-Stromes ist wegen der Kurvenform nicht ganz einfach und mit normalen Multimetern unmöglich. Man kann sich aber mit folgender Abschätzung behelfen: Da die Schaltung praktisch einen Gleichstrom aufnimmt, den auch ein einfaches Multimeter messen kann, ergibt sich die Leistungsaufnahme in diesem Beispiel ganz einfach zu 1,2V*1A=1,2W. Mit einem Wirkungsgrad von ca. 80% landen davon ca. 1W bei der Led. Dies entspricht bei einer weißen Led (mit Uf ca. 3,3V) einem mittleren Strom von ca. 300mA.


    Die Schaltung funktioniert ab ca. 0,9V. Der Spitzenstrom durch die Led beträgt bei 1,2V mit der gezeigten Dimensionierung ca. 1,1A. Die Schaltfrequenz ist etwa 50kHz. Der Drahtwiderstand der Drossel sollte <0,1 Ohm sein. Für andere Ströme kann man R5 und evtl. auch T3 anpassen.


    Ich wünsche viel Erfolg beim Nachbau und Experimentieren
    Transistor



    dgoersch
    Ist das was für deinen Sohn?


    Edit:Hatte Sohn mit Tochter verwechselt, Entschuldigung

  • Schöne Anleitung :thumbup: Auch gutes Timing ;) Ich habe hier nämlich gerade zufällig noch eine Taschenlampe liegen, die nur 2 Zellen braucht und noch auf eine LED-Umrüstung wartet :)


    ...wenn sie bis 0,9V funzt: Ist ein Akku dort schon tiefentladen oder noch nicht? ?(


    Noch ne Verständnisfrage: Endet das offene Ende von T1 oben links (Collector) am Minuspol?

  • Endet das offene Ende von T1 oben links (Collector) am Minuspol?


    Zitat

    Der Kollektor von T1 muss offen bleiben.


    Danke für die Schaltung! Hört sich sehr interessant an :)

  • Nein, der Kollektor wird nirgendwo angeschlossen, er bleibt offen. Die Basis-Emitter-Diode von T1 wird hier wegen ihrer Eigenschaften verwendet.
    Ein Akku sollte nicht so weit entladen werden. Bei 0,9V ist die Helligkeit schon deutlich geringer, so dass man die Entladung bemerkt. Akkus halten ja ihre Nennspannung von 1,2V bis nahe an die Entladegrenze. Man kann bei so einfachen diskreten Schaltungen halt nicht alles haben.

  • Wunderbare Schaltung! Der Diskrete Aufwärtswandler von Kurzschluss ist auch eine gute Alternative dazu.

    ..wenn sie bis 0,9V funzt: Ist ein Akku dort schon tiefentladen oder noch nicht? ?(

    also bei der PR 44xx Serie von Prema (danke nochmal für den Tipp dazu, Katze_Sonne) schalten die ICs bei einer Akkuspannung von 0,7 Volt ab. Laut Datenblatt um Tiefentladung zu verhindern. Wären die dann nicht schon total hinüber?

  • Hallo


    Ich habe gerade gemerkt, dass ich absolut kein Talent beim Routen habe :D


    [Blockierte Grafik: http://www.abload.de/img/12vstepup09up.png]


    Ist jemand etwas begabter? Wenn ja, habe mal den EAGLE-Schaltplan angehängt.


    Ciao

  • Ist jemand etwas begabter? Wenn ja, habe mal den EAGLE-Schaltplan angehängt.


    Naja begabter nicht undbedingt glaub ich. Wenn ich das richtig gesehen hab, hast du aber an Q3 einen Fehler im Plan. GND muss an die Basis.
    Da ich überhaupt keine Erfahrung in Sachen Designregeln bei solchen Treibern habe, hab ich mal alles einfach möglichst Kompakt zusammengeschustert:



    Pads (vlnr.): GND, LED-, LED+, 1.2V

  • Hallo,


    bin gerade über die Bauanleitung gestolpert und (mit meinem jetzigen Kenntnisstand :-)) hört sich das genau danach an, was ich brauche...
    Und zwar würde ich gerne einen Led-HulaHoop basteln, d.h. 1Reifen gefüllt mit 16 parallel geschalteten Leds (warmweiß 3,2V 20mA 6.000 mcd) betrieben von einem AA oder AAA Akku.


    Sehe ich das richtig, dass das mit dem Wandler funktionieren könnte?
    Die Leds benötigen zusammen 320mA und die würden ja fast erzeugt?


    Dass die Laufzeit nicht besonders lang sein würde ist mir bewußt, wär allerdings nicht schlimm...
    (die Unwucht durch nur den einen Akku hab ich auch bedacht...)


    und (schäm mich das schon fast zu fragen) gäb es das Teil auch schon fertig zu kaufen?
    Meine Elektronik-Kenntnisse halten sich in Grenzen, deshalb würde das die ganze Sache doch sehr vereinfachen...


    Danke für die Hilfe!

  • Bei dealextreme gibts ein paar nette Taschenlampentreiber, zB dieser hier .
    Aber parallel ist nicht so schön, da werden nach und nach LEDs ausfallen, wenn du sie am Limit betreibst und wenn sie noch schlecht selektiert sind.
    Wieso benutzt du nicht einfach 2 Akkus, dann brauchst du auch keine Unwucht und evtl sogar keinen Treiber.

  • Danke für den Link. Bei den Daten sind allerdings 1,5V als Eingangsspannung angegeben, aber mit Batterien wollte ich den Reifen nicht betreiben, soll schon ein Akku sein...
    Habe gerade den hier entdeckt http://www.reichelt.de/?;ACTIO…d65d37ec0f019d9cd53f4be49
    Da sind aber halt nur 150mA angegeben.


    Auf dem Datenblatt der Leds steht:
    Lichtstärke bei 3V 3000 mcd 10mA
    Lichtstärke bei 3,2V 6000 mcd 20mA
    Lichtstärke bei 3,3V 8500 mcd 30mA


    heißt das, die würden mit dem Treiber eingebaut schon leuchten, nur halt nicht so hell?
    Hab das Material der Reifen leider noch nicht bekommen, deshalb kann ich noch nicht einschätzen, welche Helligkeit ausreichen wird...

    Zitat

    Wieso benutzt du nicht einfach 2 Akkus, dann brauchst du auch keine
    Unwucht und evtl sogar keinen Treiber.

    2 Akkus einzubaun möchte ich deshalb vermeiden, weil das Wechseln dadurch viel aufwändiger wird. Der Reifen hat nen Innendurchmesser von 16mm, d.h. der Akku mit Halterung geht grad so rein. Dazu kommt ein Durchmesser von 1,05m und Umfang von 3,30m... Wenn man dann jedes Mal um einen neuen einzulegen die ganzen Leds rausziehn und wieder 'reinfädeln' muß, stell ich mir das nich sehr handlich vor...


    Zitat

    Aber parallel ist nicht so schön, da werden nach und nach LEDs
    ausfallen, wenn du sie am Limit betreibst und wenn sie noch schlecht
    selektiert sind.


    was genau bedeutet hier "am Limit"?

  • Mal eine Frage. Kann man diese Schaltung prinzipiell so modifizieren,daß sie von 11,1 Volt auf 25 Volt bei 150mA-250mA boostet? Oder gibt das zuviel verlust,bzw zu extreme Bauteilwerte?
    Ich spiele mit dem Kranken, waghalsigen gedanken,eine Cree mpl in eine taschenlampe einzubauen.

    LED the Sun shine. Nur, wer reparieren kann, lebt nachhaltig!
    Selbstgebaut hält Länger. Kampf der geplanten Obsoleszenz!
    Wir sind das Pro-LED-Tariat ;)

  • Moin,


    parallel schalten von LEDs ist ein absolutes NOGO!
    Warum? Fragt sich der kleine möchte mal Ledgroßmeister werden wollende Elekronikanfänger.
    1. LEDs haben, wenn die Flussspannung überwunden ist, eine steile Strom/Spannungs-Kennlinie, das bedeutet kleine Spannungsänderungen führen zu großen Stromänderungen.
    2. LEDs besitzen einen positiven Temperatur-Koeffizient, dass heißt bei erhöhen der Temperatur steigt der Strom an.


    Was passiert jetzt bei der Parallelschaltung? Durch die Bauteiletoleranzen zieht die LED mit der, auch nur geringfügig, niedrigeren Flussspannung einen höheren Strom. Dadurch erwärmt sie sich stärker als die anderen und zieht noch mehr Strom. Wenn jetzt die Dioden an Limit betrieben werden, wird für diese LED die Grenzwerte überschritten und sie stirb als erste. Nach den heldenhaften Tod der ersten müssen die anderen ihren Strom mit übernehmen und es wird die nächste LED mit der geringsten Flussspannung sterben. Dieser Vorgang setzt sich bis zur letzten Mohikaner-LED immer schneller fort.


    Ich habe mir erlaubt die Schaltung von "Transistor" zu modifizieren:



    Die Schaltung ist aber nur simuliert und nicht real nach gebaut. Wichtig ist, dass ein BD140 wegen der höheren Spannung genommen werden muß.




    Mal eine Frage. Kann man diese Schaltung prinzipiell so modifizieren,daß sie von 11,1 Volt auf 25 Volt bei 150mA-250mA boostet? Oder gibt das zuviel verlust,bzw zu extreme Bauteilwerte?
    Ich spiele mit dem Kranken, waghalsigen gedanken,eine Cree mpl in eine taschenlampe einzubauen.

    Die Schaltung bringt im Leerlauf ca. 40V, die mpl wird leuchten aber durch die kurzen Pulse nicht sehr effizient.


    Grüße Krangel

  • Mit der von Krangel vorgeschlagenen Modifikation meiner Schaltung beträgt das Tastverhältnis des LED-Stromes nur etwa 1/25. Um die LED mit einem mittleren Strom von 200mA zu betreiben, müsste der Pulsstrom etwa 25*0,2A=5A sein! Dies kann weder die Schaltung noch die LED. Die eingetragene Dimensionierung liefert etwa 1A Pulsstrom, für die LED ist aber nur 0,25A zulässig.


    Wie oben schon gesagt (#17), sollte man besser meine andere Schaltung direkt mit 11V betreiben, hat dabei viel weniger Aufwand und ein Tastverhältnis von ca. 0,44 und erreicht einen mittleren LED-Strom von ca. 0,44*0,25A=0,11A.


    Edit:
    Um auf die vollen 0,25A LED-Strom zu kommen, muss man so wie hier ein Filter aus schneller Diode und Kondensator an die LED schalten.

  • Für andere Ströme kann man R5 und evtl. auch T3 anpassen.

    @Transitor
    hast du da eine Formel parat? Ich will durch eine rote LED einen Strom von 180mA@2,7V schicken
    oder kann man das proportional umsetzen á la 0R1*300mA / 180mA = 0R16


    und in wie weit wirkt sich der Einbruch der Stromquelle auf den Strom aus?


    Danke & Gruss
    Thomas

    Wir brauchen kein Dschungelcamp - wir brauchen kein Überlebenstraining.
    Wenn wir uns was beweisen wollen arbeiten wir mit Software ohne das Handbuch zu lesen.

    Einmal editiert, zuletzt von Thomas W. ()