12-14 Volt auf 9 Volt reduzieren OHNE Hitzeproblem

    Hallo zusammen,


    folgender Sachverhalt: Ich habe eine kleine Schaltung welche via NE555 ein Wechselrelais ansteuert und dieses wiederrum zwei LED-Gruppen wechselweise blinken lässt. Die größere der beiden Gruppen hat 88 LEDs, jeweils mit Widerstand für 9V dimensioniert, so daß der max. Strom ca. 1,8 A beträgt. Als Spannungsregler kommt bisher ein 78S09 zum Einsatz.


    Problem: Ich hab die Hitzeentwicklung des Spannungsreglers "unterschätzt". Momentan ist er mit einem kleinen Kühlkörper ausgestattet (dieser hier: http://www.conrad.de/ce/de/pro…otionareaSearchDetail=005 ) ...reicht aber nicht. Der wird zu heiß und schaltet ab.


    Frage: Gibt's evtl. andere/effektivere Möglichkeiten meine Eingangsspannung von 12-14V auf 9V zu reduzieren?


    Eine Möglichkeit zur Abhilfe wäre vielleicht die Schaltung in ein Alu-Gehäuse zu bauen und den Spannungsregler da mit anzubinden, bin mir aber nicht sicher ob das so gut ist.

    Die Rechnung sieht so aus, als hättest Du vor jeder einzelnen LED einen Vorwiderstand geschaltet und dann 88 Stück dieser Schaltungen parallel an deinen 9 V.
    Wenn Du jeweils 2 LEDs in Reihe schaltest und den Widerstand neu berechnest, dann hast du "nur" 44 Gruppen parallel und dadurch nur den halben Gesamtstrom und gleichzeitig auch eine geringere Verlustleistung am Regel-IC.


    Noch etwas günstiger wird es, wenn du 3 LEDs in Reihe schaltest und alles für 12 Volt dimensionierst. Dann deine Spannungsversorgung analog zu diesen Tipps auslegen: KLICK.

    Mach doch statt jede led mit vorwiderstand einfach immer 2 leds in reihenschaltung mit vorwiderstand,dann hast du nur nch 0,9 Ampere verbrauch,dann heiz der Regler nur noch halb soviel

    LED the Sun shine. Nur, wer reparieren kann, lebt nachhaltig!
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    Wir sind das Pro-LED-Tariat ;)

    Hi,


    jawohl es hat jede LED ihren eigenen Vorwiderstand und die sind alle parallel.


    klar mit kleinen Reihneschaltungen ließe sich der Strom natürlich drastisch reduzieren. Bei anderen Projekten hab ich es auch immer so gemacht (teilweise sogar 6 LEDs bei 12V und dann ganz ohne Widerstand). Nur in dem Fall kann ich das nicht mehr ändern.


    Es handelt sich um einen Wechselschriftzug auf einer Platine 32x10cm. siehe hier: http://img688.imageshack.us/g/img0506b.jpg/ (warum geht eigentlich die Option "Link einfügen" nicht?)


    Also hab ich so gesehen sogar drei voneinander getrennte LED-Gruppen ...da wird das mit mehreren LEDs in Reihe ein extremes Chaos und eine sch*** Arbeit auf der Rückseite der Platine (hab ich auch schon gemacht). So wie ich es jetzt gemacht hab ist es zumindest noch halbweg übersichtlich.


    Fazit: An der Verschaltung der LEDs lässt sich definitiv nichts mehr ändern :(

    Alternativ kannst Du auch zwei Spannungsregler hintereinander schalten. Also z.B. einen LM317, eingestellt auf 10,5V, und dahinter den LM7809. Allerdings könntest Du da Probleme kriegen, wenn es keine Low-Drop Versionen sind, weil jeder nur 1,5V zum Wegregeln hat, die normalen brauchen über 2V.
    Weitere Alternative: die Gruppe mittels zweier Transistoren (oder eines zweiten Relais, braucht ja kein Wechsler zu sein) in zwei Hälften aufteilen und jede Hälfte über einen eigenen 7809 besaften.
    Außerdem könntest Du die Verbrutzelungsleistung des 7809 mit einem Leistungstransistor (z.B. 2N3055) erhöhen.
    Noch eine Option: die Spannung mittels Leistungsdioden wegschnippeln. Jede Diode hat so zwischen 0,6V und 0,7V Spannungsabfall, und Schottkydioden um die 0,2V; die könnte man so kombinieren, daß man ganz ohne Spannungsregler hinkommt. Leistungsdioden haben den Vorteil, daß sie wesentlich dickere Ströme vertragen als Spannungsregler. Nachteil ist natürliuch, daß sie nicht wirklich regeln, aber darauf kommt es dank der Widerstände ja nicht so an, wenn Du nicht am Limit gebaut hast.

    Zitat von Illuminatus!

    Allerdings könntest Du da Probleme kriegen, ...

    Dann lass bitte künftig solche sinnfreien Tipps.
    Außerdem bleibt hier die Gesamtverlustleistung komplett identisch wie bei der Lösung mit nur einem 7809.


    Das Einzige, was er machen kann, den 7809 mit einem passend dimensionierten Kühlkörper ausstatten.
    Oder einen effizienten Schaltregler nutzen.

    Der Kühlkörper hat 21 K/W bei den knapp 10W erhitzt er sich also rechnerisch um 210°C ;(
    Kein Wunder daß der Spannungsregler unglücklich ist...


    Andererseits ist der Kühlkörper ja wirklich winzig und es sollte kein Problem sein einen Kühlkörper mit der zehnfachen Kühlleistung zu bekommen. Ansonsten gilt die allgemeine Regel: Nur ein Kühlkörper der Zugang zu Frischluft hat ist ein guter Kühlkörper.


    Oder zu verbaust einfach ein Stückchen Alublech oder -profil. Rechne mal mit 20cm^2 Oberfläche pro Watt. Wenn das Blech richtig warm werden darf, reicht auch weniger. Z.B. 10x10cm, wenn beide Seiten offen sind, sonst das doppelte. Läßt sich evtl. als Teil des Gehäuses oder des Trägers der Platine verbauen. Bei 10x32 cm kann man da auch noch größrere Löcher reinschneiden. Ohne jetzt irgendwas nachzurechen, würde ich schon mal 3mm Dicke spendieren.


    Fabi

    Wie viel Ohm haben denn die Widerstände?


    Beispiel (wie es ggf. aktuell ist):
    9V - 2,5V (LED Flussspannung) = 6,5V
    6,5V / 0,02A (LED Strom) = 325 Ohm


    Würdest du die LEDs nun z.B. mit 14V betreiben:
    14V - 2,5V (LED Flussspannung) = 11,5V
    11,5V / 325 Ohm = 0,035A (LED Strom)


    Klar, 35mA hält eine normale LED nicht lange aus. Aber man könnte sie ja mit PWM ansteuern und eben nur einen geringen duty cycle einstellen.
    Wäre halt eine Möglichkeit, die ohne Schaltregler oder Hitzeprobleme auskommt. Aber ob's nun wirklich so gut für die LEDs ist weiß ich nicht :S

    Steht doch schon alles da: Es betreibt die LEDs einzeln mit Vorwiderstand an stabilisierten 9V. Die Vorwiderstände sind auch nicht das Problem, da die Wärme da dezentral frei wird, sondern der Spannungsregler der die 3 bis 5V verheizt. Es gibt also keine Probleme mit unterschiedlichen Spannungen, sondern nur ein Wärmeproblem.


    Und PWM ist dafür keine Lösung :thumbdown:


    Fabi

    Zitat von Lötmeister

    Dann lass bitte künftig solche sinnfreien Tipps.

    In Deinem Quote fehlt allerdings der entscheidende Teil ("wenn es keine Low-Drop Versionen sind, weil jeder nur 1,5V zum Wegregeln hat, die normalen brauchen über 2V"), wodurch es weit weniger sinnfrei wird, also zitiere bitte im ganzen Kontext, "oder laß' es"...

    Zitat von Lötmeister

    Außerdem bleibt hier die Gesamtverlustleistung komplett identisch wie bei der Lösung mit nur einem 7809.

    Ja, bleibt sie, und das Gegenteil wurde von mir weder explizit noch implizit behauptet. Allerdings verteilt sie sich auf mehrere Komponenten, die deshalb sehr wahrscheinlich ohne KK auskommen würden EDIT: NUR die Dioden kommen bei ausreichender Dimensionierung ohne KK aus, die Spannungsregler jedoch nicht! /EDIT, und ich habe den Sinn des Threads genau so verstanden, daß nicht die Gesamtwärmeentwickung das Problem ist, sondern, daß eben ein Bauteil so heiß wird.


    Editiert für Klarheit

    Zitat von samotronta05

    Jo, gib dem LM317 mit 5W ohne Kühlkörper, dann wird er auch 250°C....selten so gelacht :thumbdown:


    Das macht es kein bisschen besser, sieh es einfach ein, dein Tipp war Müll.


    OK, der LM317 ganz ohne KK wohl eher nicht, das stimmt wohl. Allerdings kam das "ohne KK" auch erst in diesem Zusatzpost, der Originalbeitrag hatte diesen Fehler nicht. Aber zugegeben, ich hatte nicht erwähnt, daß der LM317 nicht ohne KK hinkäme, und es kommt daher so rüber, wie Du es beschreibst, und das ist falsch, ja.


    Wobei der 78S09 ja auch nur 2A schafft, der LM317 1,5A, wenn beide also jetzt nur noch die Hälfte von dem verbrutzeln müssen, was der 78S09 vorher alleine schaffen mußte, dann kommen beide natürlich mit kleineren KKs hin (nicht ohne, klar). Und wenn man die Sache ausschließlich mit Dioden machen würde, käme man evtl. wirklich ohne KK hin.

    Zitat von samotronta05

    Glaub dem Lötmeister, der hat einfach ein wenig mehr Ahnung als du hier zu schau stellst.

    Na, der Spruch kommt hier ja ab und an mal vor, daher nehme ich an, der gehört zum Guten Ton. ;) Aber es stimmt, er hat mit 100%iger Sicherheit mehr Ahnung als ich. Ich danke Dir jedoch für den Hinweis, denn immerhin weiß ich bei Dir, was genau Du kritisierst. Bei dem von LM war das leider nicht so leicht erkennbar. (zugegebenermaßen weiß ich es noch immer nicht, aber ich bin sicher einfach zu dämlich dafür; dafür weiß ich jetzt, was diverse Leute mit "ablehnender Atmosphäre" meinen, ist ja auch schon was).


    Empfehlungen wie "Nimm' einen Schaltregler" oder "Nimm ein fertiges Netzteil" oder "nimm einen größeren KK" sind zwar immer richtig, aber IMO nicht wirklich hilfreich, denn darauf dürfte wirklich jeder selber kommen. :\

    Zitat von Illuminatus!

    Empfehlungen wie "Nimm' einen Schaltregler" oder "Nimm ein fertiges Netzteil" oder "nimm einen größeren KK" sind zwar immer richtig, ...

    Hmmh, das ist wieder eine Polemik, die ich in diesem Zusammenhang nicht verstehe.
    Konkretere Tipps kann man immer nur dann abgeben, wenn man sämtliche Randbedingungen (bis hin zum Platzangebot am Einbauort) beim Fragenden kennt. Genau das ist hier nicht der Fall.


    Wozu soll ich eine Spannungsreglerschaltung unnötig kompliziert gestalten (durch Dioden oder mehrere in Reihe kaskadierte Regler-IC), wenn ich das mit einem einzigen LM7809 auch schaffe?
    10 W von einem LM7809 abzuführen sind schließlich nicht unmöglich.
    Wenn der TE schon eine fertige Verschaltung der LEDs mit den Widerständen hat und konstruktiv keinerlei Änderungen mehr vornehmen kann, dann muss er sich ganz einfach mit den Nachteilen seiner unvorteilhaften Schaltungsauslegung abfinden.


    Und: Eine ablehnende Atmosphäre entsteht IMHO genau dann, wenn zu erkennen ist, das hier gegebene Tipps auf wenig fruchtbaren Boden fallen.

    Zitat von Illuminatus!


    und der bezog sich auf die Sache mit den Leistungsdioden, und die brauchen keinen KK, wenn man nicht gerade eine 4001 nimmt (die wohl kaum als "Leistungsdiode" durchgeht).


    Aber auch für die Dioden gilt, dass die Verlustleistung gleich bleibt. Da ist es sinnvoller und effizienter dem 7809 eine ordentlichen Kühlkörper zu spendieren.
    Gleiches gilt auch für die Kühlkörper, zwei ausreichende kleine sind meist so groß, wie ein ausreichender großer.
    Denn bis auf den geringere Wärmelitfähigkeit zu den äußeren Rändern des großen Kühlkörpers, haben beide die gleichen Eigenschaften.


    Zitat von Illuminatus!


    Na, der Spruch kommt hier ja ab und an mal vor, daher nehme ich an, der gehört zum Guten Ton.

    Mag sein, dass ich mich im Ton vergriffen habe, aber einem Anfänger, eine absolut nicht sinnvolle Variante zu empfehlen, ist auch nicht das wahre, zumal dieser nich erkennen kann, ob die Variante Sinn macht.
    Solche Post kommen halt in letzter Zeit wieder häufiger vor, deswegen reagiert man schon mal genervt.


    Zitat von Illuminatus!


    Empfehlungen wie "Nimm' einen Schaltregler" oder "Nimm ein fertiges Netzteil" oder "nimm einen größeren KK" sind zwar immer richtig, aber IMO nicht wirklich hilfreich, denn darauf dürfte wirklich jeder selber kommen. :\


    Nun ja nicht jeder kommt auf solche Ideen, aber deine Meinung teile ich in dem Punkt. Leider wird das Forum immer wieder von zwar technisch richtigen, aber inhaltlich sinnlosen und zum Kontext nicht passende Beiträgen überschwemmt.

    Zitat von Lötmeister

    Hmmh, das ist wieder eine Polemik, die ich in diesem Zusammenhang nicht verstehe.
    Konkretere Tipps kann man immer nur dann abgeben, wenn man sämtliche Randbedingungen (bis hin zum Platzangebot am Einbauort) beim Fragenden kennt. Genau das ist hier nicht der Fall.

    Stimmt, so kann man es sehen. Allerdings tendiere ich genau wegen der unklaren Anforderungen eher dazu, möglichst viele mögliche Ansätze vorzuschlagen, um vielleicht die Denkweise in bisher unbedachte Bahnen zu lenken. Manchmal fährt man sich auf eine Lösung fest und kommt gar nicht auf manche Optionen. Keine Ahnung, ob das nur mir so geht. (Edit: allerdings finde ich die Kaskadiererei auch nicht schön (hätte ich vielleicht dazuschreiben sollen), und sie macht auch nur selten wirklich Sinn, aber vielleicht ist dies ja zufällig genau einer dieser seltenen Fälle /Edit)

    Zitat von Lötmeister

    Wozu soll ich eine Spannungsreglerschaltung unnötig kompliziert gestalten (durch Dioden oder mehrere in Reihe kaskadierte Regler-IC), wenn ich das mit einem einzigen LM317 auch schaffe?
    10 W von einem LM317 abzuführen sind schließlich nicht unmöglich.

    Naja, ich las es halt als "der 78s09 wird mit KK X zu heiß, wie kann ich das verhindern", was (für mich) bedeutet: "Der 78s09 soll bleiben, der KK auch, was kann ich sonst machen?". Klar kann es sein, daß ich falsch liege, aber wenn ich so eine Frage stellen würde, würde ich nicht auf Sachen wie "fertiges NT, größerer KK" usw. hoffen, denn wenn ich einen Spannungsregler verdrahten kann, weiß ich, daß es fertige NTs und größere KKs gibt. (das soll jetzt nicht polemisch sein, sorry, wenn das so rüberkam). Und ja, unnötige Komplexität ist Mist, allerdings ist die Lösung mit zwei Spannungsreglern doch gar nicht so unüblich, wenn auch nur bei höheren Spannungsdifferenzen? Und AFAIK ist es doch so, daß ein Bauteil umso länger "brauchbar" bleibt, je weiter es unter der Maximalbelastung betrieben wird, egal, wie gut es gekühlt ist?

    Zitat von Lötmeister

    Wenn Du schon eine fertige Verschaltung der LEDs mit den Widerständen hast und konstruktiv keinerlei Änderungen mehr vornehmen kannst, dann musst Du Dich ganz einfach mit den Nachteilen Deiner unvorteilhaften Schaltungsauslegung abfinden.

    Klar, aber keinerlei Änderungen waren ja nur für die LED-Leiste selber angesagt? ansonsten wäre der ganze Thread ja hinfällig.


    Zitat von Lötmeister

    Und: Eine ablehnende Atmosphäre entsteht IMHO genau dann, wenn zu erkennen ist, das hier gegebene Tipps auf wenig fruchtbaren Boden fallen.

    Naja, Dein Tipp war ja eher nur Ablehnung und weniger Tipp, und ich weiß wirklich noch immer nicht, was Du eigentlich bemängelt hast. :( Edit: ich nehme aber mal an, die (meistens) unnötige Komplexität mit zwei Spannungsreglern und damit implizit auch die mit den Dioden. /Edit


    Zitat von samotronta05

    Aber auch für die Dioden gilt, dass die Verlustleistung gleich bleibt. Da ist es sinnvoller und effizienter dem 7809 eine ordentlichen Kühlkörper zu spendieren.
    Gleiches gilt auch für die Kühlkörper, zwei ausreichende kleine sind meist so groß, wie ein ausreichender großer.
    Denn bis auf den geringere Wärmelitfähigkeit zu den äußeren Rändern des großen Kühlkörpers, haben beide die gleichen Eigenschaften.


    Klar bleibt die Verlustleistung immer die gleiche, sie verteilt sich eben nur besser. Ich könnte mir halt u.A. vorstellen, daß genau das das Problem ist, kann mich natürlich auch irren (prinzipiell raten wir ja, wie LM schon schrieb, nur über die Konstellation). Ein anderes Problem könnte halt sein, daß ein großer KK vom Platz nicht paßt, zwei kleinere aber schon, weil z.B. der Einbauraum nur mehrere kleinere Räume bietet, usw..

    Zitat von samotronta05

    Mag sein, dass ich mich im Ton vergriffen habe, aber einem Anfänger, eine absolut nicht sinnvolle Variante zu empfehlen, ist auch nicht das wahre, zumal dieser nich erkennen kann, ob die Variante Sinn macht.
    Solche Post kommen halt in letzter Zeit wieder häufiger vor, deswegen reagiert man schon mal genervt.


    Hmm, OK, das mit den Posts kann ich natürlich nicht wirklich beurteilen, aber verstehen schon. Insbesondere nehme ich an, daß wegen der SM bei so ziemlich jedem Post, der irgendwie unerwartet ist, gleich Spam-Verdacht aufkommt. Zwar kommt mir (von dem, was ich bisher gesehen habe) das Spam-Aufkommen hier nicht größer vor als in anderen Foren, wo z.B. der reine PostCount schon erspammenswert scheint (oder die Mods löschen hier sehr viel mehr Müll als anderswo), aber anderswo habe ich aus demselben Grund zugegebenermaßen auch schon ähnlich reagiert, kann also keinen Stein werfen.


    Den OP hatte ich aufgrund seiner Aussagen (78s09) zumindest nicht als totalen Anfänger gesehen, und selber finde ich diese Variante auch wenig schön, aber vielleicht habe ich halt mit dem Ansatz "lieber alle Optionen schreiben als die wegzulassen, die vielleicht paßt" auch übertrieben.


    Danke Euch beiden für die Erklärungen und den sachlichen Ton!

    Zitat von Illuminatus!

    tendiere ich ... eher dazu, möglichst viele mögliche Ansätze vorzuschlagen ...

    Das kann jemand machen, der sehr viel Zeit übrig hat.
    Ich arbeite in Schichten und hab' sonst auch noch andere Dinge zu tun.
    Daher bevorzuge ich eher die Variante, dass der Ratsuchende seine Problematik von vorn herein so klar wie möglich schildern sollte und dann nach Möglichkeit einen konkreten und für seinen Anwendungsfall passenden Lösungsvorschlag erhält.


    Aber langsam wird es offtopic ...


    Ist der Threadersteller eigentlich noch da ... ?