PWM statt Vorwiderstand?

    Hallo liebe Forengemeinde,


    ich bastel mir gerade eine Hängelampe und bin auf der Suche nach einer guten Schaltung auf dieses Projekt vom MAKE Magazine gestoßen:
    Little Big Lamp


    Das für mich Kuriose daran:
    Der Bastler behauptet, dass man sich den Vorwiderstand (und damit auch die abfallende Leistung) sparen kann, indem man PWM verwendet.
    Er schaltet 3 weiße LEDs in Reihe (benötigen ca. 10 V) an eine 12 V Stromquelle - aber pulst die Quelle auf einen Durchschnitt von 10 V.
    Klingt soweit ganz gut, aber PWM erzeugt ja nun mal keinen glatten Spannungsverlauf, sondern unter anderem auch Peaks.
    Das heißt kurzzeitig liegen 4 V an den LEDs an - ganz schön viel.


    Ist das also grober Unfug, was da gebastelt wurde, und die LEDs sind schon bald kaputt?
    Oder ein tolles Konzept, das aus irgendwelchen Gründen, die ich nicht verstehe, funktioniert?
    MAKE hat leider nicht auf meine Frage reagiert, warum das gehen soll.
    Vielleicht könnt ihr mir weiterhelfen?


    Gruß


    Edit:
    Noch mal mit den Worten des Autors:
    "Typically LEDs require a resistor (for each LED) to resist your supply voltage and deliver the precise voltage required by the LED to emit.
    Because the maker wanted to use 12VDC for use in motor homes (engines typically use 12V batteries), he multiplied the LEDs into series of 3 (3.3V x 3 = 9.9V).
    The 555 provides the timing sequence needed to provide Pulse Width Modulation, so the LEDs flash faster than your persistence of vision at approximately 10V per series (without resistor!).    "

    Zitat von Thomas Edison

    Ist das also grober Unfug, was da gebastelt wurde ...

    Genau so ist es.
    Da LEDs mit einem definierten Strom betrieben werden sollen - die Spannung stellt sich auf Grund der Diodenkennlinie automatisch ein.
    Also, ein PWM-Betrieb erfordert immer auch noch eine Begrenzung des Diodenstroms. Ob nun durch einen geeignet bemessenen Vorwiderstand oder durch eine Konstantstromquelle, das ist wieder eine andere Frage.


    Dies aber nur für den Fall, dass Du es richtig machen möchtest.
    Es wird - wie immer - viele geben, die sagen: "Es geht doch auch so ..."

    Das ist Quatsch und von nicht viel technischem Sachverstand getrübt, was der Typ da von sich gibt. Viel mehr scheint mir das auf einem gesunden Halbwissen zu fußen...


    Es kann unter bestimmten Voraussetzungen (leidlich) funktionieren:
    Die Spannungsquelle begrenzt den max. LED Strom bzw. wird der max. LED Strom durch den Widerstand der Zuleitungen etc. begrenzt. Dieser Strom ist immer noch deutlich höher als der zulässige Dauer-Strom der LED, aber kleiner als der zulässige Puls-Spitzenstrom der LED. Dann kann man mit PWM die mitlere Leistung der LED auf den zulässigen Wert begrenzen. Aber dann ist die LED-Leistung maßgebend, nicht die Spannung, wie der Typ schreibt. Einige fernöstliche Billigtaschenlampen machen das z.B. so mit der PWM, da man sich dann die Stromreglung sparen kann. Pfusch bleibt es trotz allem.

    ...allzumal der PWM-Aufbau viel komplizierter ist als ein einfacher Widerling.


    Also selbst wenn es (vernünftig!) funktionieren würde hätte es kaum Vorteile.

    Das Erfolgskonzept von Windows ist eine gelungene Mischung aus Marketing, Korruption, Kartellmißbrauch und der erfolgreichen Spekulation auf das Naturgesetz, daß Scheiße oben schwimmt.


    Auch aus Steinen, die einem in den Weg gelegt werden,
    kann man Schönes bauen.
    Johann Wolfgang von Goethe

    Nur ein spontaner Gedanke:
    Ginge es nicht, wenn man dahinter einen (oder mehrere) elkos setzt, der die Spannungsspitzen plättet und sich so per pwm auf verschiedene Voltlevel bringen lässt?
    Das wäre dann zwar keine perfekte gleichspannuns/stromquelle, aber wenn man das so begrenzt, dass der Mittelwert unter den Normalwert oder gar der Spitzenwert unter dem Normalwert bleibt, könnte es funktionieren, oder?


    Nur obs dafür passende Elkos gibt weiß ich nicht, im Audiobereich tut man nach dem Gleichrichten ja ähnliches.

    Klar ist es nicht die feine Art, aber ich möchte dennoch widersprechen, und behaupte, das das mittels PWM klappt, WENN:


    - ein irgendwie gearteter Tiefpass die PWM Spannung glättet und
    - diese Spannung bei gegebener Temperatur, etc. auf der (exponentiellen!) Diodenkennlinie einer "gesunden" Stromstärke zuzuordnen ist.


    Das diese Spannung von LED zu LED variiert, und auch temperaturabhängig ist, macht diese Methodik unsicher und nicht empfehlenswert, *prinzipiell* funktioniert es aber!


    :) soviel zur Wortklauberei...



    Andre

    Kann ich mal eine Frage zur Funktion der Schaltung einfügen:
    Ich möchte wissen, ob ich das Prinzip richtig verstanden habe.



    Über die Diode D1 fällt. solange C3 nicht vollständig aufgeladen ist eine Spannung von rund 0,7V ab.
    Deshalb muss über R2 und P1 ebenfalls 0,7V anliegen und dadurch auch ein enstprechender Strom fließen.


    Wenn ich P1 größer mache, dann wird durch I = U / (R2+P1) der Strom kleiner. Wenn P1 kleiner wird, dann wird der Strom größer.
    Dadurch ist lässt sich einstellen, wie schnell sich C3 lädt.


    Das Schaltintervall beginnt, wenn die Spannung an TRIG unter 1/3 Vcc ist. Also C3 wenig geladen ist. OUT ist auf 12V.
    C3 wird geladen.
    Wenn jetzt C3 soweit geladen ist, dass seine Spannung größer als 2/3 Vcc ist (größer als die Spannung an Ctrl) endet das Intervall und OUT geht auf 0V.
    C3 wird durch DIS über P1 und R2 entladen. (Die Diode sperrt)
    Dies geschieht solange, bis TRIG wieder unter 1/3 Vcc fällt. Dann wird DIS wieder gesperrt und C3 lädt sich erneut auf.


    Hoffentlich ist es einigermaßen verständlich. Ich hatte nebenbei die Schaltung und den Wikipedia-Artikel zum Timer offen.


    Edit: Das PWM-Signal wird also über OUT an die Darlington Transistoren gegeben, die bei HIGH-Pegel durchschalten und die LED's leuchten lassen.

    Zitat von 2bl

    - ein irgendwie gearteter Tiefpass die PWM Spannung glättet und

    Am besten LC-Tiefpass... Damit liefe das ganze dann langsam auf einen Schaltsteller hinaus. Also einen Schaltregler, nur ohne Reglung. Macht aber auch keinen Sinn. Ein Schaltregler mit entsprechender Strommessung wäre nicht wirklich aufwändiger. Irgendwo in diesem Forum geistert eine einfache aber erstaunlich gut funktionierende Buck-Schaltregler Bauanleitung mit NE555 rum...