LED betrieb mit Widerstand oder Treiber?

[Fossi]

Hallo und Servus,
eine LED muss ja mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um den Stromfluss zu regulieren. Jetzt habe ich schon öfters gelesen, dass Hochleistungs LED mit Treibern betrieben werden. Was ist denn nun der Vorteil, ob ich dies mit Widerstand oder Treiber mache?

Grüsse

 

[SammysHP]

Hallo und herzlich willkommen im Forum.

eine LED muss ja mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um den Stromfluss zu regulieren

Nein, einen Vorwiderstand braucht es nicht. Der Strom muss allerdings tatsächlich reguliert werden.

Ein Widerstand ist eine billige Lösung, wandelt aber viel Energie in Wärme um und der Strom hängt letztendlich von der Betriebsspannung ab.

Ein "Treiber" bezeichnet bei Taschenlampen ganz allgemein die Steuerung. Der Strom kann dort ganz primitiv mit einem Widerstand begrenzt werden. Ein echter Stromregler stellt allerdings die bessere Lösung da, weil der Strom und somit die Helligkeit (in Grenzen) unabhängig von der Betriebsspannung sind. Das macht Sinn, da die Spannung bei Akkus abhängig vom Ladestand abfällt.

Beim Thema Stromregulierung gibt es ganz verschiedene Ansätze. Von "einfachen" Linearreglern, die letztendlich ähnlich wie ein anpassbarer Widerstand sind, bis zu Schaltreglern (Buck, Boost, Buck/Boost) in verschiedenen Variationen. Der Vorteil von Schaltreglern ist die deutlich bessere Effizienz – weniger Abwärme, dadurch längere Laufzeit und höhere Helligkeit.

 

[steidlmick]

eine LED muss ja mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um den Stromfluss zu regulieren.

Nein, das ist lediglich die mit Abstand billigste und einfachste Variante.
Letztlich ist es nur wichtig, den fließenden Strom begrenzen zu können, wie das am Ende geschieht ist aber egal.

Jetzt habe ich schon öfters gelesen, dass Hochleistungs LED mit Treibern betrieben werden. Was ist denn nun der Vorteil, ob ich dies mit Widerstand oder Treiber mache?

Vorwiderstand:
Sehr billig, aber abhängig von der Spannung, d.h. mit steigender Spannung steigt auch der Stromfluss und umgekehrt. Bei einer Taschenlampe würde das bedeuten, dass die Lampe mit sinkender Akkuspannung dunkler wird, weil gleichzeitig auch der Strom abnimmt.
Außerdem ist das Konstrukt ineffizient, weil "Überschussenergie" im Vorwiderstand einfach nur verheizt wird.

Darüber hinaus wünschen sich Anwender heute oft verschiedene Helligkeitsstufen (nicht mehr nur simpel ein-aus), und das ist mit nur einem Vorwiderstand nicht realisierbar.
Weitere Komfortfunktionen (Akku-Ladestandswarnung, interne Ladefunktion etc.) würden sowieso eine komplexere Elektronik erfordern und dann kann man auch gleich einen ordentlichen Treiber verbauen.

Treiber:
Teurer und aufwändiger zu konstruieren, erlaubt aber definierte Helligkeitsstufen zu programmieren und zu jeder Stufe einen definierten Stromfluss festzulegen. Da sowieso eine Regelelektronik vorhanden ist, kann man direkt die angesprochenen Komfortfunktionen mit geringem Aufwand hinzufügen.

Bei gut konstruierten und hochwertigen Treiberschaltungen kann eine Taschenlampe in allen Helligkeitsstufen über fast die gesamte Laufzeit eines Akkus hinweg nahezu konstante Helligkeiten anbieten (voll geregelter Konstantleistungstreiber, z.B. oft bei Eagtac, Acebeam u.a.m.).

Andere Hersteller versuchen sich an einem Minimum und verbauen sehr simple Treiber ohne Konstantleistungsschaltung, die eben mit sinkender Akkuspannung sinkende Helligkeiten nach sich ziehen und damit kaum besser als Vorwiderstände sind (z.B. oft bei Sofirn/Wurkkos, Astrolux/Mateminco, Emisar/Noctigon u.a.m.).

Du siehst: Treiber ist nicht gleich Treiber und das Schlagwort alleine sagt wenig aus.
Es kommt auf die Qualität der Umsetzung und den Willen des Herstellers an. Es gibt viele Marken mit guten und hochwertigen Konstantleistungstreibern und ebenso gibt es viele Marken mit sehr simplen Billig-Treibern, die elektrisch nur wenig besser als Vorwiderstände sind...

 

[Fossi]

Danke für eure Hilfestellung, aber bei solch einer Vielzahl von Möglichkeiten, wer verliert hier nicht den Durchblick? Welche Kriterien muss ich denn berücksichtigen, bei einer Treiberauswahl? Watt Angabe, Spannung? Zum Beispiel beim Betrieb einer 3 W cree LED?

 

[steidlmick]

Welche Kriterien muss ich denn berücksichtigen, bei einer Treiberauswahl? Watt Angabe, Spannung? Zum Beispiel beim Betrieb einer 3 W cree LED?

Das hängt natürlich sehr von deinen Ansprüchen ab.

In erster Linie kommt es natürlich auf einige elektrische Kennwerte an, eine 3V-LED kann man nicht mit einem Treiber für 6V- oder 12V-Typen betreiben und umgekehrt.
Auch die Energiequelle ist relevant, ist ein einzelliger Akkubetrieb geplant oder soll ein mehrzelliges Akkupack benutzt werden. Falls mehrzellig, wie viele Zellen?

Die Frage nach der Leistung aber lässt sich schon nicht mehr so einfach beantworten, weil hier auch die Qualität der Kühlung eine große Rolle spielt.

Vielleicht wirst du einfach mal erheblich konkreter: Was genau möchtest du machen?
Je konkreter du fragst, desto konkreter können die Antworten sein.

 

[Fossi]

Ich möchte die Halogenlampen einer Gartenbeleuchtung (6 Edelstahlleuchten) auf LED umrüsten.
Diese LED sollen mit einem 3S Akkupack aus gebrauchten 18650 Zellen betrieben werden, mit Bewegungsmelder und zusätzlichen Ein/Aus-Schalter. Jetzt habe ich mir schon einige 1 Watt LED aus China schicken lassen (3,5 V, 350 mA). Diese sollen dann zu dritt in Reihe angeschlossen werden, also 2x3 LED. Die günstigste Lösung ist der Betrieb mit einem Vorwiderstand, in meinem Fall also 2,5 Ohm nach eigener Berechnung. Zur Wärmeableitung denke ich an Kupferscheiben, ca. 3 cm im Durchmesser und 1 cm Dicke, auf diese sollen die LED mit Wärmeleitpaste geklebt werden.

 

[Fossi]

Keine Ratschläge?

 

[Rafunzel]

Versuch macht kluch...

 

[Fossi]

Ja, tolle Antwort "Rafunzel"!
Kapiere es noch immer nicht, wie sich mancher die Mühe macht und solch überflüssige, sinnlose und dümmliche Kommentare abgibt!

 

[repeatog]

Handelt es sich bei Deinem gebrauchten 18650ern um Akkus mit PCB Schutzschaltung? Sonst wird Deine treiberlose Konstruktion ohne LVP die Akkus genau 1x direkt tiefentladen und somit die Akkus zerstören. Ein Treiber wäre ratsam. Die drei vermutlich unterschiedlichen Akkus in Reihe zu betreiben ist auch eine kritische Angelegenheit. Hier wird die schwächste im Bunde auch schnell mal tief entladen. Parallel bestünde diese Gefahr nicht.
Ob die Abwärme der LED ausreichend abgeführt wird, als dass die LEDs die volle Bestromung dauerhaft aushalten ist die nächste Frage.
Das wird Dir niemand auf Anhieb bei gegebener Sachlage sagen können.
Und somit passt der Ausdruck "Versuch macht kluch" doch recht gut.

 

[Fossi]

Das Akku-Pack wird natürlich mit einem 3s BMS angeschlossen. Die Reihenschaltung der Zellen erfolgt um auf eine höhere Spannung, 12,6 Volt, zu kommen, an der dann die 3 LED, ebenfalls in Reihe angeschlossenen, betrieben werden.
Eigentlich erfolgte meine Fragestellung in diesem Forum, weil ich mir Ratschläge von erfahrenen Nutzern erhoffte, die ähnliches schon ausprobiert haben.
Natürlich werde ich es auch so versuchen wie ich es mir vorgestellt habe, aber im Vorfeld wollte ich Fehler eben vermeiden.
Schade.

 

[Unheard]

Wenn Du die LEDs parallel betreibst, könntest Du eine Reihe von Problemen vermeiden. U.a. wäre der Einsatz des AMC7135 denkbar. Darüber hinaus ist mir unklar, warum Du nicht einfach MCPCBs benutzt.

Würdest Du dein Projekt näher beschreiben, könnte man dazu vielleicht mehr schreiben. Evtl. gibt es ja Gründe für alles.

 

[tdmtreiber11]

Ja, tolle Antwort "Rafunzel"!
Kapiere es noch immer nicht, wie sich mancher die Mühe macht und solch überflüssige, sinnlose und dümmliche Kommentare abgibt!

Also ich kann dir auf deine Fragen leider auch keine Antworten geben, wegen fehlender technischer Kenntnisse Was ich allerdings weiß nach sieben Jahren hier ist, dass man auf eine flapsige Antwort, die mit Sicherheit, so wie ich den Kollegen kenne, nicht so ernst gemeint war, wie du sie aufgefasst hast, nicht gleich so beleidigt reagieren muss. Locker bleiben

 

[steidlmick]

Eigentlich erfolgte meine Fragestellung in diesem Forum, weil ich mir Ratschläge von erfahrenen Nutzern erhoffte, die ähnliches schon ausprobiert haben.
Natürlich werde ich es auch so versuchen wie ich es mir vorgestellt habe, aber im Vorfeld wollte ich Fehler eben vermeiden.

Es ist vielleicht nicht gleich ersichtlich, aber nur anhand einer Beschreibung ist nicht wirklich vollkommen klar, was du praktisch bauen möchtest.
Wenigstens ein paar Links zu den geplanten Produkten, vielleicht eine Zeichnung des Aufbaus etc. wäre schon hilfreich.

So wie du es beschrieben hast, wird es wohl prinzipiell funktionieren, aber die Stolperfallen stecken ja oft in den Details.
Davon abgesehen finde ich den Betrieb mit einem Vorwiderstand unzureichend. Das ist eher etwas für "quick-and-dirty"-Lösungen, aber hier ist ja wohl eine dauerhafte Verwendung geplant, oder?
Auch die kontinuierlich absinkende Spannung von Lithium-Ionen-Akkus schreit schon nach einem vernünftigen LED-Treiber.

 

[Buteo]

Das Akku-Pack wird natürlich mit einem 3s BMS angeschlossen. Die Reihenschaltung der Zellen erfolgt um auf eine höhere Spannung, 12,6 Volt, zu kommen, an der dann die 3 LED, ebenfalls in Reihe angeschlossenen, betrieben werden.
Eigentlich erfolgte meine Fragestellung in diesem Forum, weil ich mir Ratschläge von erfahrenen Nutzern erhoffte, die ähnliches schon ausprobiert haben.
Natürlich werde ich es auch so versuchen wie ich es mir vorgestellt habe, aber im Vorfeld wollte ich Fehler eben vermeiden.
Schade.

Es kommen doch Tipps der Profis.
Wenn Du dann allerdings wegen ein wenig Spaß dann eingeschnappt zu sein scheinst, hilft das weder Dir noch anderen weiter.

Wie wäre es denn, anstatt LiIo-Akkus LiFePo-Akkus zu benutzen?
Die haben dann zwar nicht so viel mAh, dafür sind sie allerdings deutlich langlebiger und insgesamt von der Grundstruktur her stabiler.
Sie halten auch deutlich länger ihre Ladung.