SMD's / LED's "Feuerwehr im Einsatz" Hinweisschild für Kfz mit 12V Anschluss

[cockpit]

Hallo,

jetzt muss ich mich doch mal zur Diskussion über den Festspannungsregler einmischen. :)

Nehmen wir mal an.
Spannungsabfall 1,9V pro LED
Bei 5 LED’s 1,9V * 5 = 9,5V
12V - 9,5V = 2,5V (Spannungsabfall am Widerstand)
Wenn man einen Strom von 15mA wählt ergibt sich ein Widerstandswert von
2,5 V / 15mA = 166,66 Ohm

So und nun Erhöhen wir mal um 2 Volt die Spannung, damit ergibt sich ein Spannungsabfall von 4,5 Volt am Widerstand und ein Strom von 4,5V / 166,666 Ohm = 27mA.

Also fast eine Stromerhöhung von 100%. Hoppla!!

Aber stimmt natürlich nicht, denn die LED Kennlinie ist ja nicht absolut Steil (Differenzieller Widerstand nicht Null).
Je nach LED kann ein höherer Spannungsabfall (bei einem höheren Durchflussstrom) angenommen werden, also vielleicht 1,95V
( 14V – (5 x 1,95 V) ) / 166,66 Ohm = 25,5 mA

Legt die Schaltung doch für 13,8V Regelspannung aus. Die Bordspannung ist doch schon einigermaßen geregelt.

Übrigens bei 3 LED ergibt sich (ohne differenziellen Widerstandsberücksichtigung) ein Stromerhöhung von 15mA auf 19,76mA.

Gruß
cockpit

[arnolde]

So und nun Erhöhen wir mal um 2 Volt die Spannung, damit ergibt sich ein Spannungsabfall von 4,5 Volt am Widerstand und ein Strom von 4,5V / 166,666 Ohm = 27mA.

Also fast eine Stromerhöhung von 100%. Hoppla!!

Vollkommen richtig - aber LED's sind nicht aus Zucker! (Hehe) will damit sagen, die können das locker ab. Was meinst Du was ich mit LED's in meiner Jugend schon alles angestellt hab... die einzigen die kaputtgingen waren die, die ich mit Vorwiderstand (und sonst nix) an 230V~ angeschlossen hatte ;-)

Wenn wir hier ein hochzuverlässiges Produkt für den Massenmarkt mit Gewährleistung und Produkthaftung etc. etc. designen würden... ja dann gehört sowas wohl rein. Aber wir schießen hier mit kanonen auf Spatzen. Für die 10mins einmal pro Woche können wir die LED's auch mal mit dem 3fachen Strom betreiben, null problemo!

[FMS-Scanner]

Hallo,

jetzt muss ich mich doch mal zur Diskussion über den Festspannungsregler einmischen. :)

Nehmen wir mal an.
Spannungsabfall 1,9V pro LED
Bei 5 LED’s 1,9V * 5 = 9,5V
12V - 9,5V = 2,5V (Spannungsabfall am Widerstand)
Wenn man einen Strom von 15mA wählt ergibt sich ein Widerstandswert von
2,5 V / 15mA = 166,66 Ohm

So und nun Erhöhen wir mal um 2 Volt die Spannung, damit ergibt sich ein Spannungsabfall von 4,5 Volt am Widerstand und ein Strom von 4,5V / 166,666 Ohm = 27mA.

Also fast eine Stromerhöhung von 100%. Hoppla!!

Aber stimmt natürlich nicht, denn die LED Kennlinie ist ja nicht absolut Steil (Differenzieller Widerstand nicht Null).
Je nach LED kann ein höherer Spannungsabfall (bei einem höheren Durchflussstrom) angenommen werden, also vielleicht 1,95V
( 14V – (5 x 1,95 V) ) / 166,66 Ohm = 25,5 mA

Legt die Schaltung doch für 13,8V Regelspannung aus. Die Bordspannung ist doch schon einigermaßen geregelt.

Übrigens bei 3 LED ergibt sich (ohne differenziellen Widerstandsberücksichtigung) ein Stromerhöhung von 15mA auf 19,76mA.

Gruß
cockpit

Danke für diesen konstruktiven Beitrag.
Alle anderen haben das Thema ja immernoch nicht begriffen.

@arnolde:
Machen wir was ordentliches, oder soll hier nur gepfuscht werden um den Gesamtpreis um 50Cent zu drücken???

[Fabpicard]

Wenn wir hier ein hochzuverlässiges Produkt für den Massenmarkt mit Gewährleistung und Produkthaftung etc. etc. designen würden... ja dann gehört sowas wohl rein. Aber wir schießen hier mit kanonen auf Spatzen. Für die 10mins einmal pro Woche können wir die LED's auch mal mit dem 3fachen Strom betreiben, null problemo!

@arnolde:
Machen wir was ordentliches, oder soll hier nur gepfuscht werden um den Gesamtpreis um 50Cent zu drücken???

@FMS-Scanner: Start ne Umfrage, wenn dabei dann "Ja, ich will Pfusch zum absolut günstigsten Preis" raus kommt, bin ich aus der Sache raus ^^

@Alle: Mein Gedanken spiel war schliesslich, das "Produkt" was hier raus kommt, auch anderen an zu bieten... Was natürlich wieder die Gesamtkosten senkt, da dann ja mehr bestellen ;)
Allerdings werde ich mich hüten und irgend welchen Müll verkloppen ^^

MfG Fabsi

[DG3YCS]

Hallo zusammen,

Eigendlich kann man in Moment sagen:
Alle haben Recht und Unrecht!

Bei der ganzen Diskussion müsste jetzt jeder mal fdarlegen von welchem Modell er bei der Berechnung ausgeht...!
Wir haben jetzt hier verschiedene Varianten diskutiert, vom "einfachen" Schriftzug, zur Universalmatrix mit Widerstandscodierung über die Gemuxte Matrix.
Davon Ausgehend haben wir verschiedene Varianten der Anteuerung der LEDs.

Bei dem "einfachen" Schriftzug würde es wohl auf eine Serie von jeweils 4 oder 5 LED + R hinauslaufen.

Bei der Universalmatrix mit (smd) widerstandcodierung könnte man das auch machen, es währe aber zu umständlich. Also jeder LED IHREN R!

Bei der gemuxten MAtrix ist es Klar, jede LED in einer Zeile hat Ihren eigenen R.

Davon ausgehen könnte man nun überlegen ob man KSQ braucht oder ebend nicht. Und was bedeutet dies?

Grundlagen:
Angenommene Mittenspannung 13,5V
Spannungsabfall an der LED 2 V
Nennstrom: 20mA

Variante 1:
5x LED =10V Spannungsabfall
Damit müssen am R 3,5 V abfallen
R=U/I = 3,5/0,02 = 175
Also 180 Ohm

Pro 5 LED würden hier ein 180 Ohm Reihenwiderstand benötigt.

Jetzt ändert sich die Spannung um 2 V nach oben:
Der R mit 180 Ohm ist gegeben. Am R fallen nun 5,5V ab. (mehr als Worst Case ohne defekt am KFZ)
Wie hoch ist der Strom?
I=u/R =5,5/180 = 31mA

Hier würde sich der Strom also um satte 50% erhöhen. Nicht sofort Tödlich für die LED, aber auch nicht mehr fein! (verkürzte Lebensdauer)
Der Einsatz von KSQ würde sich also empfehlen! (Für Serie)

NUR: Diese Bausteine haben eigene Verlustleistungen die sich negativ auswirken können.
Diese Bausteine haben mechanische Abmessungen die irgendwo untergebracht werden müssen. Diese Bausteine Kosten und produzieren wärme!

Variante 2.
Die LED Universalmatrix mit R Codierung (Arnolds Vorschlag mit anmerkung von mir)
Hier hat jede LED einen eigenen Reihenwiderstand:

Für Nominalbetrieb bedeutet dies: 13,5V-2V=11,5V
11,5V/0,02A=575 Ohm
Also 590 Ohm (E96)
Für 2V mehr:
13,5V/590Ohm= 22mA

Also für eine Spannungserhöhung die über den Worst Case im KFZ ohne Defekt in der Elektrik hinausgeht rund 10% über Nennstrom der LED!
Das ist Locker zu tolerieren. Hier macht eine (Anzahl!) von KSQ keinen Sinn!

Natürlich ist diese Bauvariante nur als Bausatz denkbar!

Variante 3 (gemuxt):
Hier ist ebendfalls für jede LED Spalte ein Widerstand vorgesehen. Da immer nur eine Zeile aktiv ist, ergibt sich somit immer eine LED pro Widerstand.
Da die Zeilen gemuxt sind, und somit nur ca 1/8 der Zeit auch nur leuchten können muss man die Helligkeitsverluste ausgleichen. Dieses erfolgt durch einen höheren Stromimpuls.
(Den macht die LED mit!)
Somit erhöht sich der Strom auf 8x Nennstrom=0,16mA
Für die folgende Berechnung nehme ich einen Spannungsabfall von 1V pro Schalttransistor jetzt einfach mal an (da es sich so schön rechnen lässt!)

Somit wird folgender Reihenwiderstand benötigt:
UR=Ub-Utr1-Utr2-ULED=13,5V-1V-1V-2V=9,5V

R=Ur/IR=9,5V/0,16A=59,375Ohm
Es würde also der 60,4 Ohm Widerstand benötigt (E96)

Hier auch wieder der WC. Statt 9,5V müssen nun 11,5V abfallen.
I=11,5V/60,4Ohm=0,19 A

Hier hätte man nun eine Stromerhöhung von rund 18%
Tatsächlich wird sie durch andere Werte der Transistoren eher noch kleiner sein!
Diese Stromerhöhung ist durchaus noch akzeptabel! Nebenbei könnte man auch die Schaltung für 13,8 oder 14V Auslegen. Darüberhinaus steigt die Spannung hier in diesen Beispielen ca. 1V über die normalerweise maximal zu erwartende Spannung!

Wenn man eine KSQ verbauen wollte, so käme man mit einer aus, allerdings müsste diese dann auch ein paar Amp abkönnen! (max. 8A!) Und damit hätten wir ein wärme UND Platzproblem!

Anhand dieser Beispiele kann man also sehen, das es durchaus für beide Varianten gute Gründe gibt. Bei der "einfachen" Leuchtschrift sind KSQ sicher nicht verkehrt.
Bei den MAtrixvarianten aber ÜBERFLÜSSIG! Zwar würde man hier MIT eine universalversion bauen können, die sowohl 12 als auch 24V kann, aber zu welchen Preis?
Da ist es doch besser ZWEI Versionen (wobei einen 24V Bedarf kann ich nicht erkennen!) zu haben, die sich aber nur in den Reihenwiderständen unterscheiden!

Eigendlich hätte ich ja auch mal wieder Lust so ein Projekt von Anfang bis zum Ende durchzuziehen... Leider fehlt mir etwas die Zeit. Aber Spasseshalber habe ich schon mal einen Schaltplan für eine Mux-Matrix erstellt mit Option auf änderbare Schriften (per PC) und wenn ich mich doch dazu durchringen kann ca 400 Löcher zu bohren werde ich vieleicht mal einen Prototyp aufbauen...

Gruß
Carsten

[Fabpicard]

Leider fehlt mir etwas die Zeit.

Davon kann dein Meßplatz wohl ein Liedchen singen ;)

Aber was anderes, uns fehlt aktuell auch ein wenig zeit...

Natürlich arbeiten wir natürlich trotzdem dran weiter...

Zur Zeit wird geprüft, ob wir einen günstigen Lieferanten für spezielle Treiberbausteine bekommen, mal sehn was sich dadurch noch so alles raus holen lässt...

Ich berichte natürlich sofort hier, wenn sich was tut...

@FMS-Scanner: Eigentlich dürfts dir ja wieder besser gehn, also darfste dich ruhig mal melden ;)

MfG Fabsi

[cockpit]

Hallo zusammen,

Eigendlich kann man in Moment sagen:
Alle haben Recht und Unrecht!

Gruß
Carsten

Stimmt!

Kompromiss währe Konstantstromquelle mit Feldeffekttransistor.

http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle

Gruß
cockpit

P.S. Fabpicard wird’s schon richtig machen!

[F64098]

Die wesentlichen Hinweise sind doch nun schon alle gekommen. Mit jeder KSQ oder sonstigen Zauberei bekomme ich zusätzlichen Spannungsabfall, der nur hinderlich ist. Wenn ich die Vorwiderstände so auslege, daß bei 13,8V Betriebsspannung der Nennstrom der LEDs fließt, ist gewährleistet, daß bei max. 14,4V Bordnetzspannung die LEDs noch keinen Schaden nehmen, im Normalbetrieb aber die nominelle Helligkeit erreicht wird. Wenn die LEDs nach Abstellen des Motors dann etwas dunkler werden, stört das doch niemand.
Das ist einfach, solide und preisgünstig.

MfG

Frank

[DG3YCS]

Die wesentlichen Hinweise sind doch nun schon alle gekommen. Mit jeder KSQ oder sonstigen Zauberei bekomme ich zusätzlichen Spannungsabfall, der nur hinderlich ist. Wenn ich die Vorwiderstände so auslege, daß bei 13,8V Betriebsspannung der Nennstrom der LEDs fließt, ist gewährleistet, daß bei max. 14,4V Bordnetzspannung die LEDs noch keinen Schaden nehmen, im Normalbetrieb aber die nominelle Helligkeit erreicht wird. Wenn die LEDs nach Abstellen des Motors dann etwas dunkler werden, stört das doch niemand.
Das ist einfach, solide und preisgünstig.

MfG

Frank

Hi Frank,

das Sage ich (Wir) ja die ganze Zeit...
Ach ja, ich bin heute endlich dazu gekommen mir die Elkos für den 4031 zu bestellen.
Ohne jetzt genau in die Unterlagen zu schauen habe ich nach einem kurzen Blick auf die Karten jetzt einfach mal je 150 Stück (Mindestmenge) 10µ/47µ/100µ in SMD (115C) sowie 22µ Verkürzt stehend bestellt. Liege ich da in etwa richtig.
(Alle Standart-C in Standartformen sind in Stückzahl vorhanden)

@All
Nachdem ich heute NAcht nicht pennen konnte habe ich die Zeit genutzt und schon mal die Steuerelektronik für ein Display aufgebaut, sowie ein rudimentäres Proggi geschrieben.
Sobald morgen die 1000 supehellen LED da sind, die ich heute mit meinen Funkmessplatzersatzteilen bestellt habe, werde ich die Matrix mal aufbauen und mal in Betrieb nehmen. Mal schauen ob das klappt.
Der Prototyp (Im Moment nur 1 Buchstabe, da mir die LED fehlen) läuft im Moment noch mit einem PIC16F84, ich überlege aber auf Atmel umzusatteln, da größerer EEProm und Billiger (PC-Programmierung).

Falls das klappt, so hätte ich eine Anzeige von 30x10cm auf der Maximal 8 Zeichen darstellbar sind. Die Zeichen können normal und in Spiegelschrift dargestellt werden. Liegt nur an der Programmierung. Im Moment ist der dargestellte Text noch im Programmcode abgelegt, ich plane aber sobald ich einen µC mit größerem EEPROM habe diese im EEPROM als Tabelle abzulegen (64 Byte pro Wort!). Um so auch einfch eine RS232 Routine zu implementieren. Dann könnten mehrere Zeichenfolgen mit PC geproggt und mit Schalter umgeschaltet werden. (Man kann natürlich auch das RS232 lassen und einfach bei der Erstprogrammierung Zeichenfolgen vorgeben). Laufschrift währe möglich, aber erst in einem Späterem Stadium. Das währe nur eine SW Ergänzung.

Die Schaltung arbeitet von 10-15V im Grünen Bereich und zieht max. 5Amp Spitze.
Eine Anpassung auf 24V währe einfach möglich.

Ich will jetzt noch mittels fertig aufgebauten Prototyp folgende Fragen beantworten:
Temperaturverhalten der Treibertransistoren für die Zeilen.
Lesbarkeit der Schrift im Rückspiegel
Evtl. Effekte durch den Mux-Betrieb.
Störverhalten
Anfälligkeit.
Tatsächliche minimum Stromaufnahme, maximum Stromaufnahme, durchschnittliche Stromaufnahme, Impulsverhalten.
/Lichtstärke (Sind die jetzigen LED richtig? 250mcd 1,9V 10mA)

Ich werde dann hier später darüber berichten und wenn gewünscht das weiter verfolgen.
Bei Erfolg auch eine genaue Kostenschätzung abgeben.

Pi x Daumen komme ich für den Protoyp auf ca. 15Euro für die Steuerung incl. Treiber.
sowie auf ca. 15Euro für die LED´s. (zzgl. Märchen)

Platine habe ich Lochraster genommen, wie eine Komerziell gefertigte preislich aussehen würde hängt stark von der Stückzahl ab.
Eine Bausatzvariante mit vorprogrammiertem AVR währe denkbar.
Eine kpl. Aufgebaute Variante währe natürlich deutlich teurer, da 336 LED ersteinmal verlötet werden wollen und ich soviel Zeit nun nicht habe!

Der Preis der Steurung könnte mit einem Atmel noch etwas sinken.
Der Preis der LED hängt stark vom verwendeten Typ ab. (LOW Cost, Normal, Superhell) Wenn man sicher nur eine Anzeige braucht kann man natürlich auch entsprechend weniger LED bestücken und so eine Menge LED einsparen (vollbestückt 336 LED).

Werde mich dann hier wieder melden!
Gruß
Carsten