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Hallo,

als Beleuchtung für kleine bis winzige Foto-Objekte (Mineralien, Kristalle . Makrofotografie) möchte ich LED verwenden. Die Vorteile für mich sind die Möglichkeit die Helligkeit fein zu regeln, verschiedene Lichtfarben (weiß, warmweiß und ultraviolett) und die Lichtquelle ist klein.

Nun habe ich ein wenig probiert und festgestellt das ich mit LEDs bis 1 Watt gut was anfangen kann. Auch Mischlicht ist möglich, einzeln einstellbar.

Überall wird nun geschrieben, man bräuchte eine einstellbare Konstantstromquelle zum Betrieb der LEDs. Leuchtet mir nicht ein. Viel bequemer ist es doch eine etwas über der Diodenspannung liegende Gleichspannung herzunehmen, diese dann praktischerweise mit einem LM317 als regelbare Spannungsquelle auf den benötigten Wert zu bringen und einen kleinen Schutzwiderstand in Serie mit der Diode zu schalten. Kommt ja exakt auf dasselbe raus.

Klar verheize ich da die nicht benötigte Energie, aber an Einfachheit ist eine solche Schaltung nicht zu übertreffen. Preislich liegt so eine Schaltung auch weit unten. Und beim Foto gibts keine Probleme mit dünnen schwarzen Linien im Bild, die von Umschaltvorgängen einer getakteten Stromquelle herrühren.

Oder bin ich auf dem Holzweg?

Gruß Sel

» Viel
» bequemer ist es doch eine etwas über der Diodenspannung liegende
» Gleichspannung herzunehmen, diese dann praktischerweise mit einem LM317 als
» regelbare Spannungsquelle auf den benötigten Wert zu bringen und einen
» kleinen Schutzwiderstand in Serie mit der Diode zu schalten. Kommt ja exakt
» auf dasselbe raus.

Nein, denn die Flusspannung der LED ist nicht konstant. Das funktioniert also nur mit einem ausreichend großen Vorwiderstand. Wie viel Spannung an dem abfallen sollte hängt davon ab wie nahe man an die Belastbarkeit der LED herangeht, und die ist wiederum von der wärmetechnischen Einbausituation abhängig.

» diese dann praktischerweise mit einem LM317 als
» regelbare Spannungsquelle auf den benötigten Wert zu bringen und einen
» kleinen Schutzwiderstand in Serie mit der Diode zu schalten.
Wenn schon LM317 und Widerstand, dann doch auch als KSQ (siehe Datenblatt).

» Kommt ja exakt
» auf dasselbe raus.
Eben nicht ganz.

» Klar verheize ich da die nicht benötigte Energie,
Macht eine (lineare) KSQ auch nicht anders.


» Oder bin ich auf dem Holzweg?
Schon.
Die Helligkeit (und damit den mittleren Strom) variiert man vorzugsweise mittels PWM.

» Konstantstrom für LED eigentlich Quatsch?
» Möglichkeit die Helligkeit fein ...

Diodenkennlinie betrachten,

kleine Spannungsaenderungen -> grosse Stromaenderungen
-> grosse und Aenderung der Lichtleistung

kleine Stromaenderung, kleine Aenderung der sich einstellenden Flussspannung (deren Betrag aber dann relativ Egal ist) kleine -kontrollierbarere- Aenderung der Lichtleistung.

Spannungssteuerung geht nat. auch ist aber meist nicht sinnvoll.
Steigt die Temperatur, steigt die Spannung, steigt der Strom, steigt ....

» Hallo,
»
» als Beleuchtung für kleine bis winzige Foto-Objekte (Mineralien, Kristalle
» . Makrofotografie) möchte ich LED verwenden. Die Vorteile für mich sind die
» Möglichkeit die Helligkeit fein zu regeln, verschiedene Lichtfarben (weiß,
» warmweiß und ultraviolett) und die Lichtquelle ist klein.
»
» Nun habe ich ein wenig probiert und festgestellt das ich mit LEDs bis 1
» Watt gut was anfangen kann. Auch Mischlicht ist möglich, einzeln
» einstellbar.
»
» Überall wird nun geschrieben, man bräuchte eine einstellbare
» Konstantstromquelle zum Betrieb der LEDs. Leuchtet mir nicht ein. Viel
» bequemer ist es doch eine etwas über der Diodenspannung liegende
» Gleichspannung herzunehmen, diese dann praktischerweise mit einem LM317 als
» regelbare Spannungsquelle auf den benötigten Wert zu bringen und einen
» kleinen Schutzwiderstand in Serie mit der Diode zu schalten. Kommt ja exakt
» auf dasselbe raus.

Je kleiner man diesen Vorwiderstand wählt um so kritischer ist die LED-Stromstabilität in Funktion der Temperatur. Was bei einer Silizium-Diode gilt, gilt auch bei der LED. Der Temperaturkoeffizient (TK) der Schwellenspannung beträgt etwa -2 mV/K und dazu kommt, dass die Strom/Spannungs-Kurve sehr nichtlinear ist.

Erwärmt sich der Chip z.B. um 30 K, dann hat sich die Schwellenspannung der LED bereits um 60 mV reduziert und das wirkt sich bereits signifikant auf Leuchtstärke und Strom aus. Je kleiner dieser Vorwiderstand ist um so wirksamer wird dieses Problem.

Eine Art Lawineneffekt: Ist der Vorwiderstand nur ein wenig zu knapp gewählt, dann schaukelt sich das Reduzieren LED-Schwellenspannung durch Erwärmung und LED-Strom hoch. Das geht dann ganz schnell und beschleunigend vor sich, - und die LED ist kaputt.

Warum eigentlich nicht ein steuerbares Vorschaltgerät mit PWM-Funktion zu benutzen, wo die LED auf einen zulässigen Maximalstrom mit einer Konstantstromquelle begrenzt wird? Die Leuchtstärke ergibt sich durch den mittleren LED-Strom, gegeben durch den Tastgrad der PWM. Diese PWM sollte vernünftigerweise steuerbar sein mittels DC-Spannung. Damit erreicht man einen hohen Wirkungsgrad.

Diese Info ergänzend zu der von xy, der wiedermal schneller war.

Soviel Antwort von mir. Vielleicht hilft das weiter...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Die Helligkeit (und damit den mittleren Strom) variiert man vorzugsweise
» mittels PWM.

Wobei man bei Fotografie die PWM-Frequenz deutlich höher als die kürzeste Verschlusszeit wählen sollte.

» » Die Helligkeit (und damit den mittleren Strom) variiert man vorzugsweise
» » mittels PWM.
»
» Wobei man bei Fotografie die PWM-Frequenz deutlich höher als die kürzeste
» Verschlusszeit wählen sollte.
Ich dachte eigentlich eher an eine Induktivität, die den Strom "glatt zieht".

» Ich dachte eigentlich eher an eine Induktivität, die den Strom "glatt
» zieht".

Stromschaltregler

Super, Danke euch allen.

Bleibt das Problem der Taktung. Schließlich "flackert" die LED (wenn auch nicht sichtbar, für die Kamera aber schon).

Makrofotografie hat das Problem der Tiefenschärfe. Man macht daher mit fester Kameraeinstellung viele Fotos, verändert dabei aber um wenige 1/100mm den Abstand zum Objekt. Nennt sich Stackfotografie. Dabei MUSS mit exakt gleichen Bedingungen fotografiert werden. Die LED MUSS also kontinuierlich leuchten.
Schaltregler fallen damit aus, es sei denn die sind extrem hochfrequent. Die Taktrate verändert sich aber mit dem eingestellten (veränderlichen) Strom.

Wenn ich es richtig begreife sollte ich also eine grob stabilisierte Spannung hernehmen und dahinter den Strom mit Linearregler einstellbar machen. Nehme ich dazu einen LM317 so muß der Widerstand zum Einstellen recht klein und dazu noch belastbar sein. Kommt demnach bei Strömen von 30 bis 350mA also nur ein Drahtpoti in Betracht? Oder wie kann ich diesen Widerstand (siehe 317er Standardbeschaltung als Stromquelle) mit einfachen Bauelementen ersetzen?

Gruß Sel

» Super, Danke euch allen.
»
» Bleibt das Problem der Taktung. Schließlich "flackert" die LED (wenn auch
» nicht sichtbar, für die Kamera aber schon).
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» Makrofotografie hat das Problem der Tiefenschärfe. Man macht daher mit
» fester Kameraeinstellung viele Fotos, verändert dabei aber um wenige
» 1/100mm den Abstand zum Objekt. Nennt sich Stackfotografie. Dabei MUSS mit
» exakt gleichen Bedingungen fotografiert werden. Die LED MUSS also
» kontinuierlich leuchten.
» Schaltregler fallen damit aus, es sei denn die sind extrem hochfrequent.
» Die Taktrate verändert sich aber mit dem eingestellten (veränderlichen)
» Strom.
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» Wenn ich es richtig begreife sollte ich also eine grob stabilisierte
» Spannung hernehmen und dahinter den Strom mit Linearregler einstellbar
» machen. Nehme ich dazu einen LM317 so muß der Widerstand zum Einstellen
» recht klein und dazu noch belastbar sein. Kommt demnach bei Strömen von 30
» bis 350mA also nur ein Drahtpoti in Betracht? Oder wie kann ich diesen
» Widerstand (siehe 317er Standardbeschaltung als Stromquelle) mit einfachen
» Bauelementen ersetzen?
»
» Gruß Sel




edit.:
Der Einstellregler im Schaltbild sollte natürlich ein Potentiometer sein!

» Makrofotografie hat das Problem der Tiefenschärfe. Man macht daher mit
» fester Kameraeinstellung viele Fotos, verändert dabei aber um wenige
» 1/100mm den Abstand zum Objekt. Nennt sich Stackfotografie. Dabei MUSS mit
» exakt gleichen Bedingungen fotografiert werden. Die LED MUSS also
» kontinuierlich leuchten.

Nennt man wohl auch Image-Stacking, nicht?
Wenn man keine Probleme mit der Tiefenschärfe hat sondern mit immensen Belichtungsunterschieden, dann lässt man die Kamera fest stehen und ändert die Belichtung schrittweise. Nennt sich, glaube ich, Exposure-Stacking, kann das sein? In Bezug auf deine Makrofotografie kommt das vielleicht nicht so oft vor, aber machen kannst du das mit einer einstellbaren LED-Beleuchtung auch recht gut. In diesem Fall würde ich auch zu einem Schaltregler raten, damit kannst du einigermaßen exakt Helligkeitswerte reproduzieren.

Gruß Andi

Hallo,
» "Kommt demnach bei Strömen von 30 bis 350mA also nur ein Drahtpoti in Betracht?"

für die Originalschaltung schon. Der LM317 stellt die Spannung an seinem Ausgang immer so ein, dass zwischen Ua und Adj 1,25V liegen, also die Referenzspannung. Außerdem fließt durch ein relativ konstanter geringer Gleichstrom durch den Adj - Pin. Du kannst also einen dicken Festwiderstand nehmen und ein Poti mit höherem Widerstand parallel dazu legen und so die entsprechenden Ströme erreichen ohne ein teures Drahtpoti. Das musst Du nur entsprechend berechnen.

edit:
ich hab mal eben kurz überschlagen: für 30mA brauchst Du einen Widerstand um 40 Ohm, das wird dann sehr heiß mit 350mA - das wird also mit einem Festwiderstand für 30-350mA nicht sinnvoll gehen!
Evtl. sind schaltbare Festwiderstände eine Option. das hätte auch den Vorteil, sehr reproduzierbar zu sein.
Viele Grüsse
Hartwig