Dimmer für High-Power-LEDs - TecHome.de
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Bau- und Bedienungsanleitung<br />
Schaltung<br />
Die komplette Schaltung <strong>de</strong>s <strong>Dimmer</strong>s<br />
ist in Abbildung 2 zu sehen. Um die angeschlossene(n)<br />
LED(s) nicht zu überlasten,<br />
ist, wie eingangs diskutiert, eine Stromregelung<br />
zwingend erfor<strong>de</strong>rlich. Damit <strong>de</strong>r<br />
Ausgangsstrom konstant bleibt, wer<strong>de</strong>n<br />
Soll- und Istwert miteinan<strong>de</strong>r verglichen<br />
und <strong>de</strong>r Ausgangsstrom <strong>de</strong>mentsprechend<br />
nachgeregelt. Diese Aufgabe übernimmt <strong>de</strong>r<br />
Step-down-Wandler IC 4 vom Typ LM 2675,<br />
<strong>de</strong>ssen Blockschaltbild in Abbildung 3 zu<br />
sehen ist. Durch diesen Schaltregler wird<br />
nicht nur <strong>de</strong>r Ausgangsstrom konstant<br />
gehalten, son<strong>de</strong>rn aufgrund seiner Arbeitsweise<br />
auch die Verlustleistung minimiert.<br />
Der Ist-Wert wird durch Messung <strong>de</strong>s<br />
LED-Stroms mit einem Shunt-Wi<strong>de</strong>rstand<br />
(R 20 / R 21) ermittelt. Der Spannungsabfall<br />
über diese parallel geschalteten Wi<strong>de</strong>rstän<strong>de</strong><br />
ist proportional zum LED-Strom. Dieser<br />
Ist-Wert wird normalerweise <strong>de</strong>m Schaltregler<br />
an Pin 4 (FB = Feedback) zugeführt<br />
und mit <strong>de</strong>r internen Referenzspannung von<br />
1,21 V (Soll-Wert) verglichen. Da wir <strong>de</strong>n<br />
Ausgangsstrom jedoch einstellbar haben<br />
wollen, ist ein Verstärker (IC 3) zwischengeschaltet,<br />
<strong>de</strong>ssen Verstärkungsfaktor mittels<br />
Jumper einstellbar ist. Mit <strong>de</strong>m Jumper<br />
JP 2 sind verschie<strong>de</strong>ne Ausgangsströme<br />
im Bereich von 150 bis 700 mA wählbar.<br />
Der Verstärkungsfaktor von IC 3 erechnet<br />
sich z. B. <strong>für</strong> einen Ausgangsstrom von<br />
700 mA wie folgt:<br />
2<br />
R1<br />
10K<br />
C1<br />
KL1<br />
+<br />
0-10V<br />
-<br />
KL2<br />
ext.<br />
Poti<br />
(5k-250k)<br />
T1<br />
BF245A<br />
100n<br />
SMD<br />
R7<br />
12K<br />
10K<br />
R2<br />
R3<br />
10K<br />
R9<br />
100R<br />
C3<br />
100n<br />
SMD<br />
R8<br />
4K7<br />
IC2<br />
1<br />
+<br />
A<br />
3<br />
+<br />
2<br />
-<br />
LM358<br />
IC1<br />
2<br />
3<br />
A<br />
1<br />
+<br />
-<br />
+<br />
LM393<br />
470R<br />
R4<br />
Sägezahngenerator<br />
R5<br />
10K<br />
R6<br />
8K2<br />
C4<br />
+5V<br />
1u<br />
SMD<br />
R10<br />
8K2<br />
R11<br />
C2<br />
10K<br />
1n<br />
SMD<br />
0-10V<br />
+5V<br />
IC1<br />
6<br />
5<br />
B<br />
7<br />
+<br />
-<br />
+<br />
extern<br />
intern<br />
LM393<br />
D1<br />
+5V<br />
Helligkeit<br />
0-100%<br />
LL4148<br />
JP1<br />
5 6<br />
3 4<br />
1 2<br />
R12<br />
47K<br />
C5<br />
+<br />
-<br />
UE<br />
8-24V<br />
Bild 2: Schaltbild <strong>de</strong>s <strong>Dimmer</strong>s <strong>für</strong> <strong>High</strong>-<strong>Power</strong>-<strong>LEDs</strong><br />
Bild 1: Verschie<strong>de</strong>ne <strong>High</strong>-<strong>Power</strong>-<strong>LEDs</strong><br />
Der Verstärkungsfaktor <strong>de</strong>r OP-Stufe<br />
wird mit <strong>de</strong>n Wi<strong>de</strong>rstän<strong>de</strong>n R 18, R 19 und<br />
<strong>de</strong>n mit Jumper JP 2 ausgewählten Wi<strong>de</strong>rstän<strong>de</strong>n<br />
R 13 bis R 17 vorgegeben.<br />
Um die Helligkeit <strong>de</strong>r LED verän<strong>de</strong>rn<br />
zu können, wird <strong>de</strong>r Ausgangstrom gepulst<br />
und das Puls-Pausen-Verhältnis verän<strong>de</strong>rt<br />
(Pulsweiten-Modulation, PWM). Die<br />
Helligkeit einer LED kann natürlich auch<br />
über <strong>de</strong>n Strom verän<strong>de</strong>rt wer<strong>de</strong>n, jedoch<br />
besteht kein lineares Verhältnis zwischen<br />
LED-Strom und Helligkeit. Hier ist eine<br />
Pulsweiten-Modulation besser geeignet.<br />
Wesentlicher Bestandteil <strong>de</strong>s Pulsweiten-<br />
Modulators ist <strong>de</strong>r Sägezahn-Oszillator,<br />
<strong>de</strong>r mit <strong>de</strong>n bei<strong>de</strong>n OPs IC 1 A und IC 1 B<br />
und entsprechen<strong>de</strong>r Peripherieschaltung<br />
aufgebaut ist. Der Transistor T 1 und <strong>de</strong>r<br />
Wi<strong>de</strong>rstand R 1 bil<strong>de</strong>n eine einfache Stromquelle,<br />
die einen konstanten La<strong>de</strong>strom in<br />
<strong>de</strong>n Kon<strong>de</strong>nsator C 1 schickt. Durch <strong>de</strong>n<br />
konstanten La<strong>de</strong>strom steigt die Spannung<br />
am Kon<strong>de</strong>nsator C 1 linear an. Der Komparator<br />
IC 1 A vergleicht die Spannung<br />
am Kon<strong>de</strong>nsator C 1 mit <strong>de</strong>r durch die<br />
Spannungsteiler R 2 und R 3 vorgegebenen<br />
Spannung von 2,5 V (Schaltschwelle) an<br />
150Hz<br />
100n<br />
SMD<br />
KL4<br />
+UB<br />
+5V<br />
IN IC5<br />
TA78L05F<br />
OUT<br />
C10 C11 C12 +<br />
GND C13<br />
1u<br />
SMD<br />
100n<br />
SMD<br />
100u<br />
63V<br />
IC2<br />
6<br />
7<br />
B<br />
5<br />
LM358<br />
+<br />
PWM +UB<br />
-<br />
+<br />
C6<br />
1u<br />
SMD<br />
7<br />
5<br />
6<br />
IC4<br />
VIN CB<br />
ON /OFF VSW<br />
GND FB<br />
LM2675<br />
1<br />
8<br />
4<br />
Stromeinstellung JP2<br />
150mA<br />
1 2<br />
250mA<br />
3 4<br />
350mA<br />
5 6<br />
500mA<br />
7 8<br />
700mA<br />
9 10<br />
R18<br />
22K<br />
R19<br />
10K<br />
3<br />
-<br />
1<br />
+<br />
IC3<br />
4<br />
A +<br />
LMV321<br />
Pin 3 (IC 1 A). Ist die Spannung an C 1<br />
höher als 2,5 V, schaltet <strong>de</strong>r Ausgang<br />
(Pin 1) <strong>de</strong>s Komparators auf Low-Pegel.<br />
Hierzu muss gesagt wer<strong>de</strong>n, dass dieser<br />
Ausgang ein Open-Collector-Ausgang ist<br />
und somit nur nach Masse schalten kann.<br />
Sobald also <strong>de</strong>r Komparator-Ausgang nach<br />
Masse schaltet, wird <strong>de</strong>r Wi<strong>de</strong>rstand R 4 parallel<br />
zu R 3 geschaltet. Die Schaltschwelle<br />
<strong>de</strong>s Komparators IC 1 A än<strong>de</strong>rt sich hierdurch<br />
auf etwa 0,4 V. Das Ausgangssignal<br />
(Pin 1) vom ersten Komparator gelangt auf<br />
<strong>de</strong>n nachgeschalteten zweiten Komparator<br />
IC 1 B. Bei diesem Komparator liegt die<br />
Schaltschwelle bei ca. 2 V, sie wird von<br />
R 5 und R 6 bestimmt. Der Ausgang dieses<br />
Komparators wechselt praktisch zeitgleich<br />
mit IC 1 A auf „low“ (Masse). Der Kon<strong>de</strong>nsator<br />
C 1 wird dann schlagartig über <strong>de</strong>n<br />
internen Transistor (Open Collector) an<br />
Pin 7 entla<strong>de</strong>n. Die bei<strong>de</strong>n Komparatoren<br />
wechseln nun wie<strong>de</strong>r in <strong>de</strong>n am Anfang<br />
beschriebenen Zustand zurück, wodurch<br />
<strong>de</strong>r La<strong>de</strong>vorgang von C 1 erneut beginnt.<br />
An Pin 7 von IC 1 B steht damit eine Säge-<br />
zahnspannung mit einer Frequenz von ca.<br />
150 Hz an, die auf <strong>de</strong>n Komparator IC 2 B<br />
100n<br />
SMD<br />
C7<br />
10n<br />
SMD<br />
R13<br />
150K R14<br />
68K R15<br />
39K R16<br />
18K R17<br />
3K3<br />
8<br />
IC1<br />
LM393<br />
4<br />
D2<br />
10MQ060N<br />
C14<br />
100n<br />
SMD<br />
L1<br />
47uH<br />
8<br />
IC2<br />
LM358<br />
4<br />
C8<br />
100n<br />
SMD<br />
C15<br />
100n<br />
SMD<br />
C9 +<br />
R20<br />
1R<br />
47u<br />
25V<br />
R21<br />
1R<br />
5<br />
IC3<br />
LMV321<br />
2<br />
KL3<br />
C16<br />
100n<br />
SMD<br />
+<br />
-<br />
LED
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