LED-Treiber

==[lexicon]LED[/lexicon]-Treiber== Ein [lexicon]LED[/lexicon]-Treiber dient, wie der name schon andeutet, dazu, eine Anzahl von LEDs mit der für sie richtigen Strom- und Spannungsmenge zu versorgen. Der hier vorgestellte Treiber basiert auf dem IC (Integrated Circuit / Integrierter Schaltkreis) [b]LM317[/b]. Der LM317 ist ein einstellbarer Spannungsregler, hat nur 3 Pins und ist somit auch für Anfänger leicht zu verstehen und zu verbauen. ===Die Bauteile=== Benötigt wird nur: [list][*]1 IC LM317 [*]1 - 2 Widerstände, Größe nach Verwendung [*]optional 1 - 2 Kondensatoren [/list]Den LM317 gibt es in verschiedenen Größen beziehungsweise Bauarten (package genannt). Sie unterscheiden sich durch ihre Bedrahtung, Ausstattung mit Kühlkörper und den maximalen Strom. Das IC hat nur 3 Anschlüsse: [b]In[/b], [b]Adjust[/b] und [b]Out[/b]. ===Funktionsweise=== [attachsubtitle=10920,right,Schaltplan [lexicon]LED[/lexicon]-Treiber][/attachsubtitle]Das Bild rechts zeigt den grundlegenden Schaltplan, um den LM317 als [i]Spannungs[/i]quelle zu betreiben. Ihn als Konstantstromquelle zu verwenden, ist auch möglich; dazu später mehr. Der LM317 regelt sich nun automatisch so, dass über Widerstand [b]R[sub]1[/sub][/b] zwischen [b]OUT[/b] und [b]ADJUST[/b] eine Spannung [b]U[sub]1[/sub][/b] von +1,25 Volt anliegt. Genauer gesagt, hat der [b]OUT[/b]-Pin 1,25 Volt mehr [i]Potential[/i] gegenüber Masse als der [b]ADJUST[/b]-Pin. Im Datenblatt des IC sind 240 Ohm für [b]R[sub]1[/sub][/b] vorgeschlagen, das ungefähr einzuhalten ist sicherlich keine schlechte Idee. 220 Ohm oder etwas mehr als 240 sind aber auch ok - die Spannung [b]U[sub]1[/sub][/b] bleibt schließlich gleich. Aber wie stellen wir die Schaltung jetzt so ein, dass wir unsere gewünschte Spannung bekommen? Hierfür braucht es 3 physikalische Prinzipien. Ohmsches GesetzU = R*I oder Spannung = Widerstand * Stromumgestellt auch R = U / ISerienschaltungIn einer Serienschaltung addieren sich die Widerstände und Spannungen, der Strom bleibt gleich.ParallelschaltungIn einer Parallelschaltung addieren sich die Ströme, die Spannung ist in jedem Zweig gleich.Da unser IC nun die Spannung über [b]R[sub]1[/sub][/b] auf 1,25 Volt regelt, fliesst dort laut Ohmschem Gesetz ein Strom von 5,2 mA (Richtung Masse, nicht "in" ADJ). Um die Spannung zwischen [b]OUT[/b] und Masse zu regeln, beziehungsweise über [b]R[sub]3[/sub][/b], unsere Nutzlast, kommt [b]R[sub]2[/sub][/b] ins Spiel. Auf dem Weg Richtung Masse fliesst unser Strom von 5,2 mA auch durch [b]R[sub]2[/sub][/b]. Da laut Ohmschem Gesetz dort aber eine gewisse Spannung abfallen muss (bei [b]R[sub]2[/sub][/b] = 1kR 5,2 Volt), fällt die Spannung über [b]R[sub]1[/sub][/b] ab. Da regelt der IC gegen und hebt das Potential von [b]OUT[/b] und [b]ADJ[/b] (wobei die Differenz von 1,25 Volt erhalten bleibt / erreicht werden soll), bis es 5,2 Volt höher ist beziehungsweise die Spannung [b]U[sub]1[/sub][/b] über [b]R[sub]1[/sub][/b] wieder 1,25 V beträgt. Nach wie vor fliesst durch [b]R[sub]1[/sub][/b] ein Strom von 5,2 mA bei einer Spannung von 1,25 Volt, doch durch [b]R[sub]2[/sub][/b] fliessen ebenso 5,2 mA - bei einer Spannung [b]U[sub]2[/sub][/b] über [b]R[sub]2[/sub][/b] von 5,2 Volt. Wenn man sich nun die rechte Seite genauer ansieht, erkennt man, dass die Widerstände ([b]R[sub]1[/sub][/b] und [b]R[sub]2[/sub][/b]) mit ([b]R[sub]3[/sub][/b]) eine Parallelschaltung ergeben. Das bedeutet, dass die Spannung [b]U[sub]3[/sub][/b] über [b]R[sub]3[/sub][/b] gleich der Spannung [b]U[sub]1[/sub][/b] + [b]U[sub]2[/sub][/b] über [b]R[sub]1[/sub][/b] + [b]R[sub]2[/sub][/b] ist / sein muss. [b]U[sub]1[/sub][/b] +[b]U[sub]2[/sub][/b] = 1,25 V + 5,2 V = 6,65 V. Also ist [b]U[sub]3[/sub][/b] über [b]R[sub]3[/sub][/b] auch gleich 6,65 V. Eine Last, die wir hier anschliessen, bekommt immer eine Spannung von 6,65 Volt, egal, was für ein Strom hier fliesst. Wird der Strom [b]I[sub]ges[/sub][/b] jedoch zu groß, würde das IC durchbrennen beziehungsweise müsste besser gekühlt werden. Nebenbei verträgt der LM317 Temperaturen zwischen 0 und 100 °C und kann Ströme bis zu 1,5 A liefern (je nach Baugröße und Kühlung). Die Eingangsspannung darf nicht über 37 Volt liegen. ===Aufbau=== Den Treiber nach dem Schaltplan aufbauen. Hierbei spielt die Anzahl der seriell geschalteten LEDs eine große Rolle, multipliziert mit der pro [lexicon]LED[/lexicon] benötigten Spannung ergibt sie die Spannung, auf die wir unseren Treiber mit [b]R[sub]2[/sub][/b] einstellen müssen. [Formel einfügen] Beispiel: Haben wir 5 LEDs (oder auch 10, wobei jeweils 5 parallel geschaltet werden usw) à 3,2 Volt stellen wir den Treiber auf 16 Volt ein (5 * 3,2 V) und ersetzen den 'virtuellen' Widerstand R3 durch die LEDs. Wenn wir alles richtig gemacht haben, leuchten sie mit genau der Spannung, die für sie am besten ist.