Elektronik & Modellbau: Experiment mit dem PR4402

Spielereien & Experimente mit dem PR4402 und weissen LEDs - www.michael-floessel.deIch habe in diesem Artikel eine Schaltung mit dem PR4402 angesprochen, mit der aus einer Akkuspannung von 1,2V die benötigte Spannung für weiße/blaue LEDs von rund 3.1V erzeugt werden kann. Bisher habe ich mich (fast) immer darauf beschränkt, mit diesem Schaltwandler oder Step-up Konverter max. 2 weiße LEDs und einen Mikrocontroller zu versorgen.

Durch Blogleser Heiko ( ;-) ) kam jetzt u. a. die Frage auf, wo wohl die Grenzen der Schaltung liegen, wenn man diese mit mehreren Leuchtdioden betreiben will, die einfach parallel am Ausgang liegen. Da ich dies bisher nicht bis  an’s Limit getrieben habe, ist es nun Zeit für einen (schnellen) Test. Der Fokus liegt hier allerdings NICHT auf der maximalen Helligkeit, sondern mit welcher Anzahl an LEDs die Schaltung noch im Modellbau eingesetzt werden kann. In diesem Bereich hat man oft den Effekt, dass voll ausgereizte Leuchtdioden ohnehin zu hell sind, eher ist Platzmangel das Problem. Also ist man versucht möglichst viele LEDs mit nur einer Schaltung zu versorgen, genau das Ziel dieses Versuchs. Man möge mir den etwas schlampigen Versuchsaufbau verzeihen, soll ja nicht für die Ewigkeit sein ;-)

5V aus PR4402Schema der Wandlerschaltung, folgende Modifikationen bitte berücksichtigen:

L1 =4,7µH, R1 entfernt bzw. überbrückt, Z-Diode D2 entfernt.

Spielereien & Experimente mit dem PR4402 und weissen LEDs - www.michael-floessel.deOberseite des Step-Up Wandlers. Da ich die Schaltung öfter einsetze, habe ich vor einiger Zeit einige Platinen fertigen lassen. Leider hab ich im Laufe der Zeit einige Bauteilanpassungen durchführen müssen, die Bestückung ist nun etwas improvisiert :oops:
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Wenn es eine Oberseite gibt, existiert natürlich auch eine Unterseite :-)

 

 

 

 

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Kurze Übersicht über den kompletten Aufbau. Wie gesagt, alles auf die Schnelle zusammengebastelt.

Und wie hier schon zu sehen:

Maximal 8 LEDs sind bei dieser Art des Schaltungsaufbaus möglich. Nummer 9 ist auch noch aufgeleuchtet, allerdings mit deutlicher Reduzierung der Gesamthelligkeit.

Spielereien & Experimente mit dem PR4402 und weissen LEDs - www.michael-floessel.de Ich würde sagen, bei 8 LEDs liegt das Limit, wenn man die Schaltung nicht in die Knie zwingen will. Wer auf Nummer Sicher gehen will, sollte bei 6-7 Stück bleiben. Die benutzten Leuchtdioden stammen übrigens aus einem Restpostensortiment, leider habe ich keine genaue Bezeichnung dazu. Bisher habe ich alle Dioden aus dieser Serie aber immer mit 1-20 mA betrieben. Einzig bekannte Daten sind   If=20mA, Uf=3,0V. Standard eben. Ich denke aber, dass sich alle anderen ‚Normal 3V LEDs‘ ähnlich verhalten werden.

Zusammengefasste Daten:

  • Anzahl LEDs: 8
  • Stromaufnahme LED Leiste: 88mA
  • Stromaufnahme gesamter Aufbau: 105mA
  • LED Typ unbekannt, If=max. 20mA, Uf = 3,0V (Laut Hersteller)
  • Versorgung gesamter Aufbau: NIMH Akku 1,2V, 345mA/h
  • Leerlaufspannung des Wandlers ohne Last: 18,2V

Sicherlich alles ein wenig improvisiert, für einen groben Überblick sollte es aber ausreichen. Natürlich wird hier der PR4402 absolut jenseits seiner Spezifikationen betrieben, rechnet also auch mal mit negativen Ergebnissen. Auch über die Lebensdauer kann ich nichts sagen, mir liegen bei dieser Beschaltung keinerlei Langzeiterfahrungen vor. Ich lasse den Aufbau allerdings mal in Betrieb, wenn’s Ausfälle gibt, kommt das selbstverständlich in den Blog.

Die Bauteile an sich sind nicht kritisch. Lediglich der PR4402 muss
natürlich eben dieser sein, andere Induktivitäten können den maximal
verfügbaren Ausgangsstrom der Schaltung reduzieren, siehe auch Datenblatt
zum PR4402
. Wenn man keine Platzprobleme hat, ist natürlich auch keine
SMD Technik notwendig. Ich habe diese Schaltung und diverse Modifikationen schon
mit allen möglichen Restmaterialien aufgebaut, fliegend und auch auf
Lochraster. Lediglich der Ausgangskondensator sollte 1µF nicht übersteigen,
sonst kann die Schaltung Probleme mit dem Anschwingen bekommen. Die Leiterbahnen
so kurz wir möglich halten und nach Möglichkeit auf einen zentralen Massepunkt
achten.

 

 

Salzlampe goes LED III

Salzlampe goes LED - www.michael-floessel.deSo, dann mal wieder an den Lötkolben. Ich war erst unentschlossen, wie viel Aufwand ich in die Elektronik stecke, habe mich dann aber für die einfache Variante mit 2 LEDs in Reihe + 220 Ohm Widerstand entschieden.

Dann ist sie passiert, die finale Panne… Habe wohl irgendwann die Döschen mit den 0805er SMD Widerständen vertauscht und (weil ich etwas im Zeitdruck bin) nicht genau hingesehen – prompt die falsche erwischt. Jetzt sitzen überall 470 Ohm Widerstände vor den LEDs… :-( Bei 8,5V wird das nichts mehr. Hoffentlich hat sich noch irgendwo ein anderes Netzteil in einer Kramkiste versteckt, mit 12V wäre ich ja schon zufrieden. Morgen nochmal suchen…

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Zum Testen tut’s ja das Labornetzteil, dann kann ich auch gleich durchtesten, bei welcher Spannung die wahrgenommene Helligkeit nicht mehr merklich zunimmt.

Insgesamt habe ich auf zwei Platinchen 28 Doppelkern LEDs montiert, das entspricht 56 Leichtdioden.

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Die Platinen sitzen Rücken an Rücken, strahlen später nach vorne und hinten ab, so jedenfalls meine Vorstellung ;-)

Die Spannung habe ich von 0V an gesteigert, ab ca. 11.6V ist keine merkliche Steigerung der Helligkeit mehr zu erwarten, ein 12V Netzteil wird also schon in Ordnung sein. Das sind dann rund 13mA pro LED. Roundabout ca. 2,2 Watt. Ob das allerdings hell genug ist, werde ich erst sehen, wenn alles montiert und im Dunkeln aufgestellt ist. Da ich aber im Moment keine Zeit habe nach einem Netzteil zu kramen, muss das warten.

Die Fotos sind übrigens mit deutlich weniger Spannung entstanden (rund 7V), damit die Kamera nicht nur einen Lichtfleck zeigt :-)