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LED-Spannungswandler mit PR4401

Eine weiße LED benötigt eine Betriebsspannung von ca. 3,6 V. Für den Betrieb an einer 1,5-V-Batterie oder an einer einzelnen 1,2-V-Akkuzelle benötigt man einen Spannungswandler. Bisher brauchte man dafür mehrere Bauteile. Die Firma PREMA hat jedoch mit dem PR4401 ein IC entwickelt, das als einziges zusätzliches Bauteil eine kleine Spule von 10...22 µH benötigt. Ein Datenblatt findet man hier:

www.prema.com/Application/whiteleddriver.html

Anwendung des PR4401 (Quelle: Prema)

Ein erster Prototyp des PR4401 befindet sich noch im SO8-Gehäuse. In Kürze soll die endgültige Bauform im dreipoligen SMD-Gehäuse SOT23-3 bereitstehen. Für einen ersten Versuch sollte das IC auf einer Punktrasterplatine aufgebaut werden. Mit dem Durchschneiden der Lötpunkte hat man eine einfache SMD-Platine. Als Drossel wurde eine bedrahtete Festinduktivität verwendet, die zwar mit ihren Daten nicht ideal als Speicherdrossel geeignet ist, für den ersten Versuch jedoch ausreicht. Für die Tests an einem Labornetzteil wurde wegen der längeren Zuleitungen die Eingangsspannung noch nahe am IC mit einem Keramikkondensator 100 nF abgeblockt.

Der Strom durch die LED wird über die Wahl der Spule festgelegt. Mit 22 µH erhält man einen Diodenstrom von ca. 12 mA, bei 10 µH sind es ca. 23 mA. Der Versuch wurde mit einer Drossel mit 10 µH durchgeführt. Die Messungen bestätigen die Ergebnisse aus dem Datenblatt: Der Eingangsstrom sinkt mit steigender Eingangsspannung. Der Wirkungsgrad war noch etwa schlechter als angegeben, was auf die nicht optimale Speicherdrossel zurückzuführen ist. Mit einer passendem SMD-Drossel kann ein extrem kleiner und effizienter Aufbau erreicht werden.

In einem zweiten Versuch wurde eine SMD-Spule mit 100 µH getestet, um eine extrem sparsame Variante aufzubauen. Bei 1,5 V wurde eine Stromaufnahme von 10 mA gemessen. Die LED leuchtet bis zu einer Batteriespannung von nur 0,7 V. Zum Test wurde eine fast verbrauchte AAA-Zelle angelötet. Das Ergebnis ist eine sehr kleine LED-Taschenlampe mit guter Helligkeit.

Siehe auch: Aufbau mit diskreten Bauteilen: LED-Spannungswandler in der Bastelecke
Für allgemeine Beleuchtungszwecke wird die LED  immer wichtiger. Die Entwicklung geht hin zu immer besseren Wirkungsgraden und zu immer größerer Helligkeit. Gleichzeitig sinken die Preise, sodass der Ersatz älterer Lampentypen realistisch wird. Inzwischen ist die Glühlampe auf dem Rückzug und wird nach und nach durch Energiesparlampen oder LED-Lampen ersetzt. Übliche Energiesparlampen haben jedoch auch Nachteile. Sie enthalten giftiges Quecksilber und erzeugen mit ihrem Spannungswandler Funkstörungen. Diese Nachteile vermeidet die LED, vor allem wenn sie mit reinem Gleichstrom betrieben wird, wie bei einfachen, mit Batterien betriebenen LED-Lampen. Dies ist auch bei hochwertigen LED-Spannungswandlern gegeben.