LED Driver (120526)

Practically the first thing you are taught about LEDs is that they need a constant current power source. Power LEDs are no different they just need more current.

Practically the first thing you are taught about LEDs is that they need a constant current power source. Power LEDs are no different they just need more current. At higher current levels the driver circuit efficiency is of critical importance if we are not to squander the energy advantages of LEDs.

Published in issue 436, April 2013

Order from Elektor
PCB, bare, 120526-1

Extracted from mail author:

Bei der Schaltung handelt es sich um einen Step-down switching regulator zur Strom Regulierung. Im IC TS19377 ist Steuerung und Leistungsteil in einem Gehäuse so das man keinen zusätzlichen Leistungstransistor benötigt. Zusätzlich ist noch eine Thermoschutz integriert der vor Übertemperatur schützt. Dies kann man zusätzlich zum Schutz der Power LED nutzen in dem man die Elektronik mit an den Kühlkörper der Power LED befestigt damit kann man die LED zusätzlich mit Überwachen. Über den Eingang Pin 2 kann man zusätzlich über ein PWM Signal die Helligkeit regulieren bzw. die LED Ein und Ausschalten. Damit könnte man auf einfache Weise mit Hilfe eines Microcontroller eine RGB Steuerung bauen. Für bei Schaltung werden nicht viele Bauteile benötigt daher auch sehr klein gebaut werden so das sie fast überall eingesetzt werden kann.
Wichtigste ist der Eingangs C1 Kondensator plus den C2 endstör Kondensator sonst kann zu Störungen kommen. Am Ausgang ist wie jedem Schaltregler üblich die D1 Schnelle Diode mit L1 Spule . Mit den Widerständen R2-R5 wird der Strom gemessen mit diesen kann man den Benötigten Ausgangsstrom bestimmen z. B. für 1000mA 4x 1Ohm, 750mA 3x 1Ohm oder 350 1x 2,4Ohm +1x1Ohm.
Man kann scih auch den benötigen Widerstand errechnet mit der Formel I LED=(0,25V/R). Durch das Parallel schalten der Widerstände komme ich auf den Werte unter kleiner 1Ohm da ich leider solche Widerstände nicht bekommen habe. Nächster Vorteil der Parallelschaltung die Last wird auf die Widerstände verteilt und müssen daher nicht so groß ausfallen und mit 2 Widerstandswerten kann ich ein große Spektrum abdecken.
Die Leistungsdaten zur Schaltung sind Betriebspannung von 3,6-24Volt und eine Stromregulierung von 0,2- 2 Amper.

From the LAB:

Some measurements were made:

The author sent three PCBs, configured for 350 mA each connected to a different colored led (a red, green and blue one).

5V:

Uled[V] Ushunt[V] P_in total

Red 2.156 0.250 5 V x 0.76A

Green 3.452 0.253

Blue 3.108 0.250

12V:

Uled[V] Ushunt[V] P_in total

Red 2.146 0.247 12 V x 0.34A

Green 3.432 0.250

Blue 3.095 0.247

16V:

Uled[V] Ushunt[V] P_in total

Red 2.144 0.246 16 V x 0.27A

Green 3.424 0.246

Blue 3.089 0.243

On all PCBs the shunt resistors are 1 Ω and 2.4 Ω in parallel, so 0.706 Ω

Calculating the efficiency:

5 V 81.6 %

12 V 86 %

16 V 92.7 %

A small single sided PCB was designed (28.87 x 24.75 mm). All components are mounted on top. Wires can be soldered directly to the PCB. Make sure power leds have sufficient cooling otherwise their lifespan will be shortened considerably.

Bill of materials 120526-1 v1.0

Resistor (all 1206 SMD)

R1 = 220 Ω, 5 %, 0W25 (470 Ω, 5%, 0W25, see text)

R2-R5 = 1 Ω, 5 %, 0W25 (see text)

R3 = 2R4, 5 %, 0W25

R6 = 100 kΩ, 5 %, 0W25

Capacitor

C1 = 330 µF, 35 V, 20 %, 1206 SMD(Panasonic EEEFK1V331AP)

C2-C4= 100 nF, 10 %, 50 V, X7R, 1206 SMD

Inductor

L1 = 68 µH, 10 %, 1.6 A, RDC 0.24 Ω max. , SMD (Würth Elektronik 74456168)

(alternative Fastron PISM-680M-04)