LED-Dimmer

Was man besser nicht tut, viel zu aufwändig die Kühlung: Einen 500-W-Halogen-Deckenfluter auf 50 W LED umbauen. Mit einem Laptop-Netzteil 12 V und einem PWM-Dimmer: Schutz­klein­spannung.

Der erste Ansatz führte zu einem 555 und n-Kanal-MOSFET, aber ein exaktes AUS oder EIN ließ sich partout nicht realisieren, ohne Schwing­effekte in Kauf zu nehmen. (PWM-freie Endzustände helfen Funk­störungen und Verluste zu vermeiden.) Daher die Lösung mit einem Mikro­controller.

• Quelle und HEX-Datei für ATtiny13. Es ist dermaßen simpel, dass ich's diesmal in Assembler geschrieben habe.
  Jeder noch so kleine Mikrocontroller ist (heutzutage) viel zu groß für eine so popelige Aufgabe; was soll's.
• Der Schaltplan ist simpel und steht im Quelltext beschrieben. Zur Stromversorgung des Mikrocontrollers dient ein Festspannungsregler 78L05.
• Die PWM-Frequenz liegt im Ultraschallbereich, um hörbare Effekte zu vermeiden. Das lässt den Mikrocontroller merklich (10 mA) Strom verbrauchen.
• Ein nachfolgender Gate-Treiber wäre zwar hübsch, es geht aber auch ohne.
• Der MOSFET wurde von einem alten PC-Motherboard mit Heißluft heruntergelötet.

Erst später kam mir die Idee, den 555 draufzulassen, als Gate-Treiber. Dieser hat (nur in der bipolaren Version!) einen leistungsstarken Push-Pull-Ausgang mit 200 mA Treiberfähigkeit sowie bei der Steuerung durch den RESET-Eingang den gewünschten Pegelkonverter von 5 V auf 12 V. Anscheinend reichen dem gerade benutzten MOSFET die 5 V Gatespannung.

Problem: Im Badezimmerspiegel integrierte LED leuchtet zu hell und flimmert mit 100 Hz. (Lampennetzteile ersparen sich den Energiespeicher und können so kleiner und leichter konstruiert werden. Außerdem benötigen sie so keine gesonderte PFC, die Stromaufnahme kann intrinsisch sinusförmig sein.)

Ausgangspunkt
Frisiertes Netzteil
Von unten

Lösung: Das Lampen­netzteil durch ein (etwa) 12-V-Laptop-Netzteil ersetzen und in diesem die Ausgangs­spannung einstellbar machen. Als allererstes musste das Netzteil zerstörungsfrei geöffnet werden, dabei half ein Kollege mit einem passend zurecht­gefeilten Zweiloch-Schrauben­dreher. Die Schrauben wurden umgehend mit Schlitzen versehen. Im Netzteil befindet sich bereits ein Einstellregler, jedoch muss sein Stell­bereich eingegrenzt werden.
Leichter ist es jedoch, den Spannungs­teiler geeignet mit einem richtigen Potenziometer neu zu gestalten. Das erfordert die Analyse der sekundärseitigen Spannungs­regelung (die so ziemlich bekloppt ist) und die Neu­konstruktion mit Dimensio­nierung je nach vorhandenem Potenzio­meter, hier 10 kΩ. Man darf dabei nicht allzu weit herunter gehen, 75%, also 9 V, ist ein brauch­barer Ansatz. Denn die Sekundär­spannung ist mit der Versorgung des primären Ansteuer­schaltkreises (und damit der Gate­spannung für den Leistungs­transistor) verkoppelt. Durch die stark nichtlineare Kennlinie von LEDs leuchtet das Lichtband bei 9 V kaum noch.

Ein Nebeneffekt ist eine schwankende Ausgangs­spannung im Leerlauf, mitverursacht durch die erhöhten Widerstands­werte des Spannungs­teilers. Das verschwindet mit angeschlossener Last. Die Ausgangs­spannung geht perfekt linear mit dem Dreh­winkel, sofern die Wider­stands­bahn im Potenzio­meter gleichmäßig ist.