Tutorial: Konstantstrom mit dem LM5

Wenn man leistungsstarke LEDs als Dauerbeleuchtung am Flugzeug einsetzen will (z.B. als Positionslichter oder Landescheinwerfer) so steht man häufig vor einem Problem: Man benötigt einen Vorwiderstand. Und der muss ganz schön viel Leistung verbraten, er wird dadurch groß und erwärmt sich auch entsprechend.

Eine elegantere Lösung hierbei ist eine Konstantstromquelle. Anders als ein Vorwiderstand, setzt diese die Überschüssige Spannung nicht in Wärme um, sondern begrenzt den Strom exakt auf den benötigten Wert.

Natürlich soll das ganze trotzdem mit einem Lichtmodul betrieben und gesteuert werden. Diese Tutorial soll dies anhand einer typischen Modellbeleuchtung demonstrieren.

Wir wollen folgende Beleuchtungseinrichtungen haben:

• Nav-Lights in Rot und Grün
• Landescheinwerfer
• 2 weiße Strobes
• 1 rotes ACL

Hinweis: Dieses Tutorial bezieht sich auf das LM5. Allerdings kann es praktisch 1:1 auch auf das LM4 und LM2 angewendet werden.

Als Konstantstromquelle kommt eine Schaltung mit PT4551 zum Einsatz. Es handelt sich um einen Bausatz von http://led-stuebchen.de/. Dieser kann bis zu 1A Strom liefern.

Davon werden wir 2 Stück einsetzen, einmal für die Nav-Lights und einmal für die Landescheinwerfer.

Die weiteren Bauteile sind:

• Lichtmodul LM5
• High-Power LED 1W auf Kühlstern in rot und grün
• High-Power LED 1W auf Kühlstern in weiß + Linse
• 2x High-Power LED 1W weiß als Strobe
• 1x High-Power LED 1W rot als ACL
• 3x Widerstand 6 Ohm 1/4 Watt als Sicherheitswiderstand für die Blitzer
• LM-ISO Verbindungskabel zur galvanischen Trennung zwischen Lichtmodul und Empfangsanlage

Den Bausatz der Konstantstromquelle betrachten wir nicht nicht detailliert sondern nehmen diesen als ein einziges Bauteil. Ausnahme: Der Widerstand im Bausatz bestimmt den Strom, diesen werden wir durch einen anderen Austauschen, um exakt unseren gewünschten Strom zu bekommen.

Dieser besitzt eine Stiftleiste an der alle Anschlüsse herausgeführt sind. Diese sind:

An eine Konstantstromquelle schließt man LEDs immer in Reihenschaltung an. Die Betriebspannung muss mindestens um 2 Volt höher sein als die addierten Vorwärtsspannungen der LEDs und mindestens 8 Volt betragen.

Da wir an jeder KSQ nur 2 LEDs betreiben wollen, und deren Vorwärtsspannung zwischen 2 und 3.5 Volt liegt, sind wir sowieso unter der 8 Volt Grenze und brauchen uns darüber keine Sorgen zu machen. Wir können unsere Beleuchtung mit jeder Spannungsquelle zwischen 8 und 30 Volt versorgen. D.h. am besten mit einem 3s oder 4s Lipo-Akku.

Entscheidend bei einer KSQ ist der Strom. Diesen geben wir vor, und die KSQ muss diesen Strom einhalten. Da wir 2 LEDs betreiben wollen, und diese nicht zu heiß werden sollen, wählen wir 200 mA für beide LEDs zusammen.

Der Strom wird über einen einzigen Widerstand auf der KSQ eingestellt. Die Formel ist einfach und lautet:

Ausgangstrom = 100mA / R. Wobei R unser Widerstand ist.

Für 200mA wählen wir also einen 0,5 Ohm Widerstand. Da 100mA/0.5 = 200mA.

Dieser sollte die Baugröße 1206 haben und wird auf der KSQ-Platine aufgelötet.

Der Steuereingang (DIM) besitzt einen internen Pull-Up Widerstand und schaltet die KSQ (und damit die LEDs) aus, wenn er auf GND gezogen wird. Dies ist für unser Lichtmodul LM5 kein Problem.

Wir nutzen hier einen separaten (oder fast separaten wenn daran per BEC der Empfänger noch angeschlossen wird) Akku für das Licht. Dieser kann zwischen 8V und 20V Spannung haben. Hierbei wird die Spannung vom LM5 begrenzt (max. 20 Volt). Optimal ist ein 3s oder 4s Akku.

Die beiden Konstantstromquellen werden einfach mit ihren Versorgungsanschlüssen (VCC und GND) mit dem Akku verbunden. Die jeweiligen LEDs werden in Reihenschaltung mit den LED-Anschlüssel LED+ und LED- verbunden. Und der DIM Eingang wird direkt mit einem Lichtkanal des LM5 verbunden.

Die Blitz-LEDs werden mit Plus direkt mit dem Akku verbunden. Minus wird über einen 6 Ohm Widerstand mit je einem Lichtkanal des LM5 verbunden.

Da das Lichtmodul über den (Licht-)Akku versorgt wird, sollte die Plus-Leitung zum Empfänger getrennt werden. Es weden also nur SIGNAL und MINUS an einen freien Empfängerkanal angeschlossen.

Noch besser ist es, wenn stattdessen das LM-ISO Verbindungskabel eingesetzt wird. Dies garantiert eine galvanische Trennung des Lichtmoduls und aller LEDs von der gesamten Empfangsanlage. Somit können hier keinerlei Störungen den Empfänger oder die Servos beeinflussen. Natürlich kann das Lichtmodul trotzdem noch per Empfänger gesteuert werden.

Wenn keine 100%ige galvanische Trennung gewünscht wird, kann die Empfangsanlage natürlich trotzdem über ein BEC aus dem (Licht-)Akku versorgt werden. Eine zweite Spannungsquelle ist also nicht unbedingt nötig.

Nun muss das Lichtmodul noch eingestellt werden.

Es werden 3 Modi erstellt. Im 1. Modus soll alles aus sein. Im 2. Modus sollen unsere Positionsleuchten und alle Blitzer eingeschaltet sein. Und im 3. Modus sollen zusätzlich noch die Landescheinwerfer an sein. So kann das ganze sehr gut mit einem 3-Stufen Schalter am Sender gesteuert werden.

Die beiden Ausgänge A und B für die Konstantstromquellen müssen invertiert werden. Dies geschieht durch ein einfaches setzen des Häkchens im Feld “Invert channels”.

Aber auch Lichtmodule ohne diese Funktion können eingesetzt werden (z.B. LM4 v1+v2). Hier werden einfach AN und AUS vertauscht. Wann immer die KSQ eingeschaltet sein soll, wird der Kanal AUSGESCHALTET und umgekehrt.

Die Ausgänge C und D für die Blitzer werden auf Wing-Strobe und ACL eingestellt.

Die Pulslängen wurden auf 1300 und 1600 µS eingestellt.