Meine Schaltung arbeitet als Stromregler; d.h. die Schaltung ist für alle drei Kanäle gleich.
R2 modelliert wie gesagt die LED; d.h. da sollen im Maximalfall 350mA durchfließen und im Minimalfall 0mA. Wie müssen berücksichtigen, dass die grüne und blaue LED bei 350mA ungefähr einen Spannungsabfall von 3,55V haben. D.h. für den Transistor und den Widerstand R1 bleiben bei 6V Versorgung noch 2,45V (mindestens, bei weniger Helligkeit mehr) übrig. Die Kollektor-Emitter-Strecke vom Transistor braucht für ordnungsgemäße Funktion einen gewissen Mindestspannungsabfall, sagen wir einfach mal ca. 1,5V. Damit bleibt etwa 1V für R1 übrig, was bei 350mA einem Widerstand von 2,857 Ohm entspricht. Diesen Wert werden wir nicht genau bekommen, daher nehmen wir was in der Nähe; der nächste Wert der Normreihe wäre 2,7 Ohm, und den nehmen wir auch (z.B. Conrad 419257 - 62). Der muss noch die Leistung vertragen (P=R*I² ergibt 0,33W, womit wir mit dem 1W auf der sicheren Seite sind) und relativ genau sein (der Wert muss genau bekannt sein, er muss nicht genau unserer ersten Auslegung entsprechen), was mit 1% Toleranz auch erfüllt ist. An diesem Widerstand fallen bei 350mA Strom (wir vernachlässigen den Basisstrom und sagen, dass der Kollektorstrom, welcher gleich dem Strom durch die Diode ist, dem Emitterstrom entspricht.) 0,945V ab.
Damit unsere Schaltung möglichst linear wird darf der Transistor an seiner Basis nur wenig Strom ziehen (dieser Strom belastet nämlich den Referenz-Spannungsteiler und macht ihn nichtlinear). Dafür bieten sich Darlington-Transistoren wie der BDX53B (Conrad 151083 - 62) an. Die hohe Stromverstärkung wird dabei durch zwei intern verschaltete Transistoren erreicht, was aber einen doppelt so hohen Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter zur Folge hat. Dieser Spannungsabfall ist für unsere Schaltung elementar und dummerweise von zwei Dingen abhängig: dem Laststrom und der Temperatur. Bei steigendem Laststrom steigt der Spannungsabfall, für R1 bleibt weniger Spannung übrig, und der Strom sinkt - das kompensiert sich also selbst.
Anstatt der Diode D1 verwenden wir zwei Dioden in Serie (1N4148 z.B.), da in unserem Darlinton-Transistor ja auch zwei Transistoren verbaut sind. Diese zwei Dioden schlucken in etwa soviel Spannung wie die Basis-Emitterstrecke und kompensieren auch gleich den Einfluss der Umgebungstemperatur. Damit bleibt noch das Problem, dass sich durch den Laststrom nur der Transistor erwärmt, was einen sinkende Spannungsabfall zwischen B und E zur Folge hat, wodurch für R1 mehr Spannung übrig bleibt, wodurch wiederum der Strom durch die Diode steigt. Dieser Effekt verstärkt sich also und kann einen zu hohen Strom durch die LED zur Folge haben. Da unser Transistor aber bei entsprechender Kühlung 5A verträgt, sollte er nicht nennenswert heiß werden.
Wie erwähnt schlucken die beiden Dioden etwa die gleiche Spannung wie die B-E-Strecke, wodurch die Spannung an R1 der Spannung zwischen Poti-Schleifer und unterem Anschluss entspricht. An R1 sollen im Maximalfall 0,945V abfallen, und damit an der Widerstandsbahn des Potis ebenfalls. Wir wählen uns einen kleinen Strom durch den Referenzspannungsteiler von sagen wir mal 5mA (soll groß genug - etwa 10x so groß - sein, um vom Basisstrom nicht nennenswert beeinflusst zu werden). Um bei 5mA am Poti 0,945V abfallen zu lassen müsste das Poti einen Widerstand von 189 Ohm haben. Potis gibt es nicht mit jedem Wert, daher nehmen wir eins mit 470 Ohm (z.B. Conrad 445113 - 62), womit wir uns aber mit einem Strom von 2mA zufrieden geben müssen. Das ist zwar nur noch etwa 4x so groß wie der maximale Basisstrom bei einer Mindestverstärkung von 750, hat aber einen Vorteil: Ein durch die Temperatur steigender Laststrom hat einen steigenden Basisstrom zur Folge, der über R5 einen zusätzlichen (zu den 2mA von der Auslegung) Spannungsabfall verursacht, wodurch die Basisspannung sinkt, was wiederum dem gestiegenen Laststrom entgegen wirkt.
R5 müssen wir jetzt nur noch so wählen, dass durch den gesamten Spannungsteiler (bestehend aus den zwei Dioden, dem 470-Ohm-Poti, und R5 selbst) bei gegebener Spannung genau die 2mA fließen. In meiner Zeichnung hängt R5 oben der Einfachheit halber an der Betriebsspannung von 6V. Diese Spannung muss aber sauber stabilisiert sein, da natürlich die 2mA Querstrom und darüber die Basisspannung des Transistors davon abhängen. Auch darf sich diese Spannung nicht mit veränderter Last ändern.
Wenn die 6V also nicht besonders stabil sind, müssen wir uns selbst eine einfache Stabilisierung basteln. Da die benötigten Ströme von 3x 2mA nicht besonders groß sind und auch nicht schwanken, gestaltet sich das recht einfach, z.B. mit einer Zener-Diode wie der (180556 - 62). Diese wird in Sperrrichtung mit einem Vorwiderstand betrieben, wobei an der Diode die angegebene Spannung abfällt. In diesem Fall sind das 3,9V; davon schlucken 1,4V die beiden Dioden und 0,945V das Poti, womit 1,555V für R5 übrig bleiben, der bei 2mA damit 777,5 Ohm haben muss. Diesen Widerstand muss man sich evtl. aus 2 anderen zusammenbasteln, oder besser noch einen Trimmer verwenden, mit dem sich dann auch Ungenauigkeiten des Potis kompensieren lassen, bzw. der maximale Strom durch Messung mit einem Multimeter genau eingestellt werden kann.
Über die Zener-Diode muss ein gewisser Strom fließen, damit sie die Spannung anständig stabilisieren kann; sagen wir mal etwa 20mA. Damit muss der Vorwiderstand zwischen der Zener-Diode und der 6V-Versorgung 105 Ohm haben; ein 100 Ohm wird also gut passen.
Laut Simulation verheizt der Widerstand etwa 0,3 W, je nach Schaltungstemperatur.
