LED-Batterie-Lichtkette auf Netzteil umrüsten

Haben Sie produktspezifische Fragen ?

Moderator: T.Hoffmann

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86bibo
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Fr, 25.08.17, 11:25

Ich habe mir einige LED-Lichtketten für die Dekobeleuchtung besorgt. Im Detail sind das folgende Lichtketten:
https://www.amazon.de/Ledgle-Lichtkette ... upfer&th=1
Sie werden mit 2 CR2032 Batterien betrieben. Es gibt in dem Gehäuse nur einen Schalter und die beiden Batterien. Die LEDs sind alle parallel geschaltet und besitzen keinen Vorwiderstand. Die LEDs laufen mit 3V. Da die Batterien 6V bereitstellen, gehe ich davon aus, dass es aufgrund der geringen Stromstärke auch ohne Vorwiderstand funktioniert, aber natürlich nicht optimal ist.

Da die LED-Ketten in leere Spirituosenflaschen verbaut werden sollen und ich insgesamt 6-8 davon auf einem höheren Regalbrett positionieren will, ist mein Plan, diese an ein Netzteil anzuklemmen um zum einen einen häufigen Batteriewechsel zu verhindern, zum anderen aber auch um sie möglichst bequem und einfach alle zusammen ein und ausschalten zu können. Ich habe schon einen ersten Versuch mit einem USB-Netzteil (5V,1A) und einem großen Widerstand gemacht (ich glaube es wahren 10kOhm, bin mir aber nicht mehr sicher). Grundsätzlich hat das funktioniert, aber da ja rel. viel Leistung verbraten werden muss, wurde der Widerstand natürlich rel. warm.

Nun ist mein Plan möglichst viele Lichterketten an einem Netzteil zu betreiben. Aufgrund von meiner mangelnden Erfahrung mit LEDs möchte ich aber jetzt auch nicht wahllos rumprobieren. Könnte ich die LED_Ketten durch Reihen und Parallelschaltung zum Bsp. auf die gewünschte Netzeilspannung bringen oder leuchten dann die einzelnen Ketten nicht mehr gleich hell. Ich könnte mir z.b. vorstellen die 8 Ketten jeweils in 4 x 2 parallel geschaltete Ketten zu kombinieren,diese dann in Reihe zu schalten und dann an einem 12 V Netzeil zu betreiben. Ich befürchte aber, dass dann die ersten Ketten deutlich heller sind, bzw. die Gesamtstromstärke zu groß wird für die dünnen Drähtchen. Zudem wüsste ich jetzt auf Anhieb nicht, wie ich die jeweiligen Vorwiderstände auslegen sollte. Alternativ könnte ich sie auch alle an einem 3V Netzteil parallel betreiben, macht das mehr Sinn?

In der Anzahl der Netzteile bin ich rel. flexibel, da ich noch in der Planungsphase bin, allerdings sollten schon mindestens 3 Ketten an ein Netzteil angeschlossen werden.
Ich bin leider kein Elekriker, hatte aber Elektrotechnik und Elektronik in den Grundzügen in meinem Studium, kann also mit den grundsätzlichen Begriffen und Zusammenhängen etwas anfangen.
Borax
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Fr, 25.08.17, 12:30

Hallo 86bibo,
welcome on board!
Die LEDs laufen mit 3V.
Woher weißt Du das? Selbst nachgemessen?
Da die Batterien 6V bereitstellen, gehe ich davon aus, dass es aufgrund der geringen Stromstärke auch ohne Vorwiderstand funktioniert, aber natürlich nicht optimal ist.
Die CR2032 Batterien haben einen so großen Innenwiderstand, dass kein weiterer Vorwiderstand nötig ist. Sprich auch die 2 (anscheinend) in Serie geschalteten Batterien liefern bei hinreichend Last nur etwa 3V, der Rest bleibt an deren Innenwiderstand hängen.
ist mein Plan, diese an ein Netzteil anzuklemmen um zum einen einen häufigen Batteriewechsel zu verhindern, zum anderen aber auch um sie möglichst bequem und einfach alle zusammen ein und ausschalten zu können.
Das sollte kein Problem sein.
Könnte ich die LED_Ketten durch Reihen und Parallelschaltung zum Bsp. auf die gewünschte Netzeilspannung bringen oder leuchten dann die einzelnen Ketten nicht mehr gleich hell.
Prinzipiell geht das. Die Frage ist halt, wie 'gleich die LED_Ketten sind. Das kann man selbst 'ausmessen' und dann mit Ausgleichswiderständen dafür sorgen, dass alle gleichmässig hell sind. Hierzu ist aber eine hinreichende Menge derartiger Ausgleichswiderstände nötig.
Ich habe schon einen ersten Versuch mit einem USB-Netzteil (5V,1A) und einem großen Widerstand gemacht (ich glaube es wahren 10kOhm, bin mir aber nicht mehr sicher). Grundsätzlich hat das funktioniert, aber da ja rel. viel Leistung verbraten werden muss, wurde der Widerstand natürlich rel. warm.
Das wundert mich ein wenig... Selbst wenn es nur 1KOhm statt 10KOhm waren, und die LEDs statt 3V nur 2V brauchen würden sind das maximal 3V/1000 Ohm = 3mA was nur eine Leistung von knapp 10mW ergibt. Vielleicht waren es aber 10Ohm. Dann sieht das anders aus (jetzt mit 3V für die LEDs gerechnet): 2V/10Ohm = 200mA (was IMHO schon extrem viel ist - die 2 CR2032 können max. etwa 50mA liefern). Dann wären das 0.4W. Damit wird ein Widerstand durchaus warm. Die LEDs müssten dann aber schon wesentlich heller geleuchtet haben als im Batteriebetrieb...
Die zunächst wichtigste Frage ist also: Mit welchem Strom sollen/müssen die LEDs betrieben werden?
Ich befürchte aber, dass dann die ersten Ketten deutlich heller sind, bzw. die Gesamtstromstärke zu groß wird für die dünnen Drähtchen.
Du kannst aber für die Verbindungen vom Netzteil zu den einzelnen LED-Ketten einen hinreichend dicken Draht (0.75mm² recht locker) verwenden. Dann sollten die auch alle gleich hell sein (außer sie sind eben generell zu unterschiedlich - dann wären eben unterschiedliche Vorwiderstände nötig).
86bibo
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Fr, 25.08.17, 12:56

Erstmal danke für die schnelle und ausführliche Antwort und die Willkommesgrüße.
Borax hat geschrieben:Hallo 86bibo,
welcome on board!
Die LEDs laufen mit 3V.
Woher weißt Du das? Selbst nachgemessen?
Hab ich selbst nachgemessen. Die Stromstärke hatte ich auch gemessen, mir aber den Wert nicht notiert. Ist leider schon 3 Wochen her. Hole ich die Tage nochmal nach.
Borax hat geschrieben:
Da die Batterien 6V bereitstellen, gehe ich davon aus, dass es aufgrund der geringen Stromstärke auch ohne Vorwiderstand funktioniert, aber natürlich nicht optimal ist.
Die CR2032 Batterien haben einen so großen Innenwiderstand, dass kein weiterer Vorwiderstand nötig ist. Sprich auch die 2 (anscheinend) in Serie geschalteten Batterien liefern bei hinreichend Last nur etwa 3V, der Rest bleibt an deren Innenwiderstand hängen.
Das deckt sich ja mit meiner Vermutung. Die Batterien sind wie üblich einfach in Reihe geschaltet. Ohne Last bringen sie 6V, unter Last habe ich nicht gemessen, bzw. das dürfte sich mit den ca. 3V der Dioden decken.
Borax hat geschrieben:
ist mein Plan, diese an ein Netzteil anzuklemmen um zum einen einen häufigen Batteriewechsel zu verhindern, zum anderen aber auch um sie möglichst bequem und einfach alle zusammen ein und ausschalten zu können.
Das sollte kein Problem sein.
Könnte ich die LED_Ketten durch Reihen und Parallelschaltung zum Bsp. auf die gewünschte Netzeilspannung bringen oder leuchten dann die einzelnen Ketten nicht mehr gleich hell.
Prinzipiell geht das. Die Frage ist halt, wie 'gleich die LED_Ketten sind. Das kann man selbst 'ausmessen' und dann mit Ausgleichswiderständen dafür sorgen, dass alle gleichmässig hell sind. Hierzu ist aber eine hinreichende Menge derartiger Ausgleichswiderstände nötig.
Ein mittelgroßes Sortiment mit Widerständen habe ich schon zu Hause. Oftmals fehlt zwar genau der benötigte, aber ich denke zum durchprobieren reicht die Menge. Wenn ich jedoch mehrere Ketten in Reihe schalte, dann hat ja jeder Vorwiderstand auch Einfluss auf alle anderen. Setze ich hier nur einen gemeinsamen Vorwiderstand und lebe dann mit den Streuungen in der Helligkeit der einzelnen Ketten oder kann ich dass dann noch individuell anpassen, indem ich vor der helleren der beiden parallel geschalteten Ketten einen zusätzlichen Widerstand einbaue?
Borax hat geschrieben:
Ich habe schon einen ersten Versuch mit einem USB-Netzteil (5V,1A) und einem großen Widerstand gemacht (ich glaube es wahren 10kOhm, bin mir aber nicht mehr sicher). Grundsätzlich hat das funktioniert, aber da ja rel. viel Leistung verbraten werden muss, wurde der Widerstand natürlich rel. warm.
Das wundert mich ein wenig... Selbst wenn es nur 1KOhm statt 10KOhm waren, und die LEDs statt 3V nur 2V brauchen würden sind das maximal 3V/1000 Ohm = 3mA was nur eine Leistung von knapp 10mW ergibt. Vielleicht waren es aber 10Ohm. Dann sieht das anders aus (jetzt mit 3V für die LEDs gerechnet): 2V/10Ohm = 200mA (was IMHO schon extrem viel ist - die 2 CR2032 können max. etwa 50mA liefern). Dann wären das 0.4W. Damit wird ein Widerstand durchaus warm. Die LEDs müssten dann aber schon wesentlich heller geleuchtet haben als im Batteriebetrieb...
Die LEDs waren nicht sichtbar heller als im Batteriebetrieb. Ich bin mir aber nicht mehr sicher, welcher Widerstand es war. Ich hatte mich bei den Bezeichnungen vertan und einem um den Faktor 100 größeren Widerstand verbaut. Da habe ich mich selbst gewundert, dass die LEDs überhaupt noch leuchten. Ich schau aber auch hier nochmal nach.

Borax hat geschrieben:Die zunächst wichtigste Frage ist also: Mit welchem Strom sollen/müssen die LEDs betrieben werden?
Muss ich wie oben gesagt nachmessen, da ich vom Hersteller keine Info bekomme. Kann ich dazu einfach den Stromfluss im Batteriebetrieb messen oder muss das im Netzbetrieb sein, da ansonsten die Batterie limitierender Faktor ist? Hab derzeit kein 3V Netzteil, würde mir aber zur Not eines organisieren können.
Borax hat geschrieben:
Ich befürchte aber, dass dann die ersten Ketten deutlich heller sind, bzw. die Gesamtstromstärke zu groß wird für die dünnen Drähtchen.
Du kannst aber für die Verbindungen vom Netzteil zu den einzelnen LED-Ketten einen hinreichend dicken Draht (0.75mm² recht locker) verwenden. Dann sollten die auch alle gleich hell sein (außer sie sind eben generell zu unterschiedlich - dann wären eben unterschiedliche Vorwiderstände nötig).
Wenn ich in Reihe schalte, muss ich aber ja trotzdem den kompletten Strom durch die dünnen Leitungen bringen.

Die wichtigste Frage für mich ist, macht es mehr Sinn ein 3V Netzeil zu nehmen und einfach alle Ketten parallel (mit Vorwiderständen) zu schalten oder sollte ich eine kombinierte Reihen/Parallelschaltung nehmen mit 6V, 9V oder 12V? Der Einfachheit halber würde ich derzeit die 3V Parallelvariante bevorzugen, da:
- einfach zu verkabeln
- Leuchtet immer noch bei Ausfall einzelner LEDs/Ketten
- erweiterbar
- Helligkeit individuell Anpassbar durch Vorwiderstände
Borax
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Fr, 25.08.17, 14:37

Kann ich dazu einfach den Stromfluss im Batteriebetrieb messen
Ja.
Muss ich wie oben gesagt nachmessen, da ich vom Hersteller keine Info bekomme. Kann ich dazu einfach den Stromfluss im Batteriebetrieb messen oder muss das im Netzbetrieb sein, da ansonsten die Batterie limitierender Faktor ist?
Du kannst auch das 5V Netzteil nehmen. Dann den Vorwiderstand variieren (mit einem zu großen anfangen!) bis die Spannung exakt gleich derjenigen im Batteriebetrieb ist.
Wenn ich in Reihe schalte, muss ich aber ja trotzdem den kompletten Strom durch die dünnen Leitungen bringen.
Bei einer kombinierten Parallel / Reihenschaltung kannst Du mit einer 'dicken' Leitung bis zu den Verzweigungspunkten verkabeln und ab da die Reihenschaltung. Und wenn der Abstand zwischen den Ketten größer ist, dann musst Du die dünnen Leitungen sowieso verlängern und kannst dabei wieder eine stärkere Leitung nehmen. Und prinzipiell ist eine Reihenschaltung eher dafür geeignet, dass alle LEDs gleich hell leuchten, weil nach dem ersten Kirchhoffschen Gesetz die Stromstärke im unverzweigten Stromkreis überall gleich groß ist. So gesehen wäre eine reine Reihenschaltung an einem 24V Netzteil am besten ;)
Der Einfachheit halber würde ich derzeit die 3V Parallelvariante bevorzugen
Da spricht auch nicht viel dagegen. Ich würde dann aber ein 3.3V Netzteil nehmen. Sonst kannst Du die Vorwiderstände nicht hinreichend anpassen (wenn die eine Kette zwar mit 3V schon die 'richtige' Helligkeit liefert, eine andere aber erst mit 3.1V, musst Du ja erst mal mehr Spannung haben).
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Fr, 25.08.17, 18:45

Ein mittelgroßes Sortiment mit Widerständen habe ich schon zu Hause. Oftmals fehlt zwar genau der benötigte, aber ich denke zum durchprobieren reicht die Menge.
Möglicherweise kannst Du mit 2 Widerständen parallel den gesuchten Widerstand erzeugen.

Rgesamt.xls
Erstellt in OpenOfficeCalc (Update vom 26.08.2017). Keine Ahnung, ob es auch in Excel funktioniert (habe ich nicht).
Berechnung von 2 Widerständen parallel per Auswahlmenü,
enthält alle Widerstandswerte aus den E-Reihen: E3, E6, E12, E24, E48, E96 (1R bis 976R),
Ergebnis auf 3 Nachkommastellen gerundet.
27kB.
86bibo
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Sa, 26.08.17, 07:05

Ich werde es dann mal mit einem 3,3V 900mA Netzeil versuchen. Es müssen auch nicht alle ketten exakt die gleiche Helligkeit haben, da sich die verwendeten Flaschen auch unterscheiden. Grob sollte es aber schon passen. Sobald etwas fertig ist, gibt es Bilder. Wird aber sicher noch so 2-3 Wochen dauern.
86bibo
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Mo, 04.09.17, 07:14

So, ging nun doch etwas schneller.
Hab alles nochmal durchgemessen. Die LEDs laufen mit einer Spannung zwischen 2,9V und 3V und benötigen gut 60 mA.
Ich hatte übrigens einen 200 Ohm Widerstand verbaut. Keine Ahnung wie ich auf die 10 kOhm gekommen bin. Ich habs dann noch mit einem 50 und 20 Ohm Widerstand versucht, aber es war so gut wie kein Unterschied in der Helligkeit ersichtlich (an dem 5V Netzteil). Ich habe mir wie angekündigt ein 3,3V Netzteil mit 900mA geholt. Als Vorwiderstände bin ich durchgehend auf 10 Ohm gegangen. 5 Ohm hatte ich nicht und ich habs mal mit parallelschalten der Widerstände versucht (2 10er bzw. 10er + 20er), aber das zeigte keinen Unterschied in der Helligkeit. Bei der Anzahl an LEDs pro Kette ist das vermutlich vernachlässigbar und da die Flaschen eh alle unterschiedlich sind, werde ich sie nie auf die gleiche Helligkeit bekommen, außer ich mache einige deutlich dunkler durch große Widerstände.

Hab das ganze dann auch mal mit einer Kette mehrere Stunden brennen lassen um die Erwärmung von LEDs und Widerstand zu testen, aber die Temperaturen lagen bei max. 35°C für den Widerstand und 30°C für die LEDs. Sollte also passen.

Geschaltet habe ich das alles über einen Homematic 8-fach Empfänger, der max. 100 mA pro Kanal schalten kann. So kann ich sogar alle 8 LEDs einzeln ansteuern. Der Verkabelungsaufwand ist etwas größer gewesen, aber das war es mir dann Wert. Theoretisch kann ich nun bis zu 8 von diesen Ketten betreiben. Bisher sind erst 3 angeschlossen. Aber der Rest kommt in den nächsten Wochen dran. Muss noch den Inhalt der Flaschen erst noch aufbrauchen ;-)

Danke für eure Hilfe.
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