100-150W LED bauen (2x CXB3590, ELG-150-C2100B, Kühlung)

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

Antworten
absoluterbeginner
Mini-User
Beiträge: 2
Registriert: Mo, 02.04.18, 08:32

Sa, 07.04.18, 16:57

Hallo ihr Lieben,

ich muss leider gestehen, dass ich bisher gerade mal eine LED-Lichterkette für ein Weihnachtsbäumchen gebastelt habe und quasi absolut keine Ahnung habe. Mein kleines Projekt fordert mich daher ziemlich. Ich lese gerade sehr viel und versuche mich zu informieren, aber paar Fragen bleiben dennoch offen.

Konkrete Fragen:
1.) Passt das soweit oder befinde ich mich komplett auf dem Holzweg und das Teil fliegt mir richtig um die Ohren? :D
2.) Gibt es Lösungen für Ausfallsicherungen?
3.) Gibt es bessere Lösungen für die 75%/100%-Dimmung?

Zielsetzung:
* Lampe mit 2 LEDs
* An- und Ausschalter
* 75% und 100% Schalter
* Kühlung
* Notaus (falls Kühlung ausfällt)

LEDs in Reihe
Verbauen würde ich zwei Cree CXB3590 (36V, 2400mA) in Reihe, so dass 72 V nötig wären. Da ich kein Netzteil gefunden habe, dass mir 2400mA liefert, würde ich auf eins zurückgreifen, das mit 2100mA läuft. Die Lichtleistung der LEDs wäre vermutlich geringer als im Datenblatt (12.000lm/LED bei 2400mA) angegeben. Leider habe ich keine Angaben gefunden, wie sich die Helligkeit in Abhängigkeit der Stromstärke verhält. Da ich gelesen habe, dass man den Treiber ca. 30% überdimensionieren solle, würde ich den Tipp annehmen und statt des wohl funktionierenden ELG-150-C2100B (36 bis 72V, 2100mA)
auf den ELG-200-C2100B (48 bis 96V, 2100mA) zurückgreifen.

An- und Ausschalter
Ich denke der sollte unkompliziert sein. Ein Schalter vor dem Trafo.

75%/100%-Schalter
Theoretisch hat das Netzteil eine Dimm-Funktion, allerdings habe ich (selbst nach 3 Stunden Rechercheversuchen) immer noch keine Ahnung wie es funktioniert. Daher wäre meine Idee einen Schalter einzubauen, der einen Widerstand zu den LEDs parallel schaltet oder ihn entfernt. Da ich bei den LEDs auf die 75% der Stromstärke kommen will, müsste der Widerstand 525 mA übernehmen. Bei 72V Spannung wäre das ein Widerstand mit 137 Ohm. Die Leistung des Widerstands bei 38 Watt. Wenn eine 38 Watt-LED bereits so heiß wird, dürfte ein 38 Watt-Widerstand (bei dem keine Lichtleistung verloren geht) noch heißer werden, d.h. den müsste man in die Kühlung mit einbeziehen.

Kühlung
Die LEDs werden im 100%-Modus mit jeweils 75 W betrieben. Passive Kühlung reicht mir da gefühlt nicht aus. Der ARCTIC Alpine 64 PLUS hat eine Kühlleistung bis zu 100W, d.h. werden die LEDs jeweils auf einen dieser Kühler verbaut, sollte es ausreichen. Die 38 Watt des Widerstands versuche ich mit einem Arctic Alpine 11 Passivkühler in Griff zu bekommen. In beiden Fällen mit Wärmeleitkleber. Die Stromversorgung (250mA bei 12V) für die beiden aktiven Kühler stelle ich über ein zweites Netzteil bereit.

Ausfallsicherung für die Kühlung
- noch keine Lösung! - sehr gerne hätte ich es, dass das 200 Watt-Netzteil sofort vom Strom genommen wird, sobald die Kühler ausfallen. Leider habe ich dazu noch nichts gefunden. Als mögliche Lösung bin ich auf Transistoren gestoßen, allerdings habe ich davon keine Ahnung. Möglicherweise wäre einer gut, bei dem Strom fließt, wenn 250mA Basisstrom anliegen? Gibt es sowas?

Würde mich richtig freuen, wenn hier mal jemand drüber schauen könnte! :)

Danke,
Der absolute Beginner :)
dieterr
Hyper-User
Hyper-User
Beiträge: 1144
Registriert: Mo, 04.01.16, 18:16

Sa, 07.04.18, 17:42

Hallo,
vorab, ich habe
absoluterbeginner hat geschrieben: LEDs in Reihe
Verbauen würde ich zwei Cree CXB3590 (36V, 2400mA) in Reihe, so dass 72 V nötig wären. Da ich kein Netzteil gefunden habe, dass mir 2400mA liefert, würde ich auf eins zurückgreifen, das mit 2100mA läuft. Die Lichtleistung der LEDs wäre vermutlich geringer als im Datenblatt (12.000lm/LED bei 2400mA) angegeben. Leider habe ich keine Angaben gefunden, wie sich die Helligkeit in Abhängigkeit der Stromstärke verhält. Da ich gelesen habe, dass man den Treiber ca. 30% überdimensionieren solle, würde ich den Tipp annehmen und statt des wohl funktionierenden ELG-150-C2100B (36 bis 72V, 2100mA)
auf den ELG-200-C2100B (48 bis 96V, 2100mA) zurückgreifen.
Das ELG-200 macht Sinn, nicht weil etwas überdimensioniert ist (braucht man bei KSQ eigentlich nicht), aber weil die Max.Spannung des ELG-150 gerade so die 72V LED-Spannung erreicht.

Zum anderen: Seite 12 des Datenblatts, und es schadet bei HP-LEDs nicht, sie unterhalb des Sollstroms zu betreiben. Man kühlt einfacher.
absoluterbeginner hat geschrieben: 75%/100%-Schalter
Theoretisch hat das Netzteil eine Dimm-Funktion, allerdings habe ich (selbst nach 3 Stunden Rechercheversuchen) immer noch keine Ahnung wie es funktioniert. Daher wäre meine Idee einen Schalter einzubauen, der einen Widerstand zu den LEDs parallel schaltet oder ihn entfernt. Da ich bei den LEDs auf die 75% der Stromstärke kommen will, müsste der Widerstand 525 mA übernehmen. Bei 72V Spannung wäre das ein Widerstand mit 137 Ohm. Die Leistung des Widerstands bei 38 Watt. Wenn eine 38 Watt-LED bereits so heiß wird, dürfte ein 38 Watt-Widerstand (bei dem keine Lichtleistung verloren geht) noch heißer werden, d.h. den müsste man in die Kühlung mit einbeziehen.
Der Vorschlag ist Käse.
Die ELGs sind dimmbar, auch hier hilft das Datenblatt. Entweder intern (Type A) oder per externem Poti (Type B) den du in dem Fall brauchst.
absoluterbeginner hat geschrieben: Ausfallsicherung für die Kühlung
- noch keine Lösung! - sehr gerne hätte ich es, dass das 200 Watt-Netzteil sofort vom Strom genommen wird, sobald die Kühler ausfallen. Leider habe ich dazu noch nichts gefunden. Als mögliche Lösung bin ich auf Transistoren gestoßen, allerdings habe ich davon keine Ahnung. Möglicherweise wäre einer gut, bei dem Strom fließt, wenn 250mA Basisstrom anliegen? Gibt es sowas?
Ob die Kühlung so reicht, habe ich nicht überprüft.
Zur Ausfallsicherung, wenn das wirklich sein muss, eine Frage: du willst düberwachen, dass die LEDs inkl. Kühlkörper nicht überhitzen, richtig? Oder ist es auch wichtig, wenn sich die COBs vom Kühlkörper lösen? Ersteres würde ich einfach über einen Thermostat lösen => wenn die Kühlkörper Temperatur über 40°C (oder so ähnlich) geht, wird entweder auf 0% gedimmt, oder die ELGs vom Netz genommen. Der Thermostat benötigt logischerweise eine separate Stromversorgung.
Benutzeravatar
Achim H
Star-Admin
Star-Admin
Beiträge: 13067
Registriert: Mi, 14.11.07, 02:14
Wohnort: Herdecke (NRW)
Kontaktdaten:

Sa, 07.04.18, 20:21

wenn die Kühlkörper Temperatur über 40°C (oder so ähnlich) geht, wird entweder auf 0% gedimmt, oder die ELGs vom Netz genommen. Der Thermostat benötigt logischerweise eine separate Stromversorgung.

Ein NTC verändert seinen Widerstand unter Abhängigkeit der Wärme. Dieser kann mit einem Poti in Reihe oder parallel gschaltet und direkt an den Dimm-Eingang angeklemmt werden.
Falls die Netzspannung geschaltet werden soll, brauchst Du einen Thermostaten, der die Netzspannung schalten kann. Auch dieser funktioniert ohne Fremdspannung.
absoluterbeginner
Mini-User
Beiträge: 2
Registriert: Mo, 02.04.18, 08:32

So, 08.04.18, 03:01

Vielen Dank für eure Antworten :-) ich komme erst frühestens morgen Abend dazu mir darüber Gedanken zu machen, aber werde dann natürlich antworten. Danke schon mal :-)
dieterr
Hyper-User
Hyper-User
Beiträge: 1144
Registriert: Mo, 04.01.16, 18:16

So, 08.04.18, 12:01

Achim H hat geschrieben:Ein NTC verändert seinen Widerstand unter Abhängigkeit der Wärme. Dieser kann mit einem Poti in Reihe oder parallel gschaltet und direkt an den Dimm-Eingang angeklemmt werden.
Falls die Netzspannung geschaltet werden soll, brauchst Du einen Thermostaten, der die Netzspannung schalten kann. Auch dieser funktioniert ohne Fremdspannung.
Ein klassischer Thermostat ist sicher eine Alternative, aber wie du den NTC (oder PTC) mit 75% und 100% Einstellung verschaltest, musst du erst mal zeigen.
Benutzeravatar
Achim H
Star-Admin
Star-Admin
Beiträge: 13067
Registriert: Mi, 14.11.07, 02:14
Wohnort: Herdecke (NRW)
Kontaktdaten:

So, 08.04.18, 12:34

Einen NTC.
Wenn dieser heiß wird, leitet er besser, der Widerstand wird folglich geringer. Damit wird das gleiche erreicht, wie ein heruntergedrehtes Poti.

Ob dann nur 75% oder 50% oder noch weniger an der Led ankommen, ist doch wurscht.
Wenn der Temp-Fühler meldet: es ist zu heiß, dann muss der Strom runter gedreht resp. geregelt werden.

Manchmal findet man in Datenblättern auch die Widerstandswerte, die ein NTC bei gewissen Temperaturen hat.
Zum Beispiel bei diesem NTC von Reichelt:
NTC-0,2 100K :: NTC-Widerstand, 0,2W, 100 K-Ohm (0,29 EUR).

Auf Seite 5 im Datenblatt gibt es eine Tabelle mit Messwerten bei Temperatur von -40°C bis +150°C mit Schrittweite = 5°C.
Der Nennwiderstand bei 25°C ist der angegebene Wert = 100 Kiloohm. In der Tabelle steht es als Faktor 1.0000
Bei +40°C sind es nur noch Faktor 0.6307 --> entsprechend 63,07k

Man könnte auch einen 220k NTC mit einem 200k Poti parallel schalten.
Gesamtwiderstand: 1/((1/220k)+(1/200k)) = 104,762k (Abweichung liegt innerhalb der Toleranz des Poti).
Bei 45°C (NTC: Faktor = 0,5459) würde der Gesamtwiderstand nur noch 75,038k sein.

Die Widerstandswerte des NTC und/oder des Poti kann man ebenfalls mit einen Widerstand in Reihe oder parallel schalten und somit verändern.
dieterr
Hyper-User
Hyper-User
Beiträge: 1144
Registriert: Mo, 04.01.16, 18:16

So, 08.04.18, 19:00

OK, ich habe mich etwas unklar ausgedrückt. Mit den mir bekannten NTCs gelingt es mir nicht ein passives Glied aufzubauen das:
- bis 40°C bei 100% Schalterstellung einen Widerstand von 100k
- bis 40°C bei 70% Schalterstellung einen Widerstand von 70k
UND
über oberhalb des Sicherheitsniveaus, also beispielsweise 60°C, besser 50°C, bei 70% und 100% einen Widerstand von 10k, oder besser noch kleiner ist.
Aber gerne lasse ich mir das zeigen.

Ob die einfache Reduzierung des Widerstands mit Faktor 0,63 bei 15K Temperhöhung reicht, den COB nicht unzulässig zu überhitzen stelle ich mal in Frage.
Benutzeravatar
Achim H
Star-Admin
Star-Admin
Beiträge: 13067
Registriert: Mi, 14.11.07, 02:14
Wohnort: Herdecke (NRW)
Kontaktdaten:

Mo, 09.04.18, 06:41

Ich habe spaßeshalber mal mit bis zu 3 NTCs gerechnet, auch Konstellationen mit 2 NTCs in Reihe + 1 NTC parallel. Und dieses Konstrukt dann mit einem Poti parallel. Das funktioniert nicht. Insbesondere die letzte Stufe (Temperaturerhöhung um 10°C bei gleichzeitiger Verringerung des Gesamtwiderstandes auf 10% resp. 10k) klappt gar nicht.
Borax
Star-Admin
Star-Admin
Beiträge: 11985
Registriert: Mo, 10.09.07, 16:28

Mo, 09.04.18, 09:42

Wenn es eher unwahrscheinlich ist, dass die Kühlung ausfällt, dann einfach eine Temperatursicherung verwenden (passende 'Mulde' in den Kühlkörper fräsen und z.B. eine solche: https://www.reichelt.de/?ARTICLE=23885 mit Wärmeleitpaste da rein setzen). Hab ich bei einer meiner Deckenlampen auch so gemacht: viewtopic.php?f=31&t=13198&p=149699 (läuft jetzt seit über 6 Jahren ohne Probleme und ohne Ausfall - die Temperatursicherung musst ich also noch nie ersetzen) Macht natürlich keinen Sinn, wenn die Kühlung oft ausfällt, sonst musst Du jedes mal eine neue Temperatursicherung einsetzen...
Benutzeravatar
Achim H
Star-Admin
Star-Admin
Beiträge: 13067
Registriert: Mi, 14.11.07, 02:14
Wohnort: Herdecke (NRW)
Kontaktdaten:

Mo, 09.04.18, 23:41

Eine Temperatursicherung ist nie verkehrt, würde ich auch empfehlen.
Die Mulde und die Wärmeleitpaste sind nicht zwingend erforderlich. Wenn das Bauteil ohne irgendwas montiert wird, funktioniert das auch. Die Wärme kann auch über die Anschlussdrähte zur Sicherung geleitet werden. Diese sind Wärmefühler und Kühlkörper gleichermaßen. Die Anschlussdrähte möglichst nicht kürzen. ESKA empfiehlt für die Serien E4/G4 (die sind ähnlich wie die von Borax verlinkte Temp.-Sicherung) eine minimale Gesamtlänge von 24,2mm nicht zu unterschreiten. Falls Du das Bauteil anlöten möchtest, dann am hinteren Ende der Anschlussdrähte. Wenn zulange oder zu dicht am Gehäuse gelötet wird, kann die Sicherung schon ausgelöst werden. Alternative Kontaktiermöglichkeiten: crimpen, anschrauben (Lüsterklemme oder ähnlich). Falls die Netzspannung geschaltet werden soll, die Anschlussdrähte mit Gewebeschläuchen (zum Beispiel aus Glasseidengewebe) isolieren.
Antworten