KSK, Einbau-Netzgerät 26A/12V und 81 Cree XR-E

[Ingo]

Hallo zusammen,

habe das Forum hier etwas nach KSQ durchforstet. Dabei habe ich aber leider keinen Thread mit KSQ bis 26A
gefunden. Ich möchte mir eine LED-Panel mit 81 XR-E bauen. Ich habe mir gedacht ich schliesse 3 LEDs in Reihe
und davon 27 parallel. Die LEDs sollen max. 600 - 700 mA abbekommen. Dimmbar soll es natürlich auch noch sein.
Beim Netzteil habe ich an das Einbau-Netzgerät 26A/12V von Lumitronix gedacht.

Das war die Einleitung jetzt die Frage(n)
Wie verschalte ich das Netzgerät, das es wie eine KSQ agiert? Bzw. wie kann ich eine KSQ bauen die diesen Strom
verkraftet? Ihr dürft mir auch gern sagen ob ich mit der Beschaltung Reihe,Parallel auf dem richtigen Weg bin.

[Fightclub]

LEDs parallel an eine KSQ schalten ist immer schlecht. Manche LEDs bekommen aufgrund unterschiedlicher Flussspannungen mehr Strom, andere weniger, sobald eine Reihe ausfällt verteilt sich der selbe Strom auf weniger LEDs, die LEDs gehen schneller kaputt und dadurch dass du hier mit betrachtlichen Strömen hantierst wird das ganze dann schnell kritisch. Also lieber soviele LEDs wie möglich in Reihe und jede Reihe mit einer einzelnen KSQ. Am sinnvollsten wäre es dann mehrere der Einbaunetzgeräte zu benutzen odere du nimmst direkt 10 der 230V-KSQs.

Andere Frage: Was willst du mit 15000lm bzw 160W LED-Power?

[Borax]

...3 LEDs in Reihe und davon 27 parallel
Dann müsstest Du 27 KSQs verwenden...
Natürlich könntest Du auch weniger KSQs verwenden und dann diese mit höherem Strom fahren (also z.B. eine KSQ mit 2A für 3x3'er Reihe parallel), aber auch dann wirst Du vmtl. Ausgleichswiderstände benötigen, da die LEDs nie so ganz gleich sind (siehe irgendwo die Diskussion um verschiedenen Vorwärtsspannungen). Ich würde es wahrscheinlich mit 'Primitiv-KSQ' Schaltung (Transistor + MOSFET + 0.9 Ohm Widerstand) versuchen. Die Kosten dafür sind so niedrig (<1€ pro Stück), dass man davon problemlos 27 Stück parallel verwenden kann. Um die Unterschiede auszugleichen, Widerstandsdraht verwenden (in Serie zum 0.9 Ohm Widerstand). Kann man problemlos per PWM dimmen (siehe z.B. viewtopic.php?p=72970#p72970 ).

[Ingo]

@Figthclub
Ich wollte nicht soviel LEDs in Reihe schalten damit, falls eine ausfällt, nicht das ganze Panel ausfällt. Das mit den KSQ
ist so eine Sache. Ich habe nicht viel Platz für fertige KSQ aus dem Shop. Zudem möchte ich keinen Hochlast-Haken in
die Decke dübeln Ich schätze das Netzteil hat schon ein ordentliches Gewicht.

Ich möchte bei meinem Aquarium einen 250W HQI Brenner ersetzen.

@Borax
Danke für den Link, ich denke so eine Schaltung kann man auch prima mit einem ATMega32
ansteuern.

[mchammer76]

Ich gehe mal davon aus, dass du 9 Panels mit je 9 LED's bauen willst und deshalb auf die Zahl 81 kommst.
Wie wäre es denn mit folgender KSQ für 230V? Konstantstromquelle 700mA, IP20
Da kannst du leider nur 8 LED's in Reihe anschliessen. Ich würde mir aber überlegen, die LED's im Quadrat anzuordnen. Das heisst, in der Mitte des 3x3 Rasters ein "Loch" zu lassen. Vielleicht würde das für dein Projekt auch gehen? Falls du die Panels mit einer diffusen Scheibe abdeckts, ist das warscheinlich nicht mehr zu erkennen.
Das ist natürlich nur ein Vorschalg, den ich mir persönlich für ein solches Projekt überlegen würde.

[Ingo]

Die LEDs sollen 9x9 angeordnet sein, jeweils im gleichen Abstand zueinander. Das bezeichne
ich dann als Panel. Gekühlt und verdrahtet wird von oben. Wäre schlecht, wenn der Kabelsalat
im Salzwasser hängt

Ich dachte eigentlich daran auf jede LED eine Optik mit Diffusorscheibe zu packen, damit der
Stahlungswinkel kleiner 100 Grad ist. Von Optik hab ich Null Ahnung.

[Borax]

Ich würde auch die 230V Treiber empfehlen. Leider kann man die aber nicht dimmen. Wenn das ein K.O Kriterium ist, dann entweder nach anderen Treibern suchen (AFAIK gibt es auch 230V Treiber mit PWM Eingang), oder eben doch 'Selbstbau' (an 12V oder 24V !!!). Gewicht wäre bestimmt kein Problem. Die Treiber wiegen nicht sehr viel (vmtl. <50g pro Stück).

...ich denke so eine Schaltung kann man auch prima mit einem ATMega32 ansteuern.
Klar, Willst Du mit dem µP gleich die PWM erzeugen, oder soll damit was anderes gesteuert werden?
Das Prinzip Transistor + MOSFET + 0.9 Ohm Widerstand (+ Basis-Vorwiderstand) ist sozusagen beliebig 'parallelisierbar' und TTL-kompatibel.

Auf Optik würde ich verzichten. Schluckt nur zusätzlich Licht.

[Ragnar Roeck]

Ok, dimmen kann man die 230V KSQ nicht, aber z.B. die Hälfte abschalten mit Zeitschaltuhr.

[Ingo]

Ich möchte die PWM vom Controller direkt nutzten. Eine Zeitschaltuhr scheidet aus,
da ich Sonnenauf/untergang simulieren möchte.

Nochmals zu der Optik. Wenn ich z.B. eine Carclo Frosted Medium nehme und unter die
LEDs eine Milchglasscheibe anbringe, habe ich dann unterhalb der Glasscheibe etwa die
gleiche Lichtausbeute wie ohne die Optik?

[P.Sparenborg]

Also folgendes kann ich dir empfehlen(für jeweils 80 LEDs bei 700mA):
Günstigere, aber nicht dimmbare Lösung:
10x KSQ 95043, an jeder KSQ 8 LEDs. Zusätzlich wird nurnoch Montagematerial und eine ausreichende Kühlung benötigt. Die Vorschaltgeräte kosten also insgesamt 129,00€

Teurere aber dimmbare Lösung:
1x Netzgerät 95037, an diesem werden 16x KSQ 95017 angeschlossen, an jeder KSQ 5 LEDs angeschlossen, die KSQ werden mit dem Dimmer 95019 gesteuert. Zusätzlich wird nurnoch Montagematerial und eine ausreichende Kühlung benötigt. Die Vorschaltgeräte kosten hier aber insgesamt: 334,33€ also das 2,5-fache.

[Ingo]

Wie sieht es mit der KSQ 95017 aus, kann ich den Shutdown-Pin für eine PWM nutzen?
Wenn ja, wie kann ich das machen, leider ist kein IC Datenblatt vorhanden.

[Borax]

...kann ich den Shutdown-Pin für eine PWM nutzen?
Ja, kannst Du. Ist TTL-kompatibel.

Billige Selbstbau-Lösung (auch mit 16x 5'er Reihe=80LEDs):
1x Netzgerät 95037: 79,94€
16x IRLZ24N: 0.39€/Stück=6,24€ (Conrad)
16x BC548B: 0.10€/Stück=1.60€ (Conrad)
16x 0.91Ohm/0.6W Widerstand 0.10€/Stück=1.60€ (Conrad)
16x 4,7KOhm Widerstand 0.10€/Stück=1.60€ (Conrad)
1x Widerstandsdraht 5Ohm/m=2.55€ (Conrad)
=> Unter 100€(!)

[Ingo]

Das klingt ja schon vieeeel besser Ich nehme mal an, das das die Bauteilliste für eine der
von Dir vorgestellten Schaltungen ist? Die LEDs müssten sich doch dann über einen Transistor
der zwischen R1 und R2 und Masse eingebaut wird, über das PWM-Signal vom µC steuern lassen?

Oder ist das Quatsch?

Wenn ich nun statt 4 XP-E 1 MC-E einsetzten würde was würde ich, ausser Platz sparen?

[Borax]

...was würde ich, ausser Platz sparen?
Nichts. Außerdem hast Du mit den XP-E weniger Ärger mit der Kühlung, und eine gleichmäßige Ausleuchtung ist auch einfacher zu erreichen.
...Bauteilliste für eine der von Dir vorgestellten Schaltungen ist?
Naja, nicht ganz aber es könnte bei Dir etwa so aussehen:

MultiPWM2.png (4.55 KiB) 13032 mal betrachtet

Die 0.68Ohm (anstatt 0.91) gibt noch ein wenig mehr 'Spielraum', weil Du sonst (je nach Transistor) die 0.6-0.7A nicht erreichst. Die 0.25Ohm sind 'Platzhalter' für den Widerstandsdraht (0.05Ohm pro cm). Den genauen Wert musst Du durch Ausprobieren ermitteln. Du kannst 'beliebig' viele dieser Ketten parallel schalten.

[Ingo]

Ok, dann werd ich jetzt mal Bauteile kaufen gehen ... und
die Ergebnisse hier im Forum zeigen.

[Borax]

Ich (andere wahrscheinlich auch) bin schon sehr gespannt, wie das Ergebnis aussehen wird!

[Ingo]

Eine Frage hätte ich noch bzgl. der Dimmensionierung der Schaltung.

5 Leds in Reihe bie sagen wir 3,7V ist 18,5 V. Rd bei IRF1405 ist 0,005R
Restspg an den 3 Widerständen ist 5,5V bei Rges rd. 1R. Das würde bei
voller Durchsteuerung 5.5 A ergeben. Hab ich das falsch gerechnet?

Muß der Bereich wg. der PWM so groß gewählt werden, oder dass der MOS
nicht zu warm wird?

Mein Elektronikwissen ist ein bisserl eingerostet.

[Borax]

1. 3,7V ist bei 700mA eher unwahrscheinlich -> viewtopic.php?f=14&t=5344 und viewtopic.php?f=14&t=5373 (alle Cree 'R2'/Q5 liegen bei 700mA > 4V)
2. Rd beim Mosfet ist abhängig von der Gate-Source Spannung. Diese wird über den Transistor so geregelt, dass eben 600-700mA fließen (sonst könnte man sich den Transistor ja sparen!)
Ich hab das Schaltungsprinzip hier mal ausführlicher beschrieben:
viewtopic.php?p=80257#p80257
Wenn noch was unklar ist, einfach noch mal fragen...

Noch was... Du musst nicht den (teureren IRF1405 nehmen, der oben angegebene IRLZ24N tut es genauso!)

Muß der Bereich wg. der PWM so groß gewählt werden, oder dass der MOS nicht zu warm wird?

Die Frage versteh ich nicht...

[Ragnar Roeck]

Einfach gesagt: der MOSFET wird nur warm, wenn die Spannung, die die LEDs bei 700mA benötigen weit unter der Eingangsspannung der Schaltung liegt.

[Ingo]

So, jetzt habe ich mal ein paar blaue und ein paar weisse Cree Q5 Leds besorgt.

Die Bauteile der beschrieben KSQ von Borax habe ich auch, will aber erst noch
mit einer fertigen KSQ rumexperimentieren. Nicht dass ich die Leds zerschiesse.

Kann mir jemand sagen, was mit Drop Spannung gemeint ist?

[Ragnar Roeck]

Die Differenz zwischen Eingangsspannung der KSQ und deren Aussgangsspannung, quasi das, was die KSQ mindestens als Differenz zum Funktionieren braucht.

[Ingo]

Hab ich das richtig verstanden:

Annahme:
1 Netzteil 12V, 1A
1 KSQ DropSpg 1V, 750mA
3 Cree Leds Uf=3,5 in Reihe

Ich müsste also nach obiger Annahme am Widerstand noch 1V verbraten 12V - DropSpg - 3x3.5V ?

[Borax]

...will aber erst noch mit einer fertigen KSQ rumexperimentieren.
Welche?
Die hier aus dem Shop hat einen relativ hohen Drop (~2V), dafür ist es eine Schalt-KSQ, so dass bei höheren Differenzen zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung nur wenig Leistung 'verbraten' wird . Dafür kannst Du an 12V wahrscheinlich nur zwei Cree Leds betreiben. Widerstand ist hier nicht erforderlich (respektive kontraproduktiv!). Bei 'meiner' KSQ-Schaltung ist der Drop nur etwa 0.6-0.7V, daher sollten auch drei Cree Leds gehen. Verbraten wird der 'Überschuss' hier in erster Linie am Mosfet. Also bei 3x3.5V = 10.5V; Drop (ist die Spannung die am Shunt-Widerstand abfällt): 0.6V; bleiben noch 0.9V 'übrig', die verbrät der Mosfet.

[Ragnar Roeck]

Zum Verständnis: Man verwendet eine KSQ um eben KEINEN Widerstand mehr benutzen zu müssen, da die KSQ diesen komplett ersetzt. Die ist quasi ein sich selbst regelnder Widerstand.

[Ingo]

@borax
Ich trau meinen Lötkünsten bzgl. Lochraster nicht besonders Bei einer 'fertigen' KSQ kann ich nahezu sicher sein
das die funktioniert

@Ragnar
Ich hab da eine Netzgerät 0-30V 0-1A regelbar. Meine bisherigen Versuche haben sich in der Form gestaltet, dass
ich 3,5 V eingestellt, 3 Leds in Reihe geschalten und anschliessend den Strom hochgedreht bis die LED die max.
Leuchtstärke erreicht hat.

Seltsamerweise zogen die LEDs nur 60mA zog egal wie ich den Strom aufgedreht habe. So kam ich auf die Idee
eine KSQ zu kaufen und auf die Idee dass da vielleicht ein Widerstand rein muss, der je nach Wert den benötigten
Strom von 700mA erzeugt. Die KSQ, so dachte ich, regelt dann den Stomschwankungen der LEDs aus.

Aber: Man wird alt wie 'ne Kuh und lernt immer noch was dazu!