Konstantstromquelle mit HP LEDs

HeLLd00r · Mi, 03.02.16, 10:07

Guten Morgen,

ich bin bei der Planung eines neuen Projektes darauf gestoßen, dass ich für HP LEDs lieber eine Konstantstromquelle verwenden sollte als eine Spannungsquelle. Der Grund dafür erschließt sich mir, die Schaltung dahinter allerdings nicht, da ich bisher nur den Umgang mit Spannungsquellen kannte.

Ich habe mir folgende LEDs rausgesucht:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... itter.html
Davon möchte ich gerne insgesamt rund 60 Stück verbauen, aufgeteilt in drei "Stränge" a 20 Stück.

Die LEDs möchte ich gerne bei 1000mA betreiben, dazu habe ich mir folgende Stromquelle rausgesucht:
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Stromqu ... 539e49cfc9
Bei maximaler Eingangsspannung (36V DC) hat diese eine Ausgangsspannung von 30V DC. Stimmt das so?

Da die LEDs bei 1000mA Eingangsstrom eine Spannung von 3,2 V benötigen, kann ich also mit einer Quelle 9 LEDs (=28,8 V) betreiben. Ich könnte würde also pro Strang nur 18 LEDs verbauen und dann jeweils 9 LEDs in Reihe schalten. Stimmt die Rechnung so, kann ich die LEDs einfach in Reihe und die Stromquellen parallel schalten und müssen die übrigen 1,2 V von einem Widerstand oder ähnlichem aufgefangen werden, oder "verpuffen" die einfach?

Jeder Reihenschaltung braucht damit 28,8 W bzw. jeder Strang 57,6 W. Mit welchem Netzteil könnte ich also die drei Stränge betreiben und wie sind diese untereinander zu verschalten?

Die Fragen sind orange markiert, danke für eure Hilfe!

Achim H · Mi, 03.02.16, 12:02

Die LEDs möchte ich gerne bei 1000mA betreiben, dazu habe ich mir folgende Stromquelle rausgesucht:
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Stromqu ... 539e49cfc9
Bei maximaler Eingangsspannung (36V DC) hat diese eine Ausgangsspannung von 30V DC. Stimmt das so?

Ja.

Da die LEDs bei 1000mA Eingangsstrom eine Spannung von 3,2 V benötigen, kann ich also mit einer Quelle 9 LEDs (=28,8 V) betreiben. Ich könnte würde also pro Strang nur 18 LEDs verbauen und dann jeweils 9 LEDs in Reihe schalten. Stimmt die Rechnung so, kann ich die LEDs einfach in Reihe und die Stromquellen parallel schalten und müssen die übrigen 1,2 V von einem Widerstand oder ähnlichem aufgefangen werden, oder "verpuffen" die einfach?

Die Led-Vorwärtsspannung ist nur ein Beispiel eines Testmuster, damit man den Ausgangsspannungsbereich einer Konstantstromquelle grob berechnen kann. Real kann der Wert kleiner oder größer als angegeben sein.

Die ausgerechnete 1,2V überschüssige Spannung werden von der Konstantstromquelle (KSQ) nicht verheizt oder vernichtet, sondern umgeformt. Mit Betriebswärme ist die Vorwärtsspannung aller Leds in Reihe etwas niedriger als im kalten Zustand. Die KSQ liefert immer soviel Spannung, wie die angehängten Leds beim jeweiligen Strom benötigen würden. Ein Vorwiderstand wird nicht benötigt.

Falls mehr als 9 Leds in Reihe geschaltet werden sollen, wäre die LDD-HW passend.
Diese verträgt Eingangsspannungen bis 56V bei einer max. Ausgangsspannung von bis zu 52V.

Jeder Reihenschaltung braucht damit 28,8 W bzw. jeder Strang 57,6 W. Mit welchem Netzteil könnte ich also die drei Stränge betreiben und wie sind diese untereinander zu verschalten?

Die Reihenschaltung ist die Summe aller Led-Vorwärtsspannungen beim angegeben Strom. Wie bereits oben angedeutet kann die reale Vorwärtsspannung einer Led kleiner oder größer als angegeben sein. Die Summe der Vorwärtsspannungen ist somit nur ein ungefährer Wert.
ca. 3,2V x 9 Leds x 1000mA = ca. 28,8W.
Mit Betriebswärme (die von Dir ausgesuchte Cree Led hat einen negativen Temperaturkoeffizienten von -2,3mV/°C --> siehe Seite 2 im Datenblatt) ist die Summe der Vorwärtsspannungen geringer.

Ein Strang wäre 2 KSQ parallel + deren angehängte Leds.
Wieviel Strom die KSQ maximal aufnimmt kannst Du im Datenblatt zur KSQ nachlesen: siehe Input. Beachte die Fußnote (Note 3).

LDD-1000LW Fußnote 3: Testkondition = 36V, Full Load = 0,99A.
LDD-1000HW Fußnote 3: Testkondition = 48V, Full Load = 0,9A. Full Load (14 Leds a 3V = 42V) hättest Du aber nicht, wenn dort nur 10 Leds in Reihe angeschlossen würden. Dafür reicht auch ein 42V Netzgerät (falls verfügbar), alternativ ein 48V Netzgerät. Siehe hierzu auch den Graph auf der letzten Seite des Datenblattes nach: 10 Leds x 3,2V = 32V --> schau bei 11 Leds in Fig-4 nach.

2x LDD-1000LW (2x 9 Leds + 2 KSQ): 2 x 36V x 0,99A / 0,96 [96% Wirkungsgrad] = ca. 74,25W.
2x LDD-1000HW (2x 10 Leds + 2 KSQ): 2 x 48V x 0,9A / 0,96 [96% Wirkungsgrad] / 14 Leds x 11 Leds = ca. 70,71W.

Ungefähre Leistung für 3 Stränge a 2 Stück LDD-1000LW:
78,25W x 3 = 234,75W.
Das Netzgerät muss 36V liefern.
Geeignetes Netzgerät (Link zu Elpro): Meanwell HLG-240H-36A

Ungefähre Leistung für 3 Stränge a 2 Stück LDD-1000HW:
70,71W x 3 = 212,13W.
Das Netzgerät muss 48V liefern.
Geeignetes Netzgerät (Link zu Elpro): Meanwell HLG-240H-48A.

Alternative (jedoch nur max. 900mA, erspart Dir alle Niedervolt-Konstantstromquellen): 3 Stück Meanwell LCM-60.

Hinweis:
die Led verträgt bei ausreichender Kühlung max. 1000mA. Die KSQ könnte aber 1050mA liefern. Dieser Strom ist für die Led zu hoch und darf nicht eingestellt werden. Der Ausgangsspannungsbereich @ 1050mA würde auch nicht für 20 Leds in Reihe reichen.
900mA dürfen eingestellt werden. Der Ausgangsspannungsbereich @ 900mA reicht für 20 Leds in Reihe.

Borax · Mi, 03.02.16, 12:09

Achim war schneller...

Die LEDs möchte ich gerne bei 1000mA betreiben

Kann ich nicht empfehlen. Das ist die absolute Grenzleistung dieser LEDs. Sprich der Strom bei dem sie mit idealer Kühlung (!) gerade so überleben.

Bei maximaler Eingangsspannung (36V DC) hat diese eine Ausgangsspannung von 30V DC. Stimmt das so?

Ja.

Stimmt die Rechnung so, kann ich die LEDs einfach in Reihe und die Stromquellen parallel schalten und müssen die übrigen 1,2 V von einem Widerstand oder ähnlichem aufgefangen werden, oder "verpuffen" die einfach?

Stimmt so. Die übrigen 1,2 V verpuffen nicht, sondern die KSQ zieht am Eingang ein klein wenig weniger Strom (also nicht 1000ma sondern vielleicht 980mA).

Mit welchem Netzteil könnte ich also die drei Stränge betreiben und wie sind diese untereinander zu verschalten

Netzteil mit 36V und mind. 3A. Z.B.: https://www.elpro.org/de/120-watt-ip67- ... h-36b.html
Aber:

Davon möchte ich gerne insgesamt rund 60 Stück verbauen, aufgeteilt in drei "Stränge" a 20 Stück.

Wie Du ja schon bemerkt hast, reicht eine solche KSQ nur für 9 LEDs. 3 Stränge sind dann nur 27 LEDs und keine 60...
Meine Empfehlung wäre aber eine ganz andere... Je ein Netzteil mit 700mA was für bis zu 12 LEDs in Reihe reicht.
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Stromqu ... 700mA.html

HeLLd00r · Do, 18.02.16, 06:56

Moin,
Vielen Dank für die schnelle Hilfe!
Ich habe mir jetzt etwas leicht anderes überlegt, da ich sehr leistungsstarke LEDs zu einem guten Preis bekommen habe und möchte jetzt mein Setup nochmal von euch validieren lassen, damit diese nicht zu schaden kommen. Wäre sehr nett, wenn sich einer kurz die Zeit nimmt

Die LEDs benötigen bei 1050mA ca 2,95V. Der maximale Strom liegt bei 3A, also viel Luft nach oben.

Diese möchte ich gerne an einer KSQ mit Eingangsspannung 230V AC betreiben. Dazu habe ich mit zwei verschiedene ausgesucht:

1) 2x http://reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/MW ... D-60-1050B

Theoretisch müsste diese für jeweils 18 LEDs in einer einfachen Reihenschaltung reichen, hat aber nur einen Wirkungsgrad von 87%. Bedeutet das, dass weniger Spannung an den LEDs ankommt?

2) 1x http://m.reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/ ... 20H-C1050A

An diese würde ich 36 LEDs in Reihe schalten. Nur ist sie ein wenig überdimensioniert, was geschieht mit der von den LEDs nicht verbrauchten Leistung?

Und noch eine kleine Frage: welchen Lötzinn könnt ihr empfehlen?

Schöne grüße!

Achim H · Do, 18.02.16, 08:39

1) 2x http://reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/MW ... D-60-1050B

Theoretisch müsste diese für jeweils 18 LEDs in einer einfachen Reihenschaltung reichen, hat aber nur einen Wirkungsgrad von 87%. Bedeutet das, dass weniger Spannung an den LEDs ankommt?

Nein.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie effektiv die 230V Netzspannung in einen Konstantstrom umgewandelt wird.

Bei einer max. Ausgangsspannung von 54V würde die Leistung bei
54V x 1,05A = 56,7W liegen.

Die PCD-60-1050B muss aber 56,7W / 0,87 [entspricht den 87% Wirkungsgrad] = 65,17W dafür aufwenden.

Die max. Ausgangsspannung reicht für
54V / ca. 2,95V = 18,3... --> abgerundet (halbe Leds gibt es nicht) = 18 Leds.

2) 1x http://m.reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/ ... 20H-C1050A

An diese würde ich 36 LEDs in Reihe schalten. Nur ist sie ein wenig überdimensioniert, was geschieht mit der von den LEDs nicht verbrauchten Leistung?

Was ein Netzgerät maximal leisten kann ist nicht gleichbedeutend mit dem, was es auch leisten wird.
Werden weniger Leds in Reihe angeschlossen, leistet die KSQ auch weniger.

Bei 36 Leds mit je ca. 2,95V Vorwärtsspannung beträgt die Leistung nur ca.
36 x 2,95V x 1,05A = 111,51W.

Aufgewendet werden (die KSQ hat einen Wirkungsgrad von 94%):
111,51W / 0,94 = 118,62W.

Und noch eine kleine Frage: welchen Lötzinn könnt ihr empfehlen?

Die RoHS-Konformität besagt, dass nur gewerbliche Hersteller bleifrei löten müssen. Für Privat darfst Du weiterhin bleihaltiges Lötzinn verwenden. Die von Dir gelöteten Sachen dürfen allerdings nicht verkauft werden (verkaufen = gewerblich).
Ich verwende (Link zu Reichelt) LÖTZINN 32-0,525 :: Halogenfreier Lötdraht, 250g Rolle, 0,5mm, SN60.

HeLLd00r · Do, 18.02.16, 10:09

Wow, super schnelle Antwort! Vielen Dank

Was genau bedeutet eigentlich AC Dimmen? Kann ich also die Eingangsspannung runterregeln und damit die Helligkeit regeln? Eine Regelung wäre schon interessant, gibt es beim anderen eine Möglichkeit die Helligkeit zu steuern? Über PWM oder ähnliches?

Habe noch ein ähnliches gefunden, worin liegt dabei der Unterschied zum zweiten? Immerhin um einiges günstiger: http://m.reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/ ... C-150-1050

Ist bei dem Lötzinn das Flussmittel gleich integriert?

Vielen Dank!

Achim H · Do, 18.02.16, 13:17

Was genau bedeutet eigentlich AC Dimmen?

Das bedeutet, dass dieses Gerät mit einem Glühlampendimmer gedimmt werden kann.

Kann ich also die Eingangsspannung runterregeln und damit die Helligkeit regeln?

Die Eingangsspannung (die 230V Netzspannung) wird in der Phase an- oder abgeschnitten. Die Höhe der Netzspannung bleibt dabei immer bei 230V.

Link zu Wikipedia: Phasenanschnitt

Die Elektronik in der Konstantstromquelle macht daraus einen in der Höhe variablen Konstantstrom (abhängig vom Phasenan-/-abschnitt).

Eine Regelung wäre schon interessant, gibt es beim anderen eine Möglichkeit die Helligkeit zu steuern? Über PWM oder ähnliches?

Beim LPC-150-1050 kann nicht gedimmt, somit der Strom nicht geändert werden. Diese KSQ liefert zu allen Zeiten konstante 1050mA.

Oder meintest Du das HLG-120-C1050A?
Diese KSQ hat ein Poti direkt am Gerät, wo der Strom eingestellt werden kann (525 - 1050mA). Es ist jedoch nicht dimmbar.

Alternatives Gerät:
Link zu TME*: HLG-120-C1050B (dimmbar per Poti (100k), 1-10V Steuerspannung oder 10V PWM).
* TME verkauft auch an Privat. Alle Preise zuzüglich 19% MwSt. + Versandkosten.

Habe noch ein ähnliches gefunden, worin liegt dabei der Unterschied zum zweiten? Immerhin um einiges günstiger: http://m.reichelt.de/Treiber-fuer-LEDs/ ... C-150-1050

Diese KSQ kann weder gedimmt noch eingestellt werden. Es liefert stets 1050mA Konstantstrom.

Ist bei dem Lötzinn das Flussmittel gleich integriert?

Hast Du die Produktbeschreibung nicht gelesen?

Zitat 1 Satz (relevante Information: rot + fett): "Flussmittelgefüllter, halogenfrei aktivierter Weichlötdraht."

oscar · Do, 18.02.16, 23:45

Achim H hat geschrieben:Die Eingangsspannung (die 230V Netzspannung) wird in der Phase an- oder abgeschnitten. Die Höhe der Netzspannung bleibt dabei immer bei 230V.

Link zu Wikipedia: Phasenanschnitt

Nein, sie wird kleiner: https://de.wikipedia.org/wiki/Phasenans ... r_Spannung

Achim H · Do, 18.02.16, 23:56

Ok, sie wird kleiner.
Die Höhe der Spannung hat aber keinerlei Auswirkungen auf eine KSQ (Meanwell PCD-60-1050B), die für Spannungen von 90 bis 277V AC ausgelegt ist.
Die Dimm-Informationen befinden sich im Phasenan-/-abschnitt.