Matrix: mindestens 20% weniger Licht

Haben Sie produktspezifische Fragen ?

Moderator: T.Hoffmann

werters_echte
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So, 29.05.11, 20:04

Euch kann mans aber auch nicht Recht machen. :)

Achim H. beschwert sich, weil er durch Spannung nicht übertromen kann/will und CRI 93+ will gerne die Möglichkeit haben dreimal so viel Strom draufzupacken wie das Modul spezifiziert wurde. Da ist mir klar, warum wir immer erst informiert werden, wenn die Entwicklungen abgeschlossen sind, wenn schon bei zwei Leuten so unterschiedliche Meinungen rauskommen.

Und ich bin die Nummer drei: ich finde es genauso richtig wie C-Hoffmann das gesagt hat, die neue LED drauf, 2€ (gerne auch ein bisschen mehr :) ) im Preis runter.
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Mo, 30.05.11, 08:15

Hast Du meine Begründung nicht vollständig gelesen?

Durch die Unterbestromung <50% steigt der Wirkungsgrad recht stark an. Das fiele mit den nur marginal günstigeren, aber dann auf fast 100% laufenden LEDs weg, es würde also DEUTLICH DUNKLER und der Wirkungsgrad würde gleichzeitig ebenfalls DEUTLICH ABNEHMEN --- ob das Ding dann noch so attraktiv wäre?

IMHO ganz sicher nicht, da machen es lächerliche 2€ pro Stück dann auch nicht mehr aus wenn man dabei auf Wirkungsgrad *UND* Helligkeit verzichten müsste!

Willst Du das wirklich? Am Anschlag betriebene LEDs mit schlechtem Wirkungsgrad bekommt man bei jedem Billigheimer, ich fände es sehr schade, wenn dieses Produkt auch zu so einem Low-Cost-Auf-Teufel-Komm-Raus-Kram werden würde :-(
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Mo, 30.05.11, 08:44

Achim H hat geschrieben:
C.Hoffmann hat geschrieben:Da wir die LED ohnehin "unterstromen", könnten wir auch statt der NSSL die baugleiche NESL verwenden. Das würde zu keiner optischen Verändung führen und sich auch nicht nennenswert auf die Lebensdauer auswirken (diese ist rein temperaturabhängig). Der Chip ist etwas kleiner und kann daher nicht so stark bestromt werden...
Die NESL157A-H3 verträgt 40mA (ein Datenblatt ist noch nicht verfügbar), bringt dafür aber auch nur 11,5 Lumen. Bei 9 Leds auf 1 Matrix wäre das maximal 103,5 Lumen. Und wenn diese Led noch unterbestromt werden soll, dann kommt ja gar nichts mehr raus. Für 1000 Lumen (und 1000 Lumen sind nicht viel) müsste man schon 10 Matritzen kaufen. Selbst wenn der Preis um 1,50 EUR oder 2 EUR je Matrix fallen würde, wäre das immer noch zu teuer.

An 12V angeschlossen würde die Matrix mit diesen Leds (Strom: 3 x 0,04A = 0,12A) genau 1,44W verbrauchen. Die Effizienz würde dann bei 71,875 Lumen/W liegen.

Wärmemanagement hin oder her, aber so wird das nichts.
Hast Du denn auch mit dem i.d.R. offenbar von Nichia gelieferten _schlechtesten_ Binning gerechnet und den Wirkungsgradrückgang bei Temperaturerhöhung berücksichtigt?

Denn ungefähr Die von Dir ausgerechneten 71 lm/W hat doch die warmweiße Matrix bisher gerade mal erreicht, erst reacht nach den überarbeiteten Daten --- mit LEDs, die auf knapp unter 50% laufen! (Helligkeits-Rank P8, der schlechteste)

Da kann ich nicht glauben, dass es mit LEDs, die auf 85% ihres max. ulässigen Strom nicht deulich schlechter wird. Und nochmal: sowohl der WIRKUNGSGRAD als auch die HELLIGKEIT werden geringer! Wollt ihr das wirklich?

@C.Hoffmann: Da ihr gerade aus Lebenserwartungserwägungen den Strom der 150mA-LEDs weiter reduziert habt:
Man sollte auch bedenken, dass sich beim Verwenden simpler Vorwiderstände auch die Temperatur Strombeeinflussend auswirkt! Bei auf 71 mA betriebenen LEDs, die 150 mA abkönnen ist das nicht weiter wild.
Aber bei 60mA-LEDs, die auf 50 mA betrieben werden?
Beispiel -4mV/°C sind bei 70°C Temperaturerhöhung (da geringerer Strom bisher muss man 90°C ansetzen) schon 0,28V --- da es 3 LEDs sind 0,84V.
==> Bei 3V pro LED @ 25°C und 3V am 60-Ohm-Vorwiderständ flössen 50 mA. Bei 70°C mehr wären es aber 63 mA(!) Ergo: keine ausreichende Reserve vorhanden!

(Es wird nicht ganz so übel sein, erstens weiß man nicht, ob es -4mV/°C sind, Nichia gibt das nicht an!!! Das müsste man ausmessen, wüsste dann aber auch nicht, ob sich das produktionsbedingt nicht irgendwann mal ändert... und außerdem erzwingt der steigende Strom ja auch eine leicht höhere Vorwärtsspannung, was dann wiederum zu eben doch nicht ganz so starkt steigendem Strom führt)

IMHO wäre die LED mit halber Leistung nur dann sinnvoll, wenn auch der Preis auf die Hälfte + 0,50€ Platinenkosten fällt.

Das Produkt wird sonst einfach unattraktiv, IMHO. Ihr kämt irgendwo bei 50 lm/W* raus und das mit 70 lm* pro 3x3-Element --- das könnt ihr doch nicht wirklich wollen!?!?!

*) Es sei denn es würde ausschließlich das beste Ranking verwendet, die Realität sieht aber ganz offensichtlich eher so aus, dass es fast nur das schlechteste von Nichia geliefert gibt.

Und ihr als Händler riskiert außerdem mehr Garantiefälle als nötig.
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Achim H
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Mo, 30.05.11, 11:25

Hast Du denn auch mit dem i.d.R. offenbar von Nichia gelieferten _schlechtesten_ Binning gerechnet und den Wirkungsgradrückgang bei Temperaturerhöhung berücksichtigt?
Nein, hatte ich nicht. Ich bin vom theoretischen Maximum ausgegangen.
Mit 50mA bestromt würde aus einer Matrix (bestückt mit 9 NESL) aber auch nur 11,5 Lumen x 120% x 9 Leds = 124 Lumen heraus kommen. Das wären dann nur noch (bestenfalls) 70% von den vormals 180 Lumen.

Ich kann hier nur für mich sprechen: mit 180 Lumen war die Matrix interessant. Wenn da nur noch ein Spielzeuglicht heraus kommt (egal ob das jetzt 70% oder 80% seines ursprünglichen Output sind), dann ist dieses Produkt uninteressant. Selbst preisreduziert. So günstig könnt Ihr die Matrix gar nicht verkaufen, damit diese wieder interessant wird.
es würde also DEUTLICH DUNKLER
Davon rede ich doch die ganze Zeit.
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Mo, 30.05.11, 11:47

2 Stühle, eine Meinung :wink:

Mit der fest eingeplanten Änderung des ein wenig geringeren Stroms wirst Du sicher leben können, der Wirkungsgrad steigt weiter, auch wenn die Helligkeit minimal sinkt.

ABER die weitere, vom Chef vorsichtig in den Raum geworfene, Änderung sehe ich extrem negativ:
Bei den "kleinen/schwachen" LEDs, die nur max. 60 mA dürfen wäre das aber nicht so, da Du mit den theoretischen Maximalwerten gerechnet hast, wird man in der Realität wohl ca. 40% abziehen müssen (schlechtester Rank, Effizienzrückgang durch Erwärmung und durch betreiben am Limit 85..100%, je nach sich ergebender Temperatur)

Man hätte dann vermutlich REALE armselige 42 bis 50 lm/W ... Bah! Das wird von jeder ESL getoppt und z.T. sogar von High-Tech-Halogenlampen.
Und die absolute Helligkeit wäre vermutlich im Bereich 62 bis 70 lm pro 3x3-Element. ...

Dass das wirklich so übel sein würde, sieht man an den Eigenschaften der bestehenden Matrix:
Und die -40% sind realistisch, da Du ja vom theoretischen Maximum ausgegangen bist: die derzeitigen LEDs haben im besten Rank bei 25°C max. 30,3 lm, im schlechtesten Fall min. 18,0 lm. 30,3 lm eniger 40% sind 18,18 lm.
Derzeit liegt die REALE Effizienz ziemlich genau dort, eben 40% unter dem THEORETISCHEN Maximum, da a) schlechtester Rank (P8) und b) die LEDs ja nicht 25°C, sondern 75 bis 115°C haben. (die Temperatur wird ja bald ein wenig entschärft)

@ Lumitronix: tut euch und uns einen Gefallen und bleibt bei den derzeit verwendeten LEDs!


Das mit dem Preis sehe ich zwar ähnlich, dennoch wird es Anwendungen geben, wo sowas wie die Matrix notwendig ist --- LED-Panels z.B.

Ansaonsten ist die Matrix in lm/€ auch jetzt schon mehr als 4x so teuer wie z.B. die XM-L ... aber es ist eben auch eine ganz andere Produktgattung, auch wenn aus beidem Licht herauskommt.

Diesen Preis kann man sich (und ich tue das auch z.T.) aber durch spendieren von mehr Kühlfläche und verringern der Vorwiderstände auf ein Kopensations-Minimum + betreiben mit KSQ schonmal um Faktor 2 verbessern --- dennoch überlege ich bei dem so künstlich verbesserten Preis-/Leistungsverhältnis aber IMMER NOCH, ob ich weitere kaufen möchte (siehe lm/€ anderer LEDs wie der XM-L).

Wenn die Möglichkeit der Stromerhöhunh wegfiele, würde ich nicht mehr überlegen, ich würde definitv nicht mehr kaufen! Auch nicht Für 2€ weniger, erst ab 50% des Preises würde ich wieder zu überlegen anfangen.
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Mo, 30.05.11, 12:24

Mit der fest eingeplanten Änderung des ein wenig geringeren Stroms wirst Du sicher leben können, der Wirkungsgrad steigt weiter, auch wenn die Helligkeit minimal sinkt.
Damit muss ich aber nicht leben. Da nehme ich lieber ein anderes Produkt. Zum Beispiel die schon auf der 1. Seite beschriebenen 8 Stück MX3 auf Streifenplatinen (752 Lumen @ 350mA bei 3000k und Ra = 80).

Ich werde mir noch ein paar der alten Matritzen (die mit 180 Lumen) als Reserve für meine Lampe kaufen und dann hat es sich ausgematrixt.
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P.Sparenborg
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Mo, 30.05.11, 14:03

Die technische Überarbeitung der Matrix war notwendig, da die von uns gewünschte Lebensdauer sich aufgrund der Erhitzung bei der bisherigen technischen Ausführung nicht sicherstellen ließ. Bei den bisherigen technischen Daten war nach etwa 15.000 Stunden mit einer Resthelligkeit von 70% zu rechnen wenn diese unter ungünstigen Bedingungen betrieben wird(mit diesen muss man aber leider häufig rechnen). Jetzt ist nach etwa 45.000 Stunden mit einer Resthelligkeit von 70% zu rechnen(unter gleichen Bedingungen). Wir haben das Produkt also faktisch stark verbessert sofern es einem nicht auf die maximale Helligkeit über einen kurzen Zeitraum ankommt. Der Preis je Lumen über einen längeren Zeitraum(>30.000 Stunden) ist dadurch gesunken. Der Preis pro Lumen über kürzere Zeiträume ist faktisch tatsächlich höher. Das lässt sich in der aktuellen Variante aber wenn vom Kunden gewünscht leicht über eine Nachregelung der Spannung wieder ändern.

Was die Lebensdauer angeht: Die Angabe von 10.000 Stunden je 10°C Chiptemperatur hat sich ja nicht einfach irgendjemand ausgedacht. Es handelt sich dabei um einen Daumen Wert, der je nach LED variiert, aber dennoch ein guter Wert zu groben Abschätzung darstellt. Bei der auf der Matrix verwendeten LED ist folgender exakter Wert von Nichia angegeben:
120°C: 12.500 Stunden
110°C: 18.000 Stunden
100°C: 27.500 Stunden
90°C: 40.000 Stunden


Die Lebensdauer der 157 LED wird fast ausschließlich von der Temperatur bestimmt. Der Chip Typ(H,E,S,F) hat auf die Temperatur einen Einfluss, dieser ist aber aufgrund der geringen Leistung relativ gering(ca. 5°C Unterschied zwischen E und S Chip.

Wenn es einem auf die maximale Helligkeit ankommt und diese noch ins Verhätlniss zum Preis setzt wird man sich niemals für eine Lösung entscheiden können, welche eine Vielzahl einzelner LEDs verwendet. Das Lumen/Euro Verhältniss wird bei steigendem Lumen Output aus einer einzelnen LED(oder einem einzelnen COB mit vielen Chips) immer günstiger. Dieser Effekt besteht bei allen Herstellern und kann bis auf wenige Ausnahmen sehr konsistent über alle LED Typen hinweg beobachtet werden. Der preisliche Vorteil hoher Lumen Packages direkt vom Hersteller wird allerdings durch den häufig ungleich höheren Aufwand diese zu kühlen zumindestens zum Teil wieder zunichte gemacht. Dennoch: Wenn es einem auf ein besonders günstiges Verhältniss von Lumen zu Euro ankommt wird man sich tendenziell immer für einzelne LEDs mit hoher Leuchtdichte und hoher Gesamtleistung entscheiden müssen.

Bzgl. des Vorschlages die Matrix auf den E-Chip umzustellen: Für jeden Kunden der die Matrix bei Spezifikation betreibt stellt die Umstellung einen erheblichen preislichen Vorteil und keinen merklichen technischen Nachteil dar.
NSSL157AT-H3 typischer Output:
80mA: 22 Lumen
50mA: 0,64* 23,5 Lumen = 15,04 Lumen

NESL157AT-H3 typischer Output:
40mA: 11,5 Lumen
50mA: 1,2* 12,3 Lumen = 14,76 Lumen

Der Unterschied des Lichtstromes in Höhe von ca. 1,9% ist für keine übliche Anwendung maßgeblich.
Der Grund ist sehr einfach: Die Technik in allen LEDs ist vollkommen identisch! Lediglich die Chipgröße unterscheidet sich. Somit gibt es nur einen einzigen Einflussfaktor auf die Helligkeit der LED(bei sonst gleichen Bedingungen): Der Wärmewiderstand.
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Mo, 30.05.11, 14:26

Wenn es einem auf ein besonders günstiges Verhältniss von Lumen zu Euro ankommt wird man sich tendenziell immer für einzelne LEDs mit hoher Leuchtdichte und hoher Gesamtleistung entscheiden müssen.
Das ist wohl eine 'Konstante' :) Prominentes Beispiel:
Cree-CXA2011-warmweiss
In der Übersicht hat diese LED mit Abstand die meisten Lumen pro Euro (warmweiss!). Ich hoffe der Wärmewiderstand ist wirklich so klein wie im Datenblatt angegeben (0.4°C/W). Aber das werde ich die nächsten Tage nachmessen. Auch für die Matrix. Dann kann ich ja mal nachmessen welche Junction Temperatur bei der Matrix im 'Standardbetrieb' (horizontal frei schwebend aufgehängt, LEDs nach unten bei ca. 30° Umgebungstemperatur an genau 12V) erreicht wird.
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Achim H
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Mo, 30.05.11, 16:19

P.Sparenborg hat geschrieben:Die technische Überarbeitung der Matrix war notwendig, da die von uns gewünschte Lebensdauer sich aufgrund der Erhitzung bei der bisherigen technischen Ausführung nicht sicherstellen ließ.
Unter einer technischen Überarbeitung würde ich sowas wie ein neues Layout für die Matrix verstehen. Vorher hatte diese doch quasi nur über die Leiterbahnen gekühlt. Kein bißchen Kühlfläche auf der Ober- oder Unterseite der Platine. Ist also kein Wunder, wenn die Leds ihre Betriebswärme nicht los werden. Hartpapier ist ein schlechter Wärmeleiter (0,2W/m*k). Viel Kupfer hatten doch nur die Spannungspotentiale.

Kupfer hat ca. 300W/m*k = ca. 1500mal besser als Hartpapier.

Statt den Strom zu senken, wäre erst einmal ein neues Layout fällig gewesen. Die Leiterbahnen hätte ihr ruhig 5mm breit machen können (oder noch breiter), dann wäre immer noch genügend Fläche übrig geblieben, um Plus und Minus dazwischen durch zu führen.
NESL157AT-H3 typischer Output:
40mA: 11,5 Lumen
50mA: 1,2* 12,3 Lumen = 14,76 Lumen
Bei 50mA sind es ca. 1,2-fach des typ. Output. Woher hast Du die 12,3 Lumen?

Edit: Falscher Zitateur (die falsche Person benannt)
Zuletzt geändert von Achim H am Di, 31.05.11, 03:53, insgesamt 1-mal geändert.
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C.Hoffmann
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Mo, 30.05.11, 18:08

Die Leiterbahnen hätte ihr 5mm breit machen können
Sehe ich ähnlich. Die Tests hierzu laufen bereits.

Auf der Vorderseite ist Plus und auf der Rückseite Minus. Zwischen diesen großen Flächen sind relativ kleine Flächen die den Strom zu den LEDs leiten. Die Aufteilung dieser Art ist sinnvoll, da die Platine sonst nicht so hohe Ströme aushalten könnte. Wir haben geplant die Leiterbahnen zu verbreitern, sofern sich der Stromfluss der übrigen Fläche dadurch nicht verschlechtert.
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Achim H
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Di, 31.05.11, 03:39

Ich meinte eigentlich die Leiterbahnbreite zwischen den Leds und dem Widerstand. Also viel Kupfer an der Oberfläche, damit die wärmeproduzierenden Bauteile ihre Wärme schnell und großflächig an die Umgebungsluft abgeben können.

Der maximale Strom durch die Spannungspotentiale braucht nicht mehr als 5A betragen, weil die Superfluxverbinder auch nur für 5A ausgelegt sind. Bei Mehrfacheinspeisung würde sich der Strom entsprechend auf mehrere Platinen aufteilen. Die Mittellage sollte nur zum Durchleiten von Spannung und Strom genutzt werden.

Stehendes Kupfer von Durchkontaktierungen erreichen dicht gepackt Wärmeableitfähigkeiten von bis zu 30W/m-k. Mit ein paar Durchkontaktierungen mehr kann man somit Wärme auch auf die Unterseite der Platine leiten und damit die Gesamt-Kühloberfläche vergrößern.

Mal nur so als Orientierungshilfe (Idee)
(Bitte nicht auf die Bauteilegröße achten. Ich habe einfach welche in 0805 genommen.):
matrix_layschem.png
Die ganze Mittellage habt Ihr frei zum Durchleiten der Versorgungsspannung + alles was um die Flächen der Leds an Ober- und Unterseite noch frei ist.
Kühlfläche in meinem Beispiel (je Led, Ober- und Unterseite zusammen): 144mm². Ist zwar auch nicht übermäßig viel, aber doch schon mehr als nur die Leiterbahnenbreite.

Die Kühlflächen wird man noch etwas anpassen müssen, da die Kontakte für die Einspeisung der Versorgungsspannung noch nicht eingezeichnet sind. Etwas Arbeit sollt Ihr ja auch noch haben. :wink:
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Di, 31.05.11, 07:17

Wegen der Lumenangabe bei der NESL157A: Hier habe ich ausversehen zwei verschiedene Werte angegeben. Das ist natürlich falsch. Der aktuelle Produktionsoutput liegt bei typisch etwa 12,3 Lumen.

Was weitere Verbesserungen anbelangt: Ich habe bereits eine Reihe weiterer Ideen in der Umsetzung. Was am Ende tatsächlich klappt und verfügbar wird kann ich bislang nicht einschätzen. Aber es ist durchaus damit zu rechnen, dass es hier noch verbesserte Produktvarianten geben könnte :)
Leider ist es nicht immer ganz so leicht Produkte auf so grundlegende Art zu verbessern(wie z.B. die Leiterplatte zu verändern). In unserem konkreten Fall würde die Änderung der Leiterplatte Kosten in Höhe von ca. 15.000 Euro verursachen. Das geht leider schlicht und einfach nicht. Warum die Kosten so hoch sind kann ich nicht öffentlich vorrechnen(ein paar Betriebsgeheimnisse gibt es auch bei uns). Aber so viel sei gesagt: Um einen vernünftigen Preis für dieses Produkt zu erreichen müssen wir leider sehr große Stückzahlen fertigen.
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Di, 31.05.11, 08:13

Achim H hat geschrieben:
Mit der fest eingeplanten Änderung des ein wenig geringeren Stroms wirst Du sicher leben können, der Wirkungsgrad steigt weiter, auch wenn die Helligkeit minimal sinkt.
Damit muss ich aber nicht leben. Da nehme ich lieber ein anderes Produkt. Zum Beispiel die schon auf der 1. Seite beschriebenen 8 Stück MX3 auf Streifenplatinen (752 Lumen @ 350mA bei 3000k und Ra = 80).

Ich werde mir noch ein paar der alten Matritzen (die mit 180 Lumen) als Reserve für meine Lampe kaufen und dann hat es sich ausgematrixt.
Bedenke aber, dass die Änderung der Daten a) durch ehrlichere/genauere Daten zustandekommt, nicht nur durch verringerten Strom, welcher wie C. Hoffmann schon schrieb, die Helligkeit nur unwesentlich reduziert (das sehe ich genauso, kann allerdings den neuen Strom nur vermuten, schätze 60 mA pro Strang statt 71 mA)

Und bedenke b) dass die warmweiße Matrix sehr schöne 2700K mit CRI 85+ hat, während die Cree MX3 vermutlich nur CRI 70+, bestenfalls 80+ (ich weiß es gerade nicht muss ich zugeben) und 300K erreicht.

Und bedenke c) dass die "Roten" vermutlich nur die 25°C-Werte hochgerechnet und (wie Lumitronix aber bei der Matrix offenbar zuerst auch) den Temperaturanstieg völlig ignoriert haben könnten.

Ich würde die Lumenangabge des Konkurrenzprodukts nicht einfach so als gegeben hinnehmen, das mache ich nie und bei der Matrix und vielen anderen Produkten hat sich ja gezeigt, dass das überkritsch-sein bei den Helligkeitsangaben auch durchaus notwendig ist.

Davon ab sind das zwei verschiedene Produkte. ...
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Di, 31.05.11, 08:20

P.Sparenborg hat geschrieben:Bzgl. des Vorschlages die Matrix auf den E-Chip umzustellen: Für jeden Kunden der die Matrix bei Spezifikation betreibt stellt die Umstellung einen erheblichen preislichen Vorteil und keinen merklichen technischen Nachteil dar.
[Berechnungen entfernt]
Der Unterschied des Lichtstromes in Höhe von ca. 1,9% ist für keine übliche Anwendung maßgeblich.
Sind die LEDs mit dem schwächreren Chip wirklich derart viel effizienter?

Gehen wir mal von 50% und 100% Strom aus (es ist in beiden Fällen etwas weniger) --- bei so ziemliche JEDER LED ist es doch so, dass beim Stromänderung von 50% auf 100%, also 2x soviel Strom nur 1,6-1,7x soviel Helligkeit rauskommt.

Die von die berechneten 1,9% weniger Helligkeit würden aber voraussetzen, dass sich bei 2fachem Strom eine 1,962fache Helligkeit ergibt.

Probiert das ganze mal aus, ich denke ich werde leider recht behalten.

Außerdem warnt mich bitte, sobald die Umstellung auf die billigere LED erfolgt, Stromerhöung bei Nutzung von zusätzlicher Kühlfläche ist dann ja nicht mehr drin. :(
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Di, 31.05.11, 11:45

Also nach den Erklärungen und die nun richtigen Werte von ca. 77lm/W unter realen Bedingungen finde ich die Matrix nun auch wieder in Ordnung. Billiger geht immer, das ist klar, aber ich denke auch ein gutes Produkt dafür zu bekommen.
Ich werde es in den nächsten Monaten sehen.
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Di, 31.05.11, 12:02

Wenn man es noch günstiger machen will, minnt man 3 oder 4 der bisherigen LEDs auf gleicher Fläche und betreibt sie bei ca. 140 mA.
Da dürfte dann ein 60-66%% niedrigerer Preis drin sein.
Das fände ich am besten: ordentlich gespart, entspannte Temperaturverhältnisse für lange Lebensdauer und ein äußerst attraktiver Verkauspreis von 2,90€ ... 3,50€.

15.000€ Einmalkosten sind allerdings schon 'ne Hausnummer, das kann doch nicht für die Platine allein sein, das klingt schon eher nach einem Pauschalpreis für Entwicklung + Platinenherstellungskosten + Einrichtung der Fertigungslinie + Logistik/Bauteilebestellungen + Endkontrolle als Komplettpaket bei einem externen Dienstleister.
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Di, 31.05.11, 12:18

Die schwächeren Chips sind nicht an sich effizienter. In allen Varianten ist immer der Gleiche Chip, nur in anderer Größe drin. Bei Gleichem Strom hätten daher auch alle Chips exakt die Gleiche Helligkeit, wenn da nicht der Wärmewiderstand wäre. Dieser ist bei den kleineren Chips naturgemäß viel höher. Das führt zu einer höheren Erhitzung des Chips. Die Erhitzung des Chips generell ist der wesentliche Einflussfaktor auf die Effizienz des Chips. Je heißer er wird, desto geringer ist die Effizienz.

Aus diesen Faktoren ergibt sich der Zusammenhang:
Geringerer Betriebsstrom = Geringere Chiptemperatur = Höhere Effizienz(Daher sind die LEDs mit geringerer Leistung effizienter, die Chips haben einfach eine geringere Temperatur, da die Angabe immer bei Ta= 25°C erfolgt!)

Eine Einschränkung ist aber natürlich zu machen: Die kleineren Chips sind nur sehr begrenzt strombelastbar. Würde man aufgrund der vorherigen Aussage versuchen einen H Chip mit 200mA zu betreiben weil man der Meinung ist diesen gut kühlen zu können wird sicher wegen der zu hohen Strombelastung dennoch kurzfristig ein Defekt auftreten.

Ja: Bei höherem Strom je LED sinken die Kosten je Lumen im Prinzip natürlich stark! Aber wir haben die Matrix bewusst so konzipiert. Wir möchten nicht wenige LEDs mit hoher Helligkeit. Dann geht der Sinn der Matrix verloren, denn dann kann man auch gleich Power LEDs nehmen. Die sind im Lumen/Euro Verhältniss so oder so besser. Und nein wir nutzen keinen externen Dienstleister. Aber wenn wir ein Produkt auf den Markt bringen, dann fangen wir nicht mit einer Produktion von 50 Stück an... Wenn wir aufgrund von Änderungen fertige Materialien wegschmeißen müssen, dann entstehen entsprechend hohe Kosten.
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Di, 31.05.11, 15:49

Die Erhitzung des Chips generell ist der wesentliche Einflussfaktor auf die Effizienz des Chips.
Ganz so eindeutig kann man das wohl nicht sagen...
Hier wurden Messungen bei verschiedenen Strömen und unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt, um den Einfluss dieser beiden Größen (möglichst unabhängig voneinander) zu bestimmen. So wie sich das liest (ich kann natürlich die 'Korrektheit' dieses Artikel nicht prüfen), scheint der Effizienzverlust durch das Betreiben bei nicht 'optimalem' Strom größer zu sein, als derjenige der Temperatur:
https://lirias.kuleuven.be/bitstream/12 ... 009_AK.pdf
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Di, 31.05.11, 16:51

:?: :?: :?:
P.Sparenborg hat geschrieben:Die schwächeren Chips sind nicht an sich effizienter. In allen Varianten ist immer der Gleiche Chip, nur in anderer Größe drin. Bei Gleichem Strom hätten daher auch alle Chips exakt die Gleiche Helligkeit, wenn da nicht der Wärmewiderstand wäre. Dieser ist bei den kleineren Chips naturgemäß viel höher. Das führt zu einer höheren Erhitzung des Chips. Die Erhitzung des Chips generell ist der wesentliche Einflussfaktor auf die Effizienz des Chips. Je heißer er wird, desto geringer ist die Effizienz.
Mit Verlaub, aber das halte ich für Quatsch!
Dieser Effekt kommt selbstverständlich noch DAZU, aber GANZ WESENTLICH ist er nicht! Wesentlich ist, dass LEDs bei geringerer Stromdichte numal ERHEBLICH effizienter sind. Ich bekomme mehr und mehr das Gefühl, dass das ihr das ignorieren wollt oder es nicht wisst, beides kann ich mir allerdings nicht wirklich vorstellen :wink:

Vergleicht doch mal die Effizienz einer XM-L bei 350 mA und bei 3000 mA --- und denkt daran, dass Cree BEIDE Angaben bei einer Chip-Temperatur von 25°C macht!
Und bedenkt, dass auch ihr eure Effizienz- und Helligkeitsmessungen für die Angaben im Shop i.d.R. (zumindest bisher) bei 25°C und einem ca. 20-25 ms kurzen Strompuls durchgeführt habt. (Was denn auch der Grund ist, warum ich nicht müde werde zu betonen, dass man von diesen Angaben noch locker 20% abziehen muss, um die Praxisrelevante Helligkeit zu bekommen, wenn man ein schlechteres Binning erwischt sogar noch mehr)

Genauso ist es auch mit der Rajin Superflux und *ALLEN* *ANDEREN* LEDs, also auch der auf der Matrix verwendeten.

Nochmal: der von Dir beschriebene Effekt der geringeren Effizienz durch höhere Temperatur aufgrund schlechterem Wärmeübergang bei kleineren LED-Chips aufgrund deren kleinerer Fläche KOMMT NOCH DAZU!

Probiert es einfach aus, ihr werdet sehen, dass ich hier zu 99,99% Recht haben werde... Wenn ihr dennoch die LED wechseln sollte gebt wie gesagt bitte Deutlich bescheid (am besten mit dem Hinweis "jetzt mit günstigerer LED" direkt auf der Produktseite.

Ich begreife nicht, wieso dieser Effekt offenbar ignoriert wird. Wenn man den kennt und ihr dürftet den kennen, dann kann man doch nicht wirklich glauben, dass eine mit 90-100% bestromte LEDs nur 1,9% weniger effizient ist, als eine mit 35-50% bestromte. ...
Man kann es doch bei ausnahmslos ALLEN LEDs schon an der Übersichtsseite erkennen... Und wie gesagt: das gilt IMMER bei 25°C am Chip, wenn ihr das nicht geändert habt bei euren Messungen genauso wie bei denen der LED-Hersteller (die neueren bei 85°C bemessenen Cree-LEDs mal ausgenommen, aber da sind dann auch die Helligkeiten bei den geringeren Strömen ebenfalls bei 85°C gemessen, so dass die Effizienz-Werte einer bestimmten LED bei verschiedenen Strömen wieder genauso direkt vergleichbar sind, ist ja egal ob die eine immer bei 25° und die andere immer bei 85°C gemessen wurde --- nur wenn man verschiedene LEDs vergleicht muss man umrechnen)
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Di, 31.05.11, 19:17

Mit Verlaub, aber das halte ich für Quatsch!
Du solltest vielleicht nich ganz so schnell mit einem Urteil bei Hand sein, denn wir verstehen auch ein bisschen was von unserem Handwerk. Ich finde wir haben die selbe Sachlichkeit verdient, wie wir sie auch euch entgegenbringen.

Paul möchte gleich noch Stellung dazu nehmen, deshalb mach ichs mal nicht so ausführlich. Anbei die Werte aus den Datenblättern. Ich habe die beiden Graphen mal zum Vergleich übereinander gelegt. Die violette Grafik ist die NESL und die schwarze ist die NSSL.
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Achim H
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Di, 31.05.11, 19:20

P.Sparenborg hat geschrieben:In unserem konkreten Fall würde die Änderung der Leiterplatte Kosten in Höhe von ca. 15.000 Euro verursachen.
Sorry, aber diese Kosten kann ich irgendwie nicht nachvollziehen.
Der Preis für 1dm² Platinen bleibt der Gleiche, auch wenn das Layout des Kupfer geändert würde. Wenn sich die Position/Lage der Bauteile nicht ändert, würden auch keine neuen Kosten an einem Bestückungsautomat entstehen. Möglicherweise bezahlt Ihr einen Platinen-Hersteller nach Einzelleistungen, wo zum Beispiel das Erstellen von Durchkontaktieren (MiKro-Vias: bohren, galv. verkupfern, usw.) ebenfalls einzeln bezahlt werden muss. Gute Platinenfirmen haben Preise 'Allinklusive'. Da ist es egal, ob eine Platine nur 5 Löcher oder 500 Löcher hat. Ich denke mal, die 15.000 Euro werden für was anderes drauf gehen, was absolut nichts mit der Platinenherstellung zu tun hat. Für was die 15.000 Euro effektiv gebraucht werden, will ich nicht wissen.

Was die Effizienz angeht.
Die alte Matrix hatte eine von 75lm/W. Die neue hat gerade einmal 2lm/W mehr, allerdings ist die Leistungsaufnahme geringer, sodass die Matrix effektiv vielleicht 3 lm/W mehr produzieren würde. Für läppische 3lm/W würde ich gar keinen Aufstand machen, neue Platinen in Auftrag zu geben oder neue Leds zu bestellen. Behaltet die NSSL157A und betreibt diese einfach mit weniger Strom. Also einfach den Vorwiderstand etwas vergrößern.

Ein anderer Vorwiderstand hätte einen Vorteil (für mich):
einen 2. Widerstand drauf löten und den Strom wieder auf 66mA einstellen.

Noch einfacher wäre es, wenn die Matritzen in 2 Leistungklassen angeboten würde.
Für Dumpfbacken, die thermische Probleme haben und bei Platten ab 4x4 gibt es die Matritzen mit 50mA je Strang, alles was da drunter liegt (1x1, 2x2, 3x3, 1x12) bekommt die alte Version mit 200mA Gesamtstromaufnahme (je Matrix).

Die NESL157A ist je 1x1 Matrix knapp 50 Lumen dunkler als die NSSL157A bei 66,67mA je Led. 180 Lumen oder nur noch knapp 130 Lumen ist ein himmelweiter Unterschied. Und je mehr Matritzen verwendet werden, desto gravierender wird das. Den Helligkeitsunterschied wird man deutlich sehen können.
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P.Sparenborg
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Di, 31.05.11, 20:05

Ich habe mich hier sicherlich zu einseitig und vor Allem zu pauschal ausgedrückt. Das ist richtig. Die von mir getroffenen Aussagen lassen sich keineswegs auf jede beliebige LED übertragen und natürlich ist es richtig, dass es einen starken Zusammenhang zwischen der Stromdichte und der Effizienz gibt. Dieser kommt dazu, das ist natürlich richtig.

Meine Aussagen sind davon aber im Grunde nicht berührt, denn bei dem beschriebenen Fall ist der Zusammenhang zwischen Stromdichte und Effizienz im Vergleich zu dem von mir als relevant dargestellten Zusammenhang zwischen Temperatur und Effizienz viel relevanter. Der Zusammenhang zwischen Stromdichte und Effizienz ist wie man leicht in jeder Kurve die dies betrifft sehen kann nicht linear. In bestimmten Bereichen kann eine Verdopplung des Stroms einen Rückgang der Effizienz um 15% in anderen um viel weniger bedeuten, wenn man in niedrige Strombereiche geht haben wir auch schon eine Zunahme der Effizienz gemessen. Das sieht man gerade an der zum Vergleich herangezogenen XML LED sehr gut(Nicht die Zunahme, sondern den nicht linearen Zusammenhang). Der Zusammenhang ist weder linear, noch für jeden Chip gleich. Im vorliegenden Fall ist der Zusammenhang so gering, dass er als irrelevant betrachtet werden kann.

Der Grund ist einfach: Die Chipgröße des S-Chip beträgt bei Weitem nicht das doppelte des E Chips. So wird der Zusammenhang zwischen Stromdichte und Effizienz noch weiter verringert.

Leider liegen keine Daten von Nichia zum Zusammenhang zwischen Stromdichte und Effizienz vor. Wenn man sich aber das Datenblatt anschaut wird deutlich, dass eine Erhöhung der Temperatur um 75°C eine Verringerung der Effizienz um 19% bewirken. Gleichzeitig(direkt daneben) kann man nun den Einfluss des Stroms auf die Effizienz anschauen, den Strom von 20 auf 100mA anzuheben bewirkt eine Reduzierung der Effizienz um 14%. Da die Temperatur der LED nun wesentlich von der Leistung der LED abhängt(es wird ja leider nicht nur Licht produziert) ist es sicherlich leicht verständlich, dass die Reduzierung der Effizienz um 14% im Wesentlichen auf die höhere Temperatur zurückzuführen ist. Leider sind die exakten Messbedingungen und die tatsächlich Erwärmung des Chips bei einer Erhöhung von 20 auf 100mA nicht ersichtlich. Diese wird mit Sicherheit nicht der rechnerischen Erwärmung entsprechen, da zum einen nur kurz gemessen wird und zum anderen die Rechnung aufgrund des unbekannten Testaufbaus auch unmöglich wird. Dennoch wird man mir sicherlich zustimmen müssen, dass die Reduzierung der Effizienz bei einer Erhöhung des Stroms von 20 auf 100mA in diesem Fall sicherlich weit unter 14% aufgrund der höheren Stromdichte betragen wird. Nun erhöhen wir den Strom nur um 20% und nicht um 500%, die Reduzierung der Effizienz liegt selbst unter Vernachlässigung der Temperatur in diesem Bereich bei unter 2% aufgrund der Stromdichte selbst wenn ich vollkommen unrecht mit allem vorgesagten hätte!

Da das Ganze nun doch recht komplex ist können wir vielleicht zusammenfassen, dass die Einwände vollkommen richtig ist, dass die Stromdichte einen Einfluss auf die Effizienz hat. Ich hoffe Ihr seid durch meine Ausführung einig mit mir, dass diese aber in unserem Fall sehr viel geringer als der Einfluss der Temperatur auf die Effizienz ist. Selbst wenn nicht: Die maximale Reduzierung der Effizienz könnte unter Berücksichtigung aller Faktoren hier nur insgesamt knapp über 3% betragen! Ist das als relevant zu betrachten?

Und ganz zum Schluss: Anscheinend machen wir hier was falsch. Wir sind äußerst offen was die Kommunikation von Daten angeht. Wir beziehen unsere Community in die Veränderung von Produkten ein und nehmen uns sogar Stunden Zeit um fachlich versierte Kommentare abzugeben. Dennoch erhalten wir leider teils erheblich negative Resonanz bei der ich manchmal das Gefühl habe, dass mir unterstellt wird ich wollte euch bewusst hinters Licht führen. Würden wir uns die Mühe einer solchen Diskussion machen, wenn das der Plan ist?

@Achim: Wie ich schon sagte. Die Kosten kommen aufgrund der Produktionsmenge zustande. Wenn wir einmal produzieren, dann produzieren wir(wie in diesem Fall) durchaus gleich mal Platinen für 15.000 Euro. Das hat leider eine gewisse Inflexibilität zur Folge was Änderungen angeht. Wir sind leider keine kleine Bastelstube mehr... Entwicklungsprozesse kosten bei uns mittlerweile richtig Geld und amortisieren sich nur über Masse. Wir haben an der Matrix übrigens ca. 12 Monate entwickelt bis sie fertig war und bis sie überhaupt veröffentlicht wurde 8 Revisionen durchgemacht von denen mehrere auch in "Testmengen" von je 5000 Sück produziert wurden und nie verkauft werden konnten.
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Di, 31.05.11, 20:38

Sorry, wenn ich vielleicht ein wenig unfreundlich gewirkt habe.

Ich wusste nicht, dass der Einfluss der Stromdichte bei entweder Nichia oder evtl. einfach bei LEDs einer so geringen Leistungsklasse doch derart wenig Einfluss hat/haben kann.

Das liegt sicher auch daran, dass der S-Chip weit weniger als die 2fache Fläche hat, auch das wusste ich nicht. (Dann sollte dieser aber auch nur marginal teurer sein...)

Und nein, auch wenn man sich versehentlich mal auf den Schlips tritt: ihr macht ganz sicher nichts falsch, wenn ihr die User mit einbezieht und auch ihr bekommt ja hin und wieder neue Anregungen und nützliche Ideen dadurch.

Bei wirklich nur 3% weniger Effizienz wäre ein Ändern der LED wirklich nicht tragisch, auch wenn mein Lieblings-Feature (Strom bei verdreifachter Kühlfläche auf 75-80% der 150 mA pro 3er-Strang erhöhen) damit leider wegfiele. Bei Preisreduzierung auf 50-60% fände ich das aber sogar wieder gut, aber nur 2€ weniger... das ist für euch wirtschaftlich sicher sinnvoll und auch notwendig, aber zumindest für mich persönlich verliert die Matrix damit deutlich an Attraktivität, aber damit muss ich dann leben. :-/
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Freut mich, dass das jetzt doch noch so konstruktiv geworden ist.

Vielleicht sollte ich auch noch klarstellen: Wir haben von uns aus bisher noch keine Änderung der LED-Type bewirkt und werden dies auch nicht zwangsläufig tun. Es war erstmal nur ein Vorschlag, der den Preis um immerhin knapp 20% reduziert hätte und meines Erachtens zu keinen nennenswerten Nachteilen führen würde. Ich bin davon ausgegangen, dass das im Sinne des Kunden ist (für uns ist das kein finanzieller Vorteil). Wenn keiner eine Preisreduzierung mit o.g. Nebeneffekt wünscht, werden wir das wahrscheinlich auch erstmal zurückstellen.
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Wenn es nach mir gehen würde (ich weiß: nach mir geht es aber nicht), dann wäre die NSSL157A mit nur 50mA bestromt doch die bessere Wahl:

- zum Einen, weil nur der Widerstand geändert werden müsste,
- zum Anderen, weil diese Led deutlich mehr (100mA) Spielraum hat. Die Led könnte höher bestromt werden und dazu muss nur der Widerstand angepasst (ein 2. Widerstand drauf gelötet werden) oder eine etwas höhere Spannung angelegt werden. Bei der NESL157A geht das alles nicht, da diese schon kurz vor dem zulässigen Maximum betrieben wird (bzw. werden soll).
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