Pendelleuchte mit Highpower-LED

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

polofreak
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Mo, 26.11.12, 18:02

Hallo zusammen,

Ich bin mal wieder an einer Pendelleuchte die über meinem Esszimmertisch (80x80cm Hochtisch) hängen soll. Ich weiß leider nicht genau was sich für diese Anwendung am besten eignen würde. Ich hab mal gestöbert und weiß nur ich will auf jeden fall eine warmweisse LED mit ca 2700K einsetzten. Allerdings hab ich gesehen, die haben so 10-12 watt, wo ich dann auch nicht mehr weiß, muss man die aktiv kühlen, wie sieht es aus wenn ich so eine LED in einen nach oben geschlossenen Betonkörper setze? Kann ich denn eigentlich einen groß genugen Alukörper einfach in den Beton mit einbetonieren?

Wäre echt dankbar für LED Technik Empfehlungen mit Helligkeit, Kühlung etc (wieviel Lumen brauche ich? ca 2 Chips)

Sowie Infos zur Kühlung etc.

Besten Dank!
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Handkalt
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Mo, 26.11.12, 21:10

Hallo Polofreak,

ich habe für einen Esstisch auch eine Pendelleuchte gebaut und dazu einen Baubericht geschrieben.

Verwendet habe ich genau eine High-Power SMD Leiste mit 16,8W und 950lm. Ich vemute, die satinierte Plexiglasplatte schluckt ca. 20% des Lichts. Mein Esstisch hat normale Höhe und ist 90x160cm groß. In dieser Umgebung ist mir die Leuchte auf voller Stufe zu hell. Ich betreibe sie praktisch immer auf geschätzt 70-80% heruntergedimmt. Man muss allerdings sagen, dass der Raum schon eine helle Grundbeleuchtung hat. Die Pendelleuchte wäre nicht zwingend notwendig, aber sie eliminiert einerseits Schatten und andererseits will ich es auf dem Tisch schon heller als im Raum haben. Möglicherweise wirkt die Farbtemperatur von 3500K auch subjektiv heller als 2700K bei gleichem Lichtstrom. Aber letztlich würde ich schätzen, wenn es ebenfalls eine Grundbeleuchtung gibt und Deine Leuchtenkonstruktion kaum Licht schluckt, müssten ca. ab der Hälfte meiner 960lm brauchbare Ergebnisse anfangen.

Eine Pendelleuchte mit Beton klingt für mich jetzt erst mal ungewöhnlich. Wie soll die denn aussehen? Auf die Idee, einen Kühlkörper einzubetonieren wäre ich sicher nicht gekommen. Aber zugegebenermaßen habe ich keine Ahnung, wie gut oder schlecht Beton die Wärme ableitet. Im Zweifelsfall gibt es natürlich Lösungen, die gar keine zusätzliche Kühlung benötigen (LumiFlex 30, MultiBar 49).

Wenn Du 10-12 Watt auf nur zwei Chips verteilen willst, sehe ich zwei Herausforderungen: die Kühlung ist kritisch und Du hast große Helligkeit auf kleinem Raum, d. H. es ist schwierig eine sichere/blendfreie Leuchte zu konstruieren.

-Handkalt.
Borax
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Di, 27.11.12, 09:06

eine warmweisse LED mit ca 2700K...die haben so 10-12 watt
Nein. Da gibt es durchaus auch andere:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -oxid.html
oder Smart-Array: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Chip ... weiss.html bzw. http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Chip ... weiss.html
Beton leitet Wärme gar nicht mal soo schlecht (ca. 2W /(m · K) - ist fast 100 mal besser als stehende Luft aber auch nur ein Hundertstel von Alu). So gesehen sollte das einbetonieren einer 'Alu-Wanne' gehen.
Ich würde auch eher mehr LEDs (oder eben Smart-Arrays) nehmen, das ist von der Wärmeverteilung besser und von der Effizienz her auch.
wieviel Lumen brauche ich
Woher sollen wir das wissen? Es gibt Leute, denen reicht eine 60W Glühbirne als Esszimmertischbeleuchtung aus (mit Schirm und Verlusten gibt das höchstens 500lm), andere Leute empfinden 200W Halogen (ca. 3000lm) noch als eher zu dunkel...
Wenn Du in der Mitte bleibst (ca. 1500 bis 2000 lm) dann könntest Du z.B. 2 mal das 10W Smart-Array nehmen: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Chip ... weiss.html und eine 350mA KSQ (die kann 2 davon treiben): http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... id-17.html (diese KSQ ist allerdings nicht dimmbar). Ob Deine Konstruktion für die Kühlung reicht, kann man aber nur abschätzen, wenn Du uns mehr Details (isb. Form und Größe) mitteilen würdest...
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Achim H
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Di, 27.11.12, 09:16

Mich würde mal interessieren, wie groß (breit x lang) und wie dick die Betonlampe werden soll.

Nur mal so als Hinweis:
Eine Gehweg-/Terassenplatte (50 x 50 x 5cm) wiegt 27 bis 30kg.

Wenn die runterkracht, bleibt vom Tisch nicht mehr allzuviel übrig.
polofreak
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Di, 27.11.12, 23:13

Vielen dank euch allen für eure Antworten, hab mich mal durch all eure Alibis geclickt und noch selbst ein wenig gestöbert. Wie die Konstruktion genau aussehen soll kann ich noch nicht sagen, ich hab gestern erste Giessversuche gemacht, aktuell denke ich, es werden wohl zwei Betonrundstangen werden mit einer Kreisrunden Schnittfläche von 2-3 cm und 50 cm lang. In die will ich direkt der Länge nach das Kabel einbetonieren, was gleichzeitig die Armierung ist. Da die Schnittfläche sehr klein ist denke ich kommen weder Smartarrays noch Lichtleisten in Frage (korrigiert mich wenn ich falsch liege) ich hab vielleicht an sowas gedacht je ein so eine LED auf einer Platine Pro Stab, welche wiederum auf einen Aluminiumblock (10x10x100mm) geklebt sind als Kühlkörper.
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... x10mm.html

Der Block wäre dann eben einbetoniert in der Hoffnung, dass mit das LED nicht so schnell aussteigt ;) hier ist jetzt die Hauptfrage, reicht die Kühlung aus?

Ausserdem noch die Frage wie betreibe ich die? Kann ich da einfach sowas hier kaufen ? http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -IP67.html
Mit der psu müsste ich die LEDs in Reihe schalten oder?

Tausend Dank!!
Borax
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Mi, 28.11.12, 09:14

...es werden wohl zwei Betonrundstangen werden mit einer Kreisrunden Schnittfläche von 2-3 cm und 50 cm lang...Da die Schnittfläche sehr klein ist denke ich kommen weder Smartarrays noch Lichtleisten in Frage (korrigiert mich wenn ich falsch liege)
Wo soll das Licht austreten? An der Kreisrunden Schnittfläche von 2-3 cm? In diesem Fall ist tatsächlich nur eine LED machbar.
Die CREE XM-L hat aber 3000K und nur eine Farbwiedergabe von 82. Und bei den eher schlechten Kühlbedingungen sollte man die höchstens mit 1A betreiben. Die Effizienz ist trotzdem sehr bescheiden... Besser wäre es in diesem Fall die Nichia NS9L383: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -oxid.html zu verwenden, mit etwa 500mA betreiben (gibt ~200lm) und halt ein paar mehr dieser Stäbe zu machen.
Das verlinkte Netzgerät kannst Du eigentlich nur in Verbindung mit einer Ultra-Low-Drop KSQ oder Vorwiderstand verwenden. Besser wäre es gleich eine passende 230V KSQ zu verwenden.
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Achim H
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Mi, 28.11.12, 09:15

Eine XM-L (möglicherweise noch maximal bestromt) dürfte dafür etwas viel Leistung sein. Die Wärme müsste den Beton erst in die Tiefe durchwandern, um auf eine ausreichend große Fläche zu kommen. Im Übergangsbereich dürfte es daher mächtig warm werden, sehr wahrscheinlich schon zu viel für die Led. Mit Ø3cm wirst Du wohl nicht hinkommen, mit Ø10cm sieht die Sache schon ganz anders aus. Aber das dürten dann schon wieder einige Kilos mehr sein.
polofreak
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Do, 29.11.12, 20:14

Ich denke, ich muss mich von viel Licht in einer winzigen Lampe verabschieden :) aber wie schaut es aus mit denen?
Triple Cree XP-E auf 700 mA (447lm)
Cree XM-L-T2 auf 1500 mA (400 lm)
Nichia H3 (85 RA) bei 400 mA (310 lm)

und welche PSU kann ich dafür verwenden?
DANKE
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Achim H
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Fr, 30.11.12, 00:31

So ganz abschreiben würde ich die Idee noch nicht.
Eventuell könnte es doch was werden, wenn man zum Beispiel so einen Kühlkörper einbetoniert:
Bild
Ø20 x 50mm

Das Alu leitet die Wärme schnell nach Innen, eine 5mm Schicht Beton außenrum (Gesamt Ø30mm) dürfte allerdings etwas zu schwach sein. 1cm dick darf die Schicht schon sein, mit 40mm Durchmesser hätte man eine ausreichende Stabilität. Die beiden Adern (Plus und Minus) klemmst Du außen zwischen 2 etwas breitere Rippen. Ein Loch durchbohren brauchst Du nicht.

1 m³ Beton (100 x 100 x 100cm = 1.000.000cm³) wiegt ca. 2400kg.

Je nach dem, wie lang (in cm) der Betonstab werden soll:
d = 4cm
r = d / 2
4cm / 2 = 2cm

Fläche = r x r x PI
2cm x 2cm x 3,1415926 = 12,57cm²

und das nur noch mit der Länge (in cm) multiplizieren.

2400kg x Ergebnis
--------------------- = Gewicht in kg
1.000.000

Und danach müsste man das erst einmal testen. Aus dem Stegreif kann ich Dir nicht sagen, ob das wärmetechnisch ausreichen könnte.
polofreak
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So, 02.12.12, 23:13

Hey Achim, der Kühlkörper sieht perfekt aus für das was ich machen will ... Wo finde ich den? Gibt es den hier im Shop? Meinst du mit so einem Kühlkörper könnte ich auch Richtung 1000 Lumen gehen?

Ich denke mit der Gewichtskalkulation hast du noch nen Fehler drin, denn wenn ich so nen Kühlkörper umgiesse ist ja viel Alu und relativ wenig Beton. Das Gewicht wird also noch geringer, da mache ich mir nicht so sorgen. Was mich eher bisschen stört, mein Beton wird zu "perfekt" die Fläche ist perfekt homogen ohne Bläschen und nichts, das gefällt mir nicht so, ist bisschen langweilig.
Hab jetzt eine neue Versuchsreihe gestartet mit trockenerem Beton, schnell geschüttet und nicht bewegt danach in der Hoffnung. Dass die Bläschen dann nicht raus gehen uns etwas Struktur geben.

Wenn das passt will ich die Elektronik dazu kaufen.

Danke für deine Tips
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Achim H
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So, 02.12.12, 23:31

Den Kühlkörper gibt es nebenan (Shop zum roten Forum). Darauf verlinken darf ich leider nicht (Konkurrent). Den Shop findest Du aber, wenn Du per Google nach dem Produkt suchst: LT-0888.

Wie hoch Du die Led bestromen kannst, weiß ich nicht. Das musst Du selber herausfinden.

Was das Gewicht angeht.
Es macht hier keinen großen Unterschied, ob die Betonstange anschließend 18kg wiegt (nur als Beispiel) oder nur 17,5kg.
Zum Aufhängen brauchst Du eine Kette oder ein einbetoniertes Moniereisen oder eine ähnliche Vorrichtung.
polofreak
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Mo, 10.12.12, 11:29

Hey Achim,

vielen Dank für deinen Input, ich bin wieder einen Schritt weiter, ich habe jetzt mal einen Betonstab ausgelegt der mich auf rund 2kg kommt in dem man locker den Kühlkörper einbauen könnte.
Ich will mir jetzt mal mögliche LEDs kaufen, auf den Kühlkörper kleben und schauen wie sie die Temperatur entwickelt.
Ich würde eigentlich gerne die hier nehmen oder die hier.
Welche denkst du passt besser zu meinem Vorhaben?

Ich kann die LED doch einfach an ein variables Netzteil hängen und langsam den Strom hoch fahren oder?

Vielen Dank schon im Voraus
Borax
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Mo, 10.12.12, 12:26

Welche denkst du passt besser zu meinem Vorhaben?
Wenn Du sie mechanisch unter kriegts, dann die Nichia. Mehr als 150mA sind aber mit ziemlicher Sicherheit nicht drin.
Ich kann die LED doch einfach an ein variables Netzteil hängen und langsam den Strom hoch fahren oder?
Ja. Aber wie willst Du das Temperaturmonitoring machen?
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Achim H
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Mo, 10.12.12, 12:29

Welche denkst du passt besser zu meinem Vorhaben?
Die Leds, die Du dir vorher ausgesucht hattest (6 Beiträge höher), waren im Leistungsbereich bis max. 10 Watt.
Und diese Wärme wird der Kühlkörper auch transportieren können.
Bild
Fischer Elektronik SK 585

Die Leds, die Du jetzt ausgesucht hast, haben eine maximale Leistungen bis 24 Watt und dafür ist der KK einfach nicht ausgelegt. - Das kannst Du vergessen.
polofreak
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Mo, 10.12.12, 14:33

Die Nichia würde jetzt auf diesen KK nicht passen, aber da wo Achim den LT-0888 gefunden hat gibt es auch KKs mit 50mm Durchmesser und einem Rth bei 50mm tiefe von 1,5K/W

Ich glaube ich starte jetzt meinen Versuch wie folgt: Ich kaufe mir die Nichia und besagten KK klebe sie LED auf den KK und bestrome sie mit einer variablen Konstantstromquelle in verschiedenen Stufen.
Das Temperaturmonitoring würde ich vermutlich mit einem IR-Temperaturfühler machen, in regelmässigen Abständen auf der Vorderseite sowie auf der Rückseite des KK messen und schauen wie warm es dort ist.
Oder wo misst man das am geschicktesten? Laut Datenblatt ist die Operating temperature 40-100°C aber wo gemessen? Wenn ich den IR Mitten auf den Leuchtpunkt richte, dann ist da doch sicher deutlich heisser oder?
@Achim: ja die anderen waren um die 10W, aber die Nichia bei 320mA ist auch um die 10W, ich hab aber ne bessere Effizienz und könne ggf sogar noch höher bestromen wenn es sein muss, deshalb der Wandel ;)
Borax
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Mo, 10.12.12, 15:06

Wichtig ist eigentlich nur die Junction Temperatur. Diese kann man auch (indirekt) messen. Ist aber leider nicht soo einfach:
viewtopic.php?f=31&t=12079
Ansonsten gibt es bei vielen LEDs auch einen 'Messpunkt' dessen Wärmewiderstand zur Junction Temperatur entweder zu vernachlässigen ist oder mind. bekannt ist (dann kann man die Junction Temperatur errechnen). So auch bei der Nichia. Siehe Datenblatt: http://www.leds.de/out/media/65812.pdf Seite 15. Der Wärmewiderstand zwischen diesem Messpunkt und der Junction Temperatur (typ. 1.8K/W) steht auf Seite 1 des Datenblatts.
Zum Messen an diesem Punkt müsstest aber einen sehr kleinen Oberflächentemperatursensor haben. Also z.B. einen SMD Temperatursensor mit Wärmeleitkleber dort befestigen und damit die Temperatur messen.
polofreak
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Mo, 10.12.12, 19:39

uff OK ich Naivchen dachte ich messe da einfach mit einem Infrarot Temperaturmessgerät und gut (geht das nicht?) ... :/

hab ich das mit dem Silizium Temperatursensor richtig verstanden? Ich bestrome den Sensor mit <10mA und Messe den Widerstandsabfall im Sensor und daraus ergibt sich dann meine Temperatur? Wenn ja muss ich mal schauen ob ich < 10mA bestromen kann ... ist ja nicht gerade viel strom :/

DANKE
Borax
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Di, 11.12.12, 09:00

ich messe da einfach mit einem Infrarot Temperaturmessgerät und gut (geht das nicht?)
Eher nicht. Du kannst die 'Gesamttemperatur' des Beton-Stabes damit recht gut messen, aber nicht die Temperatur der LED. Aus zwei Gründen: Erstens wird das Infrarot Temperaturmessgerät von der LED 'geblendet', zweitens ist es nicht so eng fokussiert, dass man damit wirklich die Temperatur der LED separat von Rest messen könnte.
Ich bestrome den Sensor mit <10mA und Messe den Widerstand..
Es reicht auch ein normales Digitalmultimeter im Ohm-Bereich. Das misst mit weniger als 10mA :)
Wichtig sind auch extra dünne Leitungen zum Sensor. Weil die führen auch Wärme ab. Ich habe auch so was schon verwendet und den Sensor mit 0.1mm Kupferlackdraht angeschlossen. Geht recht gut. Aber Vorsicht: Das Zeug ist so dünn, dass es bei der geringsten Belastung abreißt.
polofreak
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Di, 11.12.12, 09:34

Borax hat geschrieben:Es reicht auch ein normales Digitalmultimeter im Ohm-Bereich. Das misst mit weniger als 10mA :)
Sprich ich klebe den Sensor auf und löte zwei winzige Kabel dran welche in mein Multimeter gehen? Das ist ja doch nicht so komplex wie ich dachte :)

DANKE
Borax
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Di, 11.12.12, 09:48

Ja. Die Temperatur kannst Du dann dem Datenblatt des Temperatursensors entnehmen. Da gibt es eine Tabelle mit Ohm vs. Temperatur ;)
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Di, 11.12.12, 10:24

perfekt danke, ich mach vielleicht dennoch den Vergleichsversuch mit Wärmebildkamera ;) (fürs nächste mal)
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Sa, 02.02.13, 15:47

Hi zusammen,

es ist wieder eine Weile vergangen und ich bin wieder einiges schlauer :)

Ich musste fest stellen was mir hier eigentlich alles schon gesagt wurde:
- Temperatur messen ist nicht so einfach
- man braucht als spot über dem Esstisch nicht zwingend 1680lm :/
- die Kühlung der LED funktioniert mit dem Kühlkörper auch nicht wirklich
ält die
Also riesen schwenk ich mach alles anders :D Je Leuchte gehe ich jetzt auf 290lm mit der LED und würde die KSQ mit in die Leuchte eingiessen, so dass nur ein Kabel raus geht welches direkt angeschlossen werden kann ans Stromnetz.

Meint ihr die 10V die die LED bei 350mA zieht hält die KSQ aus? (Laut Angaben max. 10V) und hält die KSQ das thermisch aus wenn die in Beton vergossen ist?

Danke mal wieder im Voraus
Borax
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Mo, 04.02.13, 12:24

Meint ihr die 10V die die LED bei 350mA zieht hält die KSQ aus
Ja.
und hält die KSQ das thermisch aus wenn die in Beton vergossen ist?
Nein. Gerade von diesen kleinen KSQs sind schon einige 'thermisch gestorben'.
polofreak
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Di, 05.02.13, 22:10

Hey Borax,

vielen Dank, allerdings wirft das meinen Plan mal wieder durcheinander :)

wie kann ich denn sonst mit einem möglich kompakten Netzteil / KSQ zwei dieser LEDs die ich im letzten Post hatte bestromen?

tausend Dank
Borax
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Di, 05.02.13, 22:33

mit einem möglich kompakten Netzteil
Noch kleinere sind mir nicht bekannt. Und wenn die nicht in Beton eingegossen werden, würden sie ja auch gehen (natürlich für jede LED eins). Besser wäre so eins: http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... 0-DIM.html (Maße: 108mm x 53mm x 33mm) oder http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -oxid.html (Maße: 68,5x22x54mm) ist allerdings ein Stecker-Netzteil. Bei der Konkurrenz gäbe es noch dieses: LT-1279 (darf ich hier nicht verlinken, aber Google findet es sofort, Maße: 110 x 40 x 23 mm). Alle diese KSQs können zwei Nichia-NS9L153AM-H3 versorgen (in Serienschaltung).
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