Eigenbaustehlampe

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

meiland
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Mi, 11.11.20, 20:17

Hallo,
ich beabsichtige einen Halogendeckenfluter mit R7S 300W durch eine komplette Holzlampe zu ersetzen.
Mir ist klar, dass ich diese Lichtmenge kaum durch LEDs ersetzen kann.
Mei Ansatz:
Der Strahler besteht aus Holz mit einem Innendurchmesser von 260mm.
Darauf möchte ich 44 LED MiniMatrix-Segmente, warmweiß, 24V anordnen.
44 x 0,48 W/Seg. = 21 W
Strahlerschüssel-260-44 v8.jpg
Strahlerschüssel-260-44 v8.jpg (88.93 KiB) 1524 mal betrachtet
Schnittbild
1. Kann man damit annähernd(50%) die Halogenlampe ersetzen oder ist das völlig abwegig ?

2. Kann man die MiniMatrix direkt auf Holz schrauben oder besser ein hinterlüftetes Alublech verwenden ?
In der Beschreibung steht, dass keine Kühlung erforderlich ist.

3. Muss über den LEDs eine Glas- oder Plexiglasplatte angeordnet werden? Es ist denkbar, dass man versehentlich mit den Fingern darauf kommt.

Schaltnetzteil: wird im Lampenholzfuß untergebracht.
Leistung mind. 21 W,
dimmbar
sollte möbelzugelassen sein, mit max. Bauhöhe 25 mm.(ggf. bis 30mm)
Der Dimmer wird im senkrechten Teil untergebracht. Er muss möglichst klein sein. Am besten ein einfaches Dreh-Potentiometer.
Ich als Laie nehme an das wäre eine 1-10V Steuerung ?

4. Welches Schaltnetzteil von lumitronix wäre geeignet ?
Entweder mit Anschlussmöglichkeit des Dimmers oder einfach zum Anordnen des Dimmers zwischen Schaltnetzteil und LEDs.
In div. Onlineshops wird verschiedenes angeboten, ist aber für mich recht unübersichtlich.

Könnt Ihr mir bei meinen vielen Fragen helfen ?
Vielen Dank im Voraus.
Gruß Frank
Borax
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Do, 12.11.20, 13:10

Hallo Frank,
welcome on board!

Besser ein hinterlüftetes Alublech. Holz ist einfach eher ein Wärmeisolator. Die Angabe keine Kühlung erforderlich bezieht sich auf mindestens eine 'normale' Luftkühlung, nicht auf Einbau in eine wärmeisolierte Kammer. Glas oder Plexiglasplatte ist nicht unbedingt nötig. Mal mit den Fingern drauf kommen ist nicht soo schlimm. Ständig sollte das aber nicht der Fall sein. Dann besser doch Platte (mit Abstand!)
Mit 44 LED MiniMatrix-Segmenten kommst Du auf etwa 3000 lm. Eine 300W Halogenbirne dürfte etwa 6000lm haben. Du bekommst also ca. die Hälfte der Helligkeit. Sollte passen.
Netztteil: https://www.leds.de/meanwell-lpf-25d-24 ... 95166.html
Kannst Du mit einem einfachen 100K Poti dimmen. Ist allerdings etwas größer: 15 cm x 4 cm x 3 cm
Andere Möglichkeit: https://www.leds.de/self-sld30-24vl-e-2 ... 34585.html
Dann brauchst Du einen AC -Dimmer (z.B. Schnurdimmer im Anschlusskabel siehe: viewtopic.php?p=206058#p206058)
dieterr
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Fr, 13.11.20, 18:33

Also 300W R7s durch LED zu ersetzen ist nicht unmöglich, dazu gab es hier ja schon einiges. Stichwort Deckenfluter.

Ein ähnliches Problem mit mangelhafter Kühlung hatte ich hier: viewtopic.php?f=28&t=23192&p=213818&hil ... te#p213818
meiland
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Sa, 14.11.20, 18:56

Borax hat geschrieben:
Do, 12.11.20, 13:10
...
Danke für die schnelle Anwort. Das hört sich schon mal gut an.

Leider beträgt die Leistung je MiniMatrixsegment nur 0,48 W bzw. 56 lm - schade.
Ich würde gern die Anzahl auf meiner Kreisfläche erhöhen.
Hat schon mal jemand versucht von einzelnen MiniMatrixsegmenten die Ecken abzuschneiden ??? Ich meine nur wenige (2-3) mm ?

Als Netzteil werde ich das Meanwell LPF-40D-24 verwenden. Mit der Einbauhöhe von 32 mm muss ich klar kommen.
Zum Dimmen ein kleines einbaubares Drehpotentiometer(100KOhm).
Weiß jemand, welche Leistung das Poti haben muss, sicher wenig aber wieviel mind. ?

Zum Hinweis von dieterr
Kühlung:
Die MiniMatrix liegen direkt auf einem Aluminiumbleich auf. Das Blech hat zum darunterliegenden Holz 5mm Abstand. Reicht das ?

Gruß Frank
Borax
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Sa, 14.11.20, 21:30

Also unter diesem Link: https://www.leds.de/led-minimatrix-warm ... 52705.html steht 68 lumen pro Segment. 68x44 gibt 2992 lm. Abscheiden würde ich da eher nichts. 5mm ist recht wenig Abstand. Hat das Holz ein paar Löcher für Kühlluft, dann wäre das ok. Das Poti braucht quasi keine Leistung. 1V bei 10 KOhm (10%) gibt 0.1mA also 0.1mW.
meiland
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So, 15.11.20, 07:57

Borax hat geschrieben:
Sa, 14.11.20, 21:30
Also unter diesem Link: https://www.leds.de/led-minimatrix-warm ... 52705.html steht 68 lumen pro Segment.
Ja, in der Artikelbeschreibung zur warmweißen MiniMatrix steht 68 lm.
Im Datenblatt allerdings steht bei weiß 68 lm und bei warmweiß 56 lm. Mir würde es gefallen, wenn warmweiß auch 68lm hätte. Irgendwie ist etwas nicht korrekt oder ich hab's falsch verstanden ?

Den Abstand des Alubleches zum Holz werde ich auf 10 bis 20 mm erhöhen. Das Blech ist eine geschlossene Fläche von ca 240mm Durchmesser, rundherum geöffnet.
Borax hat geschrieben:
Sa, 14.11.20, 21:30
Das Poti braucht quasi keine Leistung. 1V bei 10 KOhm (10%) gibt 0.1mA also 0.1mW.
Ich nahm an, es muss 100KOhm sein ? Für mich ist die Leistung schon wichtig, weil ich an dieser Stelle mit dem Platz sehr beschränkt bin und dementsprechend ein Kleines auswählen muss.

Gruß Frank
Borax
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So, 15.11.20, 15:22

Ja. Das Poti muss 100KOhm haben. In der Einstellung 100% Helligkeit steht es dann auch auf 100K. Läuft aber auf das Gleiche hinaus: 100KOhm bei 10V ergibt genauso 0.1mA also maximal 1mW. Und auch die kleinsten mir bekannten Potis haben mindestens 10mW
dieterr
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So, 15.11.20, 21:45

OK, du willst also die Minimatrix nehmen, obwohl du weißt, dass es nicht so hell wird wie gewünscht? Warum?

Mehr Lichtleistung macht das Kühlproblem üblicherweise nicht einfacher, ist mir schon klar. Für die Minimatrix solltest du aber eigentlich gar keine Kühlung zusätzliche benötigen. Das Holz tiefer aushöhlen ist nicht möglich?

Warmweiß hat idR weniger lm/W gegenüber gleichem Emitter in Kaltweiß, weil eben mehr Rot dabei ist, und da ist das Auge unempfindlicher.
meiland
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Mo, 16.11.20, 09:59

dieterr hat geschrieben:
So, 15.11.20, 21:45
OK, du willst also die Minimatrix nehmen, obwohl du weißt, dass es nicht so hell wird wie gewünscht? Warum?
Ich würde gern mehr Licht haben. Halogen hat ca. 6000 lm. Aber, meine max. Fläche hat einen Durchmesser von 255 mm. Da passen zur Not 52 MiniMatrix-Segmente drauf. Also 52 x 56 lm =2.912 lm.
Man müsste etwas flächenenergieintensiveres als MiniMatrix einsetzen. Die Auswahl ist nicht groß bei 2.700K, dimmbar und 12V -24V.
Der Abstrahlwinkel sollte auch vorwiegend nach oben sein.
Ich habe Stiftsockellampen herausgefunden mit 2.750K, dimmbar, Durchmesser 30mm, Abstrahlwinkel 120°. Diese haben aber nur 82 lm/W ! (MiniMatrix = 117 lm/W).
Strahlerschüssel-260-52.jpg
Strahlerschüssel-260-52.jpg (87.59 KiB) 1412 mal betrachtet
Zwischen Holz und Alublech ca. 20 mm. In diesem Zwischenraum befinden sich auch stehengelassene Stützen für das Blech. Das ist für mich kein Problem, weil ich das Teil auf meiner CNC fräse.

Gruß Frank
BMK
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Mo, 16.11.20, 14:07

Mal ein anderer Ansatz zu der LED-Bestückung.

Ich hatte mir vor kurzem im Nachbarforum ein Modul mit 49x Samsung LM301B bestellt.
Die sind auf einer Alu-Platine 50x50mm mit Verschaltung 7s7p montiert.

Nun wollte ich wissen, welche Bestromung ohne zusätzliche Kühlung möglich ist.
Ergebnis: Bei 0,26A @18,7V ging die Temperatur der Aluplatine nicht über 48°C.
Das ist für mich ein akzeptabler Wert, ohne die Grenze auszureizen.
Bei einer Leistung von somit 4,86W und ca. 200Lm/W erhält man rd. 970Lumen

Bezogen auf die Stehlampe habe ich mal geschätzt, dass 10 Platinen Platz finden sollten.
Das ergibt in Summe ordentliche 9.700 Lumen.

Als Anordnung der Aluplatinen bietet sich 3 Stck - 4 Stck - 3 Stck nebeneinander an.
Zwischen den Platinen möglichst Luft lassen, das verbessert die Thermik.
Schwer einzuschätzen, ob bei 10 Platinen nebeneinander und nicht idealer Wärmeabfuhr
die Temperatur der Platinen doch zu hoch wird. Man kann ja die Bestromung
noch etwas niedriger ansetzen, etwa 0,2A statt 0,26A. Ergibt immer noch rd. 7.300 Lumen.

Zum Betrieb ist unbedingt eine Konstantstromquelle erforderlich.
10 Platinen in Reihe erfordert allerdings ca. 190V. Nicht gut.
Besser die Platinen 5s2p verschalten. Bleibt unter 100V. Sollte so funktionieren.
Die KSQ sollte dann 0,52A @ 80-100V liefern bzw. 0,4A in der schwächeren Variante.
meiland
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Mo, 16.11.20, 15:54

BMK hat geschrieben:
Mo, 16.11.20, 14:07
Mal ein anderer Ansatz zu der LED-Bestückung.
Ich hatte mir vor kurzem im Nachbarforum ein Modul mit 49x Samsung LM301B bestellt.
Das wäre ein ganz anderer aber interessanter Ansatz. Dimmbar sind diese aber nicht ?

Ich tendiere jetzt zu so was.
Stiftsockellampe-klein.jpg
Stiftsockellampe-klein.jpg (9.42 KiB) 1390 mal betrachtet
Durchmesser 25 bis 30 mm, G4, 2 W, 12 bis 24 V, 2700K, 220 lm, Abstrahlwinkel: 120°
Könnte es damit irgendwelche Probleme geben ?
Ich brauche ca. 15 bis 18 Stück. Die Abstände untereinander betragen 40 bis 50mm.

Gruß Frank
BMK
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Mo, 16.11.20, 16:53

meiland hat geschrieben:
Mo, 16.11.20, 15:54
BMK hat geschrieben:
Mo, 16.11.20, 14:07
Mal ein anderer Ansatz zu der LED-Bestückung.
Ich hatte mir vor kurzem im Nachbarforum ein Modul mit 49x Samsung LM301B bestellt.
Das wäre ein ganz anderer aber interessanter Ansatz. Dimmbar sind diese aber nicht ?
Natürlich sind diese dimmbar, nämlich über Stromänderung von 0...100%
Habe ich ja per Labornetzgerät machen müssen, um die 0,26A Grenze zu ermitteln.
Es muss halt eine dimmbare KSQ mit den genannten Werten zum Einsatz kommen.
dieterr
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Mo, 16.11.20, 22:13

Etwas Energie intensiveres findet sich immer, und seien es 3-4 COBs. Ob man die gekühlt bekommt müsste man berechnen.

Alternativ gibt es die schon erwähnten dicht gepackte LM301 Module mit 50x50mm, deren Effizienz erspart dir die Mühe der Kühlung. Und bitte nicht was aus Stiftsockellampen zusammenschustern, die Effizienz von guter Markenware erreichst du nicht damit.

Alle LEDs sind dimmbar, 24V sind sogar eher eher ungeschickt was das angeht. Da braucht man sinnvollerweise eine zusätzliche PWM-Steuerung, bei dimmbaren KSQ hast du das Problem nicht. Und es klingt nur am Anfang etwas ungewohnt.
meiland
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Di, 17.11.20, 11:38

dieterr hat geschrieben:
Mo, 16.11.20, 22:13
...Und bitte nicht was aus Stiftsockellampen zusammenschustern, ...
Ja, stimmt schon wäre zusammengeschustert.

Da ich auf diesem Gebiet absoluter Laie bin, wie könnte sowas konkret aussehen ? Für die elektr. ordnungsgemäße Ausführung habe ich einen Elektriker.

zB. 49x Samsung LM301B Square 50 High-Performance 2700K:
Mit den vielen Spannungs-, Leistungs- und Lumenangaben in der techn. Beschreibung kann ich leider nichts anfangen. Ist das beliebig anwendbar oder?

Oder wäre auch so was von Lumitronix denkbar ? "SmartArray Q3 LED-Modul, 3W, warmweiß" Allerdings 6V-> ein neues Problem.

Ich wollte einen MeanWell LED-Treiber mit 3 in 1 Dimmer Funktion, Möbelzulassung verwenden? Zum Dimmen einen einfachen Potentiometer.

Kann man diese "49x Samsung LM301B Square 50" an einer Konstantstromquelle so einfach parallel schalten ?

Gruß Frank
BMK
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Di, 17.11.20, 12:58

meiland hat geschrieben:
Di, 17.11.20, 11:38
Kann man diese "49x Samsung LM301B Square 50" an einer Konstantstromquelle so einfach parallel schalten ?
Gruß Frank
Ja, kann man in diesem Fall durch die engen Toleranzen dieser LED.
Denn auf der Platine sind ja bereits 7 Stck von den Einzel-LED parallel.
Bei 2 Platinen wären dann eben 14 Stck parallel, bei 3 Platinen wären 21 Stck parallel usw.
Die Brennspannung bleibt dann bei rd. 16-20V und der Strom erhöht sich je nach Anzahl Platinen.
Borax
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Di, 17.11.20, 17:59

Dann würde ich ggf. 9 Stück empfehlen (3s3p). In dem Fall liegt die Spannung bei 45-60 V und die Stromstärke bei z.B. 1050 mA (was ein Standard-Wert ist). Eine geeignete Konstantstromquelle wäre z.B.: https://www.leds.de/meanwell-lcm-60-500 ... 95236.html (auch per Poti dimmbar). Mehr Leistung braucht aber auch ein wenig mehr Platz... die KSQ ist 105x68x23mm groß.
meiland
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Di, 17.11.20, 18:43

Borax hat geschrieben:
Di, 17.11.20, 17:59
Dann würde ich ggf. 9 Stück empfehlen (3s3p). In dem Fall liegt die Spannung bei 45-60 V und die Stromstärke bei z.B. 1050 mA (was ein Standard-Wert ist). Eine geeignete Konstantstromquelle wäre z.B.: https://www.leds.de/meanwell-lcm-60-500 ... 95236.html (auch per Poti dimmbar). Mehr Leistung braucht aber auch ein wenig mehr Platz... die KSQ ist 105x68x23mm groß.
Danke.
Du meinst doch vom "49x Samsung LM301B Square 50" diese Option
350 mA - 18,68 V - 6,540 W - 1.262 lm
Davon 9 Stück(3s3p): 56 V, 7.500 lm

Für die Option 700 mA - 19,13 V - 13,390 W - 2.440 lm
3 Stück in Reih würde sich ergeben: 700 mA, 57 V, 7.320 lm
Richtig? Wäre um einiges billiger aber Nachteile ?

So lichtstark muss es eigentlich nicht sein. Ziel war 5.000 bis allerhöchstens 6.000 lm.

Als Kühlung habe ich mir sowas vorgestellt ca. 150mm x 150mm x 25mm. Reicht das für alles ?
Kühlkörper-k.jpg
Kühlkörper-k.jpg (23.78 KiB) 1327 mal betrachtet
Die Konstantstromquelle muss mit einem 100KOhm Widerstand dimmbar sein. Außerdem möbelgeeignet(bei meanwell meist).

Gruß Frank
dieterr
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Mi, 18.11.20, 19:46

Für deine Lampe bringt ein KK nur wenig. Die Kühlrippen haben keine Wirkung weil nach unten ins isolierende Holz verbaut. Ziel muss sein, dass die ~530cm2 der runden Platte als Kühlung ausreicht.
BMK hatte das vorgerechnet: 1x 50x50 bringt 970lm, ohne zusätzliche Kühlung. Max 10 bringst du drauf, also 9700lm. Das ist dir zuviel. Also reduzieren auf 6St, bei gleicher Bestromung und gleichmäßig verteilen.
Sollte das passen, kann man ein passendes Netzteil dazu auswählen.
BMK
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Do, 19.11.20, 01:52

Die Antwort von dieterr bringt mich auf eine Idee.

Ich hatte das 50x50 Modul im Laufe meiner Testreihe mit einem Kühlkörper 50x50x20mm bestückt.
Messergebnis: Bei 0,35A @19,34V ging die Temperatur nicht über 48°C. Also wieder im grünen Bereich.
(Der Anbieter hat hier eine geringere Vf von 18,68V angegeben. Vermutlich bei höherer Temperatur gemessen)

Bei einer Leistung von somit 6,77W und 193Lm/W erhält man rd. 1300 Lumen
Bei 4 Platinen wären das 5.200 Lumen und das trifft recht gut die Zielvorstellung von meiland.

Die hierbei erforderliche verstärkte Kühlung lässt sich leicht realisieren.
Wenn man die 4 Platinen auf der vorgesehenen hinterlüfteten Alu-Platte montiert, ergeben sich folgende Werte:
- Eine Aluplatte (3-4mm dick) von 253mm Durchmesser hat eine Fläche von rd. 500cm²
- Die 4 Platinen 50x50mm haben eine Fläche von 100cm²

Das bedeutet, dass die 4 Platinen von dem 5fachen der eigenen Fläche gekühlt werden.
Das sollte auf der sicheren Seite liegen.
Borax
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Do, 19.11.20, 08:38

Bei 4 Platinen als 2s2p verschaltet könntest Du dieses Netzteil nehmen: https://www.elpro.org/de/mean-well-npf- ... 0d-54.html Ist mit Poti dimmbar und MM. Mit 0.76A ergeben sich rechnerisch rund 5500 lm.
dieterr
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Do, 19.11.20, 10:11

BMK hat geschrieben:
Do, 19.11.20, 01:52

Die hierbei erforderliche verstärkte Kühlung lässt sich leicht realisieren.
Wenn man die 4 Platinen auf der vorgesehenen hinterlüfteten Alu-Platte montiert, ergeben sich folgende Werte:
- Eine Aluplatte (3-4mm dick) von 253mm Durchmesser hat eine Fläche von rd. 500cm²
- Die 4 Platinen 50x50mm haben eine Fläche von 100cm²

Das bedeutet, dass die 4 Platinen von dem 5fachen der eigenen Fläche gekühlt werden.
Das sollte auf der sicheren Seite liegen.
Das klingt gut, die Effizienz der boards sinkt ja nur minimal für diesen Fall :D Und der finanzielle Aspekt von verwendeten 4 boards zu 10 boards ist ja auch nicht zu verachten.

Eine Frage in die Expertenrunde: würden ein paar (geschätzt 2cm) Löcher in der Platte Sinn machen? Je nachdem wie sauber die Platte in den Rahmen eingepasst ist, könnte das möglicherweise den Luftaustausch an der Unterseite verbessern. Ich bin mir aber nicht sicher, ob das tatsächlich etwas bringt, oder eher als Scheininnovation taugt.
Borax
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Do, 19.11.20, 14:58

Würde mit Sicherheit Sinn machen. Hab ich weiter oben ja schon mal angemerkt...
dieterr
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Do, 19.11.20, 15:17

Nicht ins Holz. Obwohl gerade da wäre es thermisch sinnvoll, optisch wohl eher nachteilig.
Ich meine in die Alu-Kühlplatte.
meiland
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Do, 19.11.20, 17:50

Vielen Dank an Borax, BMK und dieterr für die wirklich konstruktiven Beiträge ohne Eure Hinweise würde nur Pfusch heraus kommen .
Es sollen nun 4 Boards(49x Samsung LM301B Square 50) werden, die auf das Alublech aufgeklebt werden.

Die Aluplatte mit 253 mm Durchmesser lässt sich leider nicht realisieren, wenn rundherum ein Lüftungsschlitz bleiben muss.
Deshalb sehe ich mich gezwungen, doch einen Kühlkörper zu verwenden. Dieser ist ein Alublech von 2mm Dicke und hat einen Durchmesser von 230 mm. Darauf befinden sich 2mm dicke und 22 mm breite Kühlrippen im Abstand von 10 mm. Die Rippen zeigen natürlich nach unten.
Den Kühlkörper würde ich rund schneiden. Die beiden äußeren Rippen abschrägen, weil am Rand nur 15 bis 18 mm zur Verfügung stehen..
In meine Holzschale würde ich zur Belüftung eine zentrale 20 mm Bohrung von unten einbringen. Stört mich an dieser Stelle nicht sehr. Die Übergänge müssten natürlich noch kräftig abgerundet werden.

Zur Luftverteilung würde ich die Kühlrippen quer zur Rippenrichtung mit einem 20mm breiten "Kanal" versehen. Dieser endet jeweils vor der letzten Rippe. Rundherum hätte der Kühlkörper 10 mm Abstand zum Holz, wo die Luft ausströmen soll.

Ich hoffe Ihr erkennt auf dem Bild was ich meine.
Schale.jpg
Schale.jpg (86.27 KiB) 1236 mal betrachtet
Vielen Dank nochmal und ich warte auf Eure helfenden Hinweise.
Gruß Frank
meiland
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Do, 19.11.20, 18:03

Borax hat geschrieben:
Do, 19.11.20, 08:38
Bei 4 Platinen als 2s2p verschaltet könntest Du dieses Netzteil nehmen: https://www.elpro.org/de/mean-well-npf- ... 0d-54.html Ist mit Poti dimmbar und MM. Mit 0.76A ergeben sich rechnerisch rund 5500 lm.
Kannst Du mir bitte sagen, woher diese Werte stammen. In meiner Beschreibung stehen nur die Eckwerte. Oder hast Du das berechnet oder interpoliert ?
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