Aquariumbeleuchtung Hilfe bei Schaltungsentwurf

Aquarienfreund84 · So, 09.11.14, 11:50

Hallo zusammen,

vor einigen Tagen ist meine konventionelle Aquariumbeleuchtung kaputt gegangen. Nun will ich die Gunst der Stunde nutzen und mir eine LED-Beleuchtung selber bauen.
In einem entsprechenden Forum für Aquarien habe ich Farbspektren und Gesamtlichtstärke in Erfahrung gebracht.
Auf 1m Länge habe ich nun 24 LEDs angedacht und hierzu versucht zwei Schaltungen zu entwerfen (siehe Anhang).
Das Problem, das ich sehe, ist, dass die Komponenten Netzteil bzw. Konstantstromquelle sehr groß werden.

Ich habe in dem Bereich wenig bis keine Erfahrung, elektrisch aber schon. Deshalb bitte ich um Hilfe. Habe ich Fehler in meinen Schaltungen oder geht es anderst einfacher und vlt. damit auch billiger?

Besten Dank

Aquarienfreund84 · So, 09.11.14, 17:15

Kann mir denn keiner helfen? Gibt es sinnvolle Alternativen?
Ich denke muxen macht keinen Sinn oder?

Achim H · So, 09.11.14, 17:36

Ich denke muxen macht keinen Sinn oder?

Aufmucksen macht definitiv keinen Sinn.

Multiplexen (muxen) auch nicht.

Leds müssen nicht farblich sortiert werden. Wenn alle den gleichen Strom vertragen, kannst Du diese auch alle an die gleiche KSQ anschließen. Der KSQ ist es herzlich egal, in welcher Farbe die Leds leuchten. Die Summe der Vorwärtsspannungen aller Leds muss sich allerdings im Ausgangsspannungsbereich der KSQ befinden. Nur dann arbeitet die KSQ ordungsgemäß.

Statt einem Netzgerät und mehreren nachgeschalteten Niedervolt-Konstantstromquellen möchte ich Dir netzbetriebene Konstantstromquellen ans Herz legen. Die gibt es auch dimmbar*.

* mögliche Dimmtechnologien:
- Pulsweitenmodulation (PWM)
- 1-10V Steuerspannung
- Poti
- Phasenan-/-abschnitt
- DALI

Aquarienfreund84 · So, 09.11.14, 18:54

Hallo Achim,

vielen Dank, dass Du dich meiner angenommen hast.s
Ich habe jetzt mal ein wenig gestöbert aber 230V Konstantstromquellen finde ich bis höchstens 20W.
Das wären also 6 LEDs. Die Konstantstromquelle hätte aber schon 20€ gekostet

Such ich da noch falsch, oder muss ich wirklich mit solchen Kosten rechnen?
Alles in allem wollte ich eigentlich nicht mehr als 100€ ausgeben.

Achim H · So, 09.11.14, 20:03

Es kommt darauf an, was man haben will und bereit ist, auszugeben.
Wird eine Dimmung gewünscht?
Sollen einzelne Farben separat geschaltet werden?
usw.

Nachfolgend ein paar günstige, netzbetriebene Konstantstromquellen:
Hinweis: alle Konstantstromquellen sind nicht wasserdicht.
Meanwell APC-25-500: 15-50V @ 500mA. Nicht dimmbar. ca. 9 EUR netto
Meanwell APC-35-500. 25-70V @ 500mA. Nicht dimmbar. ca. 11,30 EUR netto

Meanwell LCM-60: 2-90V @ 500mA. Dimmbar mittels 1-10V Steuerspannung oder PWM. ca. 26,30 EUR netto (lieferbar ab 5. Kalenderwoche 2015)
Meanwell LCM-60 (anderer Händler, ebenfalls nicht verfügbar)

Recom RACD06-700: 3-12V @ 700mA. Nicht dimmbar. ca. 8,70 EUR netto

netto: da kommen noch 19% MwSt. + Versandkosten drauf.

Aquarienfreund84 · Di, 11.11.14, 09:04

Entschuldige bitte die späte Antwort, aber ich war geschäftlich verhindert.
Vielen Dank für die Infos.

Grundsätzlich wäre mir egal, ob ich es mit KSQ 230V oder niedervolt mache. Ich will nur kein Vermögen ausgeben.
Die Überlegung, warum ich die unterschiedlichen LEDs mit unterschiedlichen KSQ realisiere war bezüglich Dimmbarkeit und evtl. späterer Erweiterung mit einem Mikrocontroller (Tages-/Nachtablauf).

Gäbe es hierzu eine sinnvolle Lösung oder müsste ich dann auch bei den 230V KSQ 3 Stück verbauen???
Zudem hat die KSQ die du mir aufgezeigt hast max. 60W, die LEDs haben alle samt 3 W, demnach wären doch 60W nicht ausreichend oder?

Viele Grüße

Borax · Di, 11.11.14, 10:20

die LEDs haben alle samt 3 W

Bist Du sicher? Geschätzte 95% aller '3W LEDs' haben nur etwas mehr als 2W (etwa 3V und 700mA). Nur ganz 'lausige' China LEDs haben noch Flussspannungen von mehr als 3.5V bei 700mA.

Die Überlegung, warum ich die unterschiedlichen LEDs mit unterschiedlichen KSQ realisiere war bezüglich Dimmbarkeit und evtl. späterer Erweiterung mit einem Mikrocontroller (Tages-/Nachtablauf).

Dann eine KSQ mit PWM Eingang nehmen. Z.B. Meanwell LCM 60. Alternativ kann man auch mit Niederspannungs-KSQs arbeiten (wie Du es anfangs vorgeschlagen hast), aber dann besser mit 48V.
Ich habe inzwischen mehrfach diese hier: http://www.pollin.de/shop/suchergebnis. ... g=internal verwendet. Dazu ein 48V Netzteil mit entsprechend Leistung (z.B.: http://www.pollin.de/shop/dt/ODk0ODQ2OT ... 3_3_A.html ). Lässt sich prima mit µC (Atmel oder PIC oder Arduino) ansteuern, weil die PWM Spannung nur 1.2V beträgt (oder man nimmt Transistoren in 'Open Kollektor Schaltung')

Achim H · Di, 11.11.14, 10:41

Effizienter sind aber zumeist Hochvolt-Konstantstromquellen. Auch solche gibt es mit einem PWM-Eingang. Etwas nachteilig ist die häufig angegebene 10V PWM-Spannung. Dafür reicht meistens auch ein 5V PWM. Das logische High muss ja nur einen Hauch höher als das logische Low sein. Falls nicht ausreichend bräuchte man eine separate 10V Spannung. Mit dem 5V PWM wird ein Transistor angesteuert, der die 10V zur KSQ schaltet. Ein hoher Strom (viel Leistung) ist hierfür nicht erforderlich.

Borax · Di, 11.11.14, 11:15

Stimmt. Wobei ich bei der 150mA Version der Anvilex KSQs immerhin eine Effizienz von 95% gemessen habe:
viewtopic.php?p=188442#p188442
Das MW RS-150-48 hat eine Effizienz von 87%, so dass man beim Gesamtsystem noch auf rund 82% kommt. Das LCM 60 ist aber natürlich besser (knapp über 90%). Das LCM 60 hat auch einen extra 12V Ausgang, mit dem man sowohl den µC versorgen kann, als auch gleich die 10V für die PWM erzeugen kann. Ist aber halt nur ein 'Kanal'. Wenn die unterschiedlichen Farben auch unterschiedlich angesteuert werden sollen, wird es mit mehreren LCM 60 (oder auch LCM 40) recht teuer...

Achim H · Di, 11.11.14, 14:38

Wenn die unterschiedlichen Farben auch unterschiedlich angesteuert werden sollen, wird es mit mehreren LCM 60 (oder auch LCM 40) recht teuer...

Das stimmt allerdings.
Übrigends: es gibt auch noch ein LCM-25

Borax · Di, 11.11.14, 15:03

Gut zu wissen. Wobei das LCM 25 auch 'nur' noch 86% maximale Effizienz hat und keinen 12V Ausgang. Und mit z.B. 3 Stück kommt man dann auch schon auf knapp 70€ + 6€ Versand...

Aquarienfreund84 · Mi, 12.11.14, 07:32

Denkt ihr denn grundsätzlich, dass die Anzahl an LEDs passen könnte? Vorher wurde das Becken mit 2x30W Röhren beleuchtet.
Mit der besagten Anzahl an LEDs käme ich ja auf eine ähnliche Leistung. Ich habe Beispiele von gebauten Beleuchtungen gefunden (in Bezug auf meine Aquariumsgröße), da wurden noch deutlich mehr LEDs benutzt. Habe leider keine weiteren Angaben zu den alten Röhren wegen Lichtleistung etc.
Gibt es auf 230V-Basis keine mehrfach KSQs? Im Niedervolt-Bereich hatte ich eine 3fach KSQ dimmbar gesehen....

Nochmals vielen Dank an alle, die sich hier beteiligen

Achim H · Mi, 12.11.14, 09:15

Denkt ihr denn grundsätzlich, dass die Anzahl an LEDs passen könnte?

Diese Frage können wir nicht beantworten.
Wir wissen nicht, welche Leds (Hersteller + Typ) genommen werden sollen und wie hoch deren Lichtstrom bei den angegebenen Strömen ist.
Erst mit diesen Informationen ist ein Vergleich möglich.

Borax · Mi, 12.11.14, 09:49

Genau. Und die Angabe 3.2 - 4V bzw. 2.2 - 2.8V stimmt mich nicht sehr zuversichtlich. So große Spannungsbereiche sprechen normalerweise für eher schlechte Qualität... (typische Angabe bei billigen China-LEDs wie z.B.: http://www.amazon.de/10Stk-3W-Power-Lic ... uctDetails)

Achim H · Mi, 12.11.14, 10:03

1 Stück 30 Watt Leuchtstoffröhre hat um 2400 Lumen (Beispiele: Sylvana, Jewel).
2 Röhren = 2x 2400 Lumen = 4800 Lumen.

Rainbow1968 · Mi, 12.11.14, 20:19

Servus,

Denkt ihr denn grundsätzlich, dass die Anzahl an LEDs passen könnte?

Welche Pflanzen möchtest Du pflegen, oder soll man "nur" die Fische sehen können ?
Eine Faustformel je Liter AQ-Wasser ca. 30 Lumen, bei lichthungrigen Pflanzen ca. 40, Starklicht 50.
Wenig lichtbedürftige Pflanzen wie Cryptos, Moose und Farne wachsen auch ansprechend bei 20 Lumen.

Wie jede Faustformel nur als grobe Einschätzung ... AQ-Höhe usw. spielen natürlich auch eine Rolle.

Wenn Du mehr Angaben lieferst kann ich Dir bezüglich der Beleuchtungsstärke sicher etwas helfen.

Habe meine 4 AQs geledded, 250 L, 96L, 54 L, 45 L.

Gruß Wolfgang

Aquarienfreund84 · Mi, 12.11.14, 22:04

Vielen Dank an alle.
Bin gerade wieder geschäftlich unterwegs aber ich Versuch ein paar mehr Infos zu liefern:

-Aquarium hat 180l (lxbxh. 1m x 0,4m x 0,45m glaube ich)
-Keine besonderen Pflanzen aber von Zeit zu Zeit auch mal Schwimmpflanzen an der Oberfläche
- LEDs habe ich noch nicht gekauft. Wäre da also flexibel.
Nur wollte ich mit leds, Kühlkörper, ksq/Netzteil nicht über 100€ ausgeben.
Oder ist das unrealistisch?

Borax · Mi, 12.11.14, 23:44

Wenn wir den kleinsten 'Standard-Wert' von Rainbow1968 nehmen (30lm/L) dann sind bei 180L also rund 5500 lm erforderlich. Das deckt sich auch grob mit Achims Röhren-Rückrechnung (wobei hier von den 4800lm höchstens 60% im Wasser ankommen).
Mal rein mit den typischen kaltweißen LEDs (5000K) gerechnet (die roten und warmweißen lassen wir für diese Berechnung erst mal weg) wären z.B. 35 dieser LEDs nötig: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -Star.html (Kosten: 35€). Diese könnte man in 5 Strängen an 200mA Anvilex KSQs versorgen (28€) die an einem 48V 1.5A Netzteil (20€) hängen (z.B.: http://www.pollin.de/shop/dt/OTA1ODQ2OT ... 1_6_A.html ) Ergibt 83€ (ohne Versandkosten).
Das liegt noch unter den 100€. Statt 'professionellem' Kühlkörper kannst Du einfach 3 U-Profile nehmen (z.B. solche: https://ssl.kundenserver.de/alu-spezi.d ... 20x20x2%26 )
Das wären alles qualitativ gute Komponenten.
Wenn es jetzt noch warmweiße und rote LEDs sein sollen (z.B. 6 solche: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -Star.html und 3 solche: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Osra ... x10mm.html) kommen noch mal 30 € dazu (20€ für die LEDs und 11€ für die KSQs). Dann bist Du schon über den 100€ (ohne Kühlkörper).

Rainbow1968 · Do, 13.11.14, 21:04

Hallo,

ergänzen möchte ich noch folgendes:

Je nach dem wie hoch die LEDs überm AQ hängen würde ich Linsen verwenden,
das Streulicht ist sonst nicht wirklich schön und warum soll man es vergeuden ...

Wichtig ist auch die LEDs/Anschlüsse gegen Wasser zu schützen, das sollte man nicht unterschätzen,
meine LB sind unter der Abdeckung, da wird man ohne Wasserschutz nicht lange glücklich.
Bei offenen AQs und einem LB mit entsprechendem Abstand kann es anders sein,
behaupten jedenfalls einige Bastler, selbst fehlen mir die Erfahrungen dazu.

Gruß Wolfgang

Aquarienfreund84 · Fr, 14.11.14, 09:44

Wieder mal vielen Dank für all eure Infos und die Mühe.
Ich werde übers Wochenende nochmals alles filtern und einen neuen Entwurf erstellen.
Dort werd ich sicher noch ein paar Fragen haben und hoffe auf letzte Hilfe, bevor ich mein Projekt dann umsetzten kann.

Schönes Wochenende

Manuel

Aquarienfreund84 · So, 16.11.14, 15:05

So, ich habe nun nochmal gründlich geschaut und überlegt....
Hier nun mein vorläufiger Finalentwurf (siehe Anhang)

Ich nehme nun 25 Nichias (weiß) in 5 Strängen a 5 LEDs (200mA / 6,33V)
und 10 Nichias (warmweiß) in 2 Strängen a 5 LEDs (200mA /6,33V).
Dazu hätte ich 7 KSQs (Anvilex bis 50V)

Nun habe ich noch ein paar Fragen:

1. Um die LEDs/Schaltung vor Wasser zu schützen würde ich sie mit Plexiglas "umkleben" oder gibt es "bessere"/ günstigere Alternativen?
2. Das Verhältnis der LEDs würde ungefähr meiner ursprünglichen Auslegung entsprechen. demnach hätte ich ohne Verluste 31,65V und 1,4A.
Reicht hierfür ein 32V Netzteil mit zb. 1,6A aus? als nächstes finde ich dann nur ein 48V-Netzteil. Hier wird dann die Verlustleistung aber recht hoch oder?
Grundsätzlich wäre schön noch etwas Luft zu haben um evtl. mal noch einen zusätzlichen Strang mit roten LEDs etc. einzubringen...
3. Als Wärmeleitkleber dachte ich 2 mal den Arctic Alumina, Einwände?
4. Wäre es möglich statt Kühlkörper auch einfach eine Aluplatte in der Gesamtfläche des Aquariums zu nehmen? Die LEDs hätte ich eher in einer Reihe angeordnet?!
5. Die Stränge habe ich bewusst nicht auf zb. 7 LEDs ausgelegt, weil ich die unterschiedlichen Weißtöne getrennt lassen möchte um evtl. noch zu dimmen.
Gibt es hier ne günstige und sinnvolle Lösung um die ersten 5 Stränge gemeinsam zu dimmen und die letzten beiden gemeinsam zu dimmen? Schön wäre es, wenn
später die Möglichkeit zur Erweiterung nicht verbaut wird, also ich würde vlt. gerne mal über eine Steuerung kontinuierlich dimmen...

Hier nun nochmal die Gesamtauflistung der Komponenten:

25x Nichia NF2W385AR (weiß, 200mA, 6,33V) http://www.leds.de 25,00€
10x Nichia NF2L385AR (warmweiß, 200mA, 6,33V) http://www.leds.de 10,00€
7x KSQ Anvilex CCS2-200-HV48 http://www.pollin.de 38,50€
2x Arctic Alumina http://www.leds.de 12,00€
1x TDK-Lambda LS100-48 http://www.pollin.de 20,00€
Alternativ zb. das Netzteil http://www.ebay.de/itm/2A-5A-12V-15V-19 ... 1263447831
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Gesamt (ohne Umbauung/Plexiglas/Alu und Versand) 105,50€

Wieder mal vielen Dank für all eure Mühe. Ich weiß das wirklich zu schätzen

Borax · Mo, 17.11.14, 11:28

Um die LEDs/Schaltung vor Wasser zu schützen würde ich sie mit Plexiglas "umkleben" oder gibt es "bessere"/ günstigere Alternativen?

Schwer zu sagen. Hängt von Deinen mechanischen Künsten ab. Ansonsten könnte man fertige Alu-Profile mit Abdeckung nehmen - sind aber nicht ganz billig...

Reicht hierfür ein 32V Netzteil mit zb. 1,6A aus? als nächstes finde ich dann nur ein 48V-Netzteil. Hier wird dann die Verlustleistung aber recht hoch oder?

Nein. Die Verlustleistung ist hier nicht proportional zur Eingangsleistung weil die Anvilex-KSQs Schaltregler sind (ich verwende die selbst - siehe: viewtopic.php?p=188442#p188442 ). Bei 48V am Eingang und rund 32V am Ausgang zieht diese KSQ für 200mA Ausgangsstrom ca. 150mA vom Netzteil.
Arctic Alumina ist ok.

Wäre es möglich statt Kühlkörper auch einfach eine Aluplatte in der Gesamtfläche des Aquariums zu nehmen?

Ja. Möglich schon. Aber bestimmt nicht billiger.

Gibt es hier ne günstige und sinnvolle Lösung um die ersten 5 Stränge gemeinsam zu dimmen und die letzten beiden gemeinsam zu dimmen?

Ja. Einfache Potis. Z.B. solche: http://www.pollin.de/shop/dt/NTE5OTU3OT ... inear.html Wobei man damit nur bis etwa 25% runterdimmen kann und die Maximalleistung auch auf ca. 90-95% begrenzt. Es können auch mehrere KSQs mit einem Poti geregelt werden. Die Dimm-Anschlüsse darf man parallel schalten.

also ich würde vlt. gerne mal über eine Steuerung kontinuierlich dimmen...

Kein Problem. Die Anvilex KSQs können mit einem PWM Signal präzise von 0-100% geregelt werden.

Aquarienfreund84 · Mo, 17.11.14, 11:51

Vielen Dank für die Antwort(en)...

Reicht das 32V-Netzteil nicht aus, da über die KSQs eben auch entsprechend Spannung abfällt? Wenn ja, wie hoch ist der Abfall in etwa pro KSQ?

Über die Dimmung mit einfachem Poti liese sich ja durchaus Geld sparen. (Vergleich zu PWM). Vielen Dank hierfür.

Viele Grüße

Manuel

Borax · Mo, 17.11.14, 12:25

Reicht das 32V-Netzteil nicht aus, da über die KSQs eben auch entsprechend Spannung abfällt? Wenn ja, wie hoch ist der Abfall in etwa pro KSQ?

32V wäre sehr knapp. Die Anvilex KSQs arbeiten zwar bis zu einer Dropspannung (Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung) von ca. 0.5V, aber das liegt schon außerhalb deren Spezifikation. Üblich sind etwa 3V Mindest-Differenz. Wenn Du jetzt zufällig LEDs bekommst, deren Spannung bei 200mA eben schon 6.5V beträgt (die Spannungsangabe hat ca. 5% Toleranz), reicht es schon nicht mehr. Und nochmal: Die KSQs verbraten diese Spannungsdifferenz nicht. Der Betrieb mit einem 32V Netzteil (selbst wenn es passen würde) wäre also nicht effizienter als derjenige mit 48V.
Von welchem 32V Netzteil redest Du eigentlich? Dem komischen Netzteil von amazon würde ich keinen Millimeter über den Weg trauen...

Über die Dimmung mit einfachem Poti liese sich ja durchaus Geld sparen. (Vergleich zu PWM).

Klar. Wie gesagt, der Dimmbereich ist dann allerdings auf ca. 25-90% begrenzt.

Aquarienfreund84 · Mo, 17.11.14, 12:58

Borax hat geschrieben:
Von welchem 32V Netzteil redest Du eigentlich? Dem komischen Netzteil von amazon würde ich keinen Millimeter über den Weg trauen...
Ja von dem zb. Mir gehts halt drum ein geschlossenes Netzteil zu haben weil es vermutlich neben dem Aquarium landen wird.

Klar. Wie gesagt, der Dimmbereich ist dann allerdings auf ca. 25-90% begrenzt.

Damit könnte ich leben. Würde dann höchstens vlt. noch einen weiteren Strang mit 5 LEDS einbringen (falls Aquarium zu dunkel wirkt).
Dachte Dimmung geht nur mit PWM oder 0/1-10V... *shame*

PS: Kann das sein, dass bei mir zitieren und auch list etc. nicht gehen???