Tauchleuchten-Umbau

BugFixX · Fr, 09.07.10, 18:02

Hallo zusammen!

Ich habe in der Forensuche nicht wirklich das Passende gefunden, also schreibe ich mal neu...

Ich möchte meine Tauchleuchte von 50W Halogen HX auf 6x Seoul Z-LED P4 umbauen.
Die Akkus sind 10x 1,2 V (=12 V) mit 4,4 Ah NiMH.
Die LEDs sind dabei die Platinenversion. Als Optik wollte ich Carclo plain tight verwenden.
Die LEDs sollen mit 1A Konstantstrom laufen (nehme dann zwei KSQ). Die Star-Platinen werden auf eine kreisrunde Aluplatte montiert, die "saugend-schmatzend" ins Leuchtengehäuse passt.
Das Gehäuse der Leuchte ist auch aus Alu. Damit sollte die Wärme kein Problem werden, da die sechs P4 ja nur 24W brauchen.
Jetzt meine Fragen:

1. Benötige ich einen Widerstand, damit jede P4 nur 3,7 V bekommt oder können die dauerhaft 4 V ab?
2. Wie hoch ist die Star Platine mit der P4 und der Linse? (konnte nur die höhe der P4 finden...)

Vielleicht kann mir da jemand helfen.
Vielen Dank schon mal!

Gruß,
Andreas

Achim H · Fr, 09.07.10, 18:09

Willkommen im Forum!

Entweder Konstantstromquelle oder Widerstände. Beides zugleich geht nicht.
Die Konstantstromquelle braucht allerdings auch etwas Saft, so ungefähr 3,5V. Das bedeutet, dass von den 12V nur ca. 8,5V übrig bleiben. Und das würde nur noch für 2 Leds in Reihe reichen. Mit einer KSQ mehr (insg. 3 Stück) klappt es aber. Im Gegensatz zu Widerständen wird die überschüssige Spannung nicht einfach verheizt, sondern durch einen niedrigeren Eingangsstrom kompensiert.

Hohe Spannung + niedriger Strom --> KSQ --> niedrige Spannung + hoher Strom.

mfg Achim

BugFixX · Fr, 09.07.10, 20:36

Hallo Achim,

danke für die schnelle Antwort.
Uiii, 3,5 V für die KSQ?
Hmm, dann kann ich ja lieber drei P4 in reihe schalten und dazu einen Widerstand von 1 Ohm (eigentlich 0,9) mit 2 Watt.
Dann bekommen die drei LEDs auch nur 1A und ich sauge nur 2A aus den Akkus.
Außerdem verbrate ich dann nur 1 Watt über den Widerstand - und spare mir das Geld für die KSQ.
Aber gut, dass du mir das mit dem Spannungdrop gesagt hast, sonst wäre ich da voll reingefallen.

Gruß,
Andreas

jkunz · Fr, 09.07.10, 21:08

Achim H hat geschrieben:Die Konstantstromquelle braucht allerdings auch etwas Saft, so ungefähr 3,5V.

Das kommt sehr aud die KSQ an. Es gibt welche, die sich mit einem knappen Volt und weniger zufrieden geben. Datenblatt studieren!

T08Y · Sa, 10.07.10, 12:20

Ich meine die Ksq kann man da auch ein bisschen "überlisten " indem man die Verpolschutzdiode brückt dann sinkt die dropspannung oder? Natürlich mit der Gefahr etwas im schlimmsten fall zu verpolen...
Grüße

Beatbuzzer · Sa, 10.07.10, 14:03

Es gibt ja auch noch die 2-Transistor-KSQ... <1V Drop und minimaler Bauteileaufwand.
Allerdings ist Eigenbau angesagt, da es keine geeigneten, fertigen zu kaufen gibt.
Hier mal der Link zu einer aufschlussreichen Erklärung dazu von Borax:
viewtopic.php?f=31&t=7920&start=0&hilit=Transistor+KSQ

jkunz · Sa, 10.07.10, 16:20

Beatbuzzer hat geschrieben:Es gibt ja auch noch die 2-Transistor-KSQ...

Die eine lineare und damit ineffizient ist. Sie kann höchstens dann sinnvoll sein, wenn man viele LEDs in Reihe schaltet und die Betriebsspannung nur wenig größer als die Gesammt-Flussspannung der LEDs ist. Bei z.B. 7 LEDs zu je 3,2 V = 22,4 V, an 24 V ergibt sich ein Wirkungsgrad von 93%. Bei dem hier gegebenen 12 V NiMH Akku wird das nix.

Hmmm. NiMH hält die Zellenspannung recht lange bei 1,2 V, bei 1,1 V ist der Akku schon fast leer. Wenn die P4 3,7 V Flussspannung hat könnte man drei in Reihe schalten und käme auf 11.1 V. 10 NiMH Zellen würden das grad so noch liefern. Das könnte man mit etwas Glück tatsächlich noch mit einer linearen low drop KSQ hin bekommen.

[gurgel]
Da hab ich es gefunden: LDO-Treiber mit Operationsverstärker und MOSFET. Je nach Akku und LEDs könnte man mit solch einer OPV + MOSFET Schaltung tatsächlich einen akzeptablen Wirkungsgrad erreichen.

Beatbuzzer · Sa, 10.07.10, 16:36

jkunz hat geschrieben:Sie kann höchstens dann sinnvoll sein, wenn man viele LEDs in Reihe schaltet und die Betriebsspannung nur wenig größer als die Gesammt-Flussspannung der LEDs ist.

Und genau den Fall haben wir hier, deshalb die Empfehlung.
Welche gängige, preislich sinnvolle KSQ bringt bei 2-3V Drop eine bemerkenswert höhere Effizienz, als eine lineare?

Sie kann erst bei Spannungen über dem Drop effizienter werden. Und eine getaktete KSQ mit 0,1-0,2V Drop kenne ich nicht, sodass es hier einen sinnvollen Effizienzvorteil gegenüber linear gäbe...

Und dass die P4 wirklich 3,7V benötigen, halte ich auch für unwahrscheinlich. Klar liegen sie höher, als z.B. die aktuellen Cree-Modelle, aber ich würde doch eher 3,5V annehmen, und dann kommt man mit 10 Zellen schon gut hin.

BugFixX · So, 11.07.10, 19:49

Hallo noch mal,

meine Herren, da hab ich ja was losgetreten...

Ich habe bei einem anderen Anbieter eine Low Drop KSQ gefunden. Die braucht 0,8V - würde also passen.
Aber brauche ich denn wirklich eine KSQ? Reicht nicht auch ein Vorwiderstand?
Bei 0,9V "Überspannung" ist 1W Wärme als Widerstand nicht wirklich schlimm - meiner Meinung nach.
Wenn ich den Vorwiderstand mit Wärmeleitkleber ans Alugehäuse klebe, sind die 2W (2x Vorwiderstand) Wärme schnell
vom Alu ins Wasser abgeleitet.
Aktuell werden die 50W Halogen-Wärme-Watt ja sogar nur über den sehr schlechten Wäremeleiter Luft ans Alugehäuse abgeleitet.
Der Vorwiderstand "regelt" zwar nichts aber wenn die Betriebsspannung singt, verringert sich auch der Strom. Also können die
LEDs keinen Schaden nehmen.

Gruß,
Andreas

Beatbuzzer · So, 11.07.10, 20:10

BugFixX hat geschrieben: Aktuell werden die 50W Halogen-Wärme-Watt ja sogar nur über den sehr schlechten Wäremeleiter Luft ans Alugehäuse abgeleitet.

Das ist ja auch ganz was anderes. Die Halogenlampe MUSS heiß werden, sonst leuchtet sie nicht. Und sie kann die Hitze ja auch ab. Probleme macht es hier viel mehr, wenn brennbare oder nicht hitzebeständige Materialien in der Nähe verwendet werden, die nehmen dann als erstes Schaden.
Die LED macht Hitze, aber sie darf nicht heiß werden, bzw. sollte so kalt wie nur möglich gehalten werden.

Aber die Voraussetzungen sind schon sehr gut. Wasser als Umgebung trägt die Wärme sehr schnell weg. Ein Aufheizen des Aluminiums wird nicht passieren. Und man kann auch mit Widerstand statt linearer KSQ arbeiten, wenn die LEDs gut gekühlt sind und der Widerstand lieber eine Nummer größer, als zu klein ist.

Borax · Mo, 12.07.10, 11:17

Aber brauche ich denn wirklich eine KSQ? Reicht nicht auch ein Vorwiderstand?

Du brauchst eine KSQ weil

Die Akkus sind 10x 1,2 V (=12 V) mit 4,4 Ah NiMH.

Also eher starke Standard NiMH. Die 1.2V sind bei denen eigentlich ein irreführender Wert, da bei einer Last von knapp 0.5C (2A) solche Zellen bei 1.2V schon fast leer sind. Randvoll (frisch) geladen haben die gerne mal bis zu 1.5V, nach ein paar Stunden rumliegen etwa 1.4V und 'im Betrieb' dann etwa 1.35V bis 1.1V.
Also haben alle Zellen zusammen am Anfang ggf. über 14V, womit bei einem Vorwiderstand der auf 12V berechnet ist, die LEDs gnadenlos überlastet werden. Oder Du rechnest auf die 14V, dann hast Du aber nur die ersten paar Minuten 'volles' Licht, danach geht der Strom schnell zurück.
Ich selbst betreibe 3 P4 LEDs an 9 (!) AA-NiMh Zellen (eneloop-klon) mit einer Low-Drop-Linear-KSQ (OP-Mosfet) ohne Probleme bei 990mA (in drei Stufen einstellbar): viewtopic.php?f=31&t=7384&p=103367 . Bei 10 Zellen sollte das also auch mit der Standard-2-Transistor-KSQ kein Problem sein.