Pendelleuchte - elektrischer Aufbau

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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polofreak
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Do, 10.02.11, 10:27

Hallo zusammen,

ich möchte eine sehr helle aber schlanke Pendelleuchte bauen und bin mir nicht sicher wie sich der Aufbau am besten Gestaltet. Ich hab ein paar Fragen bei denen ich mir sehr unsicher bin. Vielleicht noch ein paar Infos zur geplanten Leuchte: Als Leiter sollen zwei bleche dienen (deshalb möglichst Niedervolt) zur Auhängung zwei möglichst schmale Drähte. Ich dachte im Moment an 8 Cree XM-L T6 gleichmässig über eine Länge von ca 1600 mm verteilt.
Dazu meine Fragen:
- hat der Widerstand meines Leiters irgendeinen Einfluss auf meine Schaltung / meine LEDs? Muss ich den einrechnen?
- kann ich 8 XM-L T6 parallel geschalten auf 5V betreiben?
- Sind 16- max 24 A bei 5V gefährlich? (8x2000mA sollten bei denen LEDs gut sein oder?
- was brauche ich für meine Schaltung noch? Für jedes LED einen Widerstand oder gesamthaft einen? KSQ?

Ich dank euch allen schon im Voraus
Borax
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Do, 10.02.11, 11:20

Empfehlung:
Die 8 LEDs in Serie schalten, nicht parallel. KSQ verwenden (z.B. http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=44 ... CLE=100625 hat zwar nur 1,75A aber das sollte reichen) . Die resultierende Spannung (ca. 30V Gleichspannung) ist noch weit unter dem erlaubten Wert für Niederspannungsanlagen selbst für Kinder und Nutztiere (60V):
http://de.wikipedia.org/wiki/Ber%C3%BChrungsspannung
hat der Widerstand meines Leiters irgendeinen Einfluss auf meine Schaltung / meine LEDs? Muss ich den einrechnen?
Wenn der Widerstand deines Leiters noch unterhalb von 1 Ohm liegt, dann geht das schon noch (ergibt einen Spannungsverlust von 2V bei 2A). Mehr sollte es aber keinesfalls sein. Wenn Du die LEDs dagegen parallel schalten wolltest, ist ein Widerstand von 1 Ohm 'hoffnungslos': 16A bei 1Ohm wären im Prinzip 16V; also würden niemals 16A fließen, sondern bei 5V Eingangsspannung noch höchstens 2A :mrgreen: (bei etwa 3V für die LEDs)
Zuletzt geändert von Borax am Do, 10.02.11, 11:33, insgesamt 1-mal geändert.
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ryestone
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Do, 10.02.11, 11:32

HighPower LEDs werden üblicherweise mit Konstantstromquellen betrieben und vor allem mit Kühlkörper, d. h. die werden sehr heiß und diese Hitze muss von der LED weg- an die Umgebungsluft abgeleitet werden. Bei 5 V bräuchtest Du einen Vorwiderstand von 0,9 Ohm mit 3,6 W, das ist ein kleines Heizkraftwerk und sorgt zusätzlich für Erwärmung. Die Zuleitungen spielen eine große Rolle wenn sie zu dünn sind. Besser wäre eine 230 V-Zuleitung, daran die Konstantstromquelle und daran die LEDs in Reihenschaltung.
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TomTTiger
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Do, 10.02.11, 13:02

Die resultierende Spannung (ca. 30V Gleichspannung) ist noch weit unter dem erlaubten Wert für Niederspannungsanlagen selbst für Kinder und Nutztiere (60V):
VORSEHEN !
60V ist Ripple Free Gleichspannung !
Ansonsten ist laut EN60598-1 der AC Wert mit 25V angegeben, wenn die Spannung berührbar (unisoliert) vorhanden ist.

Und eine getaktete KSQ ist niemals Ripple-Free !


Grüße
Tom 8)
Borax
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Do, 10.02.11, 13:34

Schon ok. Aber groß wird der Ripple da auch nicht sein. Die Dinger haben ja Ausgangskondensatoren und der dann 'übrige' Ripple dürfte eher kleiner als 5V sein. Und es handelt sich ja hier um eine Lampe und kein Kinderspielzeug.
http://www.elektro-wissen.de/Elektroins ... arten.html

Die EN60598-1 kann ich nicht nachschauen, die ist mir zu teuer. Und daher weiß ich auch nicht, ob da eine getaktete Gleichspannung im mehrstelligen kHz-Bereich eigens berücksichtigt ist.

Aber gut. Ich bin kein Fachmann und von daher sag ich besser nichts mehr.
polofreak
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Do, 10.02.11, 14:27

Vielen Dank für eure Antworten, wenn ich vielleicht erstnochmal auf serie oder parallel eingehe, also mein Leiter ist ja ein Alu-Blech bei den definierten Grössen komme ich auf einen Leitungswiderstand von 0,34 Ohm (zwei AL-Bleche 0,5x160x1600)

Das Problem bei dieser Frage ist, ich hab eine Sandwich-Platte (ALUCOBOND) die hat oben und unten ein Deckblech, ich hab keine Ahnung wie ich da eine Serienschaltung hinbekommen soll. Hat jemand da eine Idee? Ich wollte oben + unten - und die LEds sind dazwischen, ich löte sie oben und unten an et voila. Im Prinzip soll das nachher aussehen wie hier nur nicht mit grossen Flächen sondern einzelnen Hochleistungs-LEDs. [edit]Ah und natürlich ohne dieses hässliche schwarze Kabel :) [/edit]

Geht das parallel oder wie könnte eine Serienschaltung aussehen?
Borax
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Do, 10.02.11, 15:51

Ich wollte oben + unten - und die LEds sind dazwischen, ich löte sie oben und unten an et voila.
Man kann zwar Alu ganz gut löten, aber die dazu nötigen Temperaturen dürfte das ALUCOBOND nicht aushalten.
BTW: Die Kühlleistung einer solchen ALUCOBOND Platte wird sich nicht mit derjenigen einer normalen Alu-Platte decken. Der Kunststoffkern dürfte eine recht gute Wärmeisolierung ergeben, also wird sich die Wärme ein wenig an der unteren Fläche stauen. Daher würde ich die Kühlleistung auf höchstens die Hälfte einer horizontal frei aufgehängten blanken (oder lackierten) Alu-Platte schätzen.
bei den definierten Grössen komme ich auf einen Leitungswiderstand von 0,34 Ohm (zwei AL-Bleche 0,5x160x1600)
Ich bin zwar gerade zu faul um das nach zurechnen, aber 0.34Ohm bei 16A ergibt einen Spannungsverlust von über 5V (und damit eine Heizleistung von fast 90W!!!). Ich würde ggf. noch zwei 4-Kant-Alu Stangen als Kabelkanäle verwenden, darin könnte man die Kabel verstecken und eine Reihenschaltung realisieren. 0.34Ohm bei 2A fällt fast nicht ins Gewicht... (Spannungsverlust von 0.7V und eine verheizte Leistung von nur 1.4W)

@TomTTiger
Ich könnte spaßeshalber mal den Ripple an meiner KSQ nachmessen. Da hängen 12 LEDs in Serie dran (dürfte etwa 40V bei 350mA ergeben).
Dann könntest Du vielleicht in der EN60598-1 nachschauen, ob das noch erlaubt ist.
polofreak
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Fr, 11.02.11, 10:24

*grrr* wenn man unten nochmal schnell in einen anderen Post schaut sollte man nicht auf einen Link clicken, sonst ist der grad geschriebene Post weg *grrr*

Ich hab gestern Abend mal ALUCOBOND gelötet, es geht schon, ist nicht optimal aber oxidschicht entfernt und sofort gelötet funktioniert :)

Meine neueste Idee wäre die LEDs voll im Kern integrieren, die obere Deckschicht als KK verwenden und die untere Deckschicht ist meine "Leiterplate" da fräse ich mein Layout rein, dann sollte das auch mit der Reihenschaltung funktionieren ;)

Also dann bestell ich jetzt mal 8 Crees, Wärmeleitkleber, Widerstände und ein KSQ letzteres lässt mich noch rätseln, was für Widerstände, wo müssen die ins Schaltbild und was für ein KSQ? Borax du hattest mal eins gepostet, das war aber bis max 700mA, das ist zu wenig, ich will schon sehr hell :)
Borax
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Fr, 11.02.11, 11:04

Meinst Du wirklich die 1.75A von der oben verlinkten KSQ sind zu wenig? Je höher der Strom ist, desto heißer wird es an der 'Kontaktstelle' zwischen LED und Kühlkörper. Und bei den nur 0.5mm Alu, würde ich eher den Strom noch niedriger ansetzen und wenn es von der Helligkeit nicht reicht, zwei LEDs mehr verwenden. Der Preis dieser KSQ ist unschlagbar günstig! Meist bekommt man für 20€ noch nicht mal ein 'Standard-Konstantspannungs-Netzteil' mit 1.75A bei mehr 30V...
Uns es sind keine weiteren Bauteile erforderlich.

BTW:
wenn man unten nochmal schnell in einen anderen Post schaut sollte man nicht auf einen Link clicken, sonst ist der grad geschriebene Post weg
Bei mir (SeaMonkey) reicht es wenn ich dann auf 'zurück' klicke und schon ist die Antwort mit Text wieder da :)
polofreak
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Fr, 11.02.11, 11:26

:roll: ich hatte versehentlich auf deines geclickt und das ist bis max 700mA erhältlich :D du hast vollkommen recht, 1750 mA sind super, keine weiteren Bauteile heisst ich brauche gar keinen Widerstand?

Das heisst ich fräse mir in mein ALUCOBOND folgendes Muster und lege einfach rechts und links mein Netzteil an und fertig?
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P.S.: Bei uns in der Firma gibts nur IE und da auch nur immer den aktuellsten :/ und wenn ich da zurück clicke dann ist immernoch alles weg :(
Borax
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Fr, 11.02.11, 11:35

Kurz und bündig:
Ja.

Ach ja, grade noch mal in der Beschreibung der KSQ gefunden:
Ripple & Noise: 200 mV
Damit dürfte das auch physiologisch noch als Gleichpannung gelten.
xMartin
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Fr, 11.02.11, 11:42

Und was bedeutet "Einschaltstromstoß 60 A" in der Beschreibung der KSQ?
Borax
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Fr, 11.02.11, 11:53

Am Eingang der KSQ ist ein Gleichrichter für 230V und ein Kondensator für 400V. Wenn dieser Kondensator 'leer' ist, dann fließt (für weniger als Millisekunden) ein sehr hoher Einschaltstrom (hier bis zu 60A) bis der mal geladen ist. Das ist aber bei allen Schaltnetzteilen so. Auch z.B. die Netzteile/Ladegeräte von Notebooks. Meines funkt manchmal ordentlich beim Einstecken :D
Aber bisher ist mir deswegen noch keine Sicherung rausgeflogen. Der Puls ist einfach zu kurz, als dass deswegen Standard-Sicherungen schalten oder durchbrennen würden.
Zuletzt geändert von Borax am Fr, 11.02.11, 11:56, insgesamt 1-mal geändert.
xMartin
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Fr, 11.02.11, 11:55

13.800 Watt? Boah ey :-)

Ok, verstanden. Primär- bzw. Netzseitig kurzzeitig aufgenommener Einschaltstrom wie bei induktiven Lasten üblich... THX.

Je nach Vx der LEDs kann man aber doch locker 9 Stk Cree XM-L an der KSQ betreiben, oder?

VG
Borax
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Fr, 11.02.11, 11:57

Kurz und bündig:
Ja.
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TomTTiger
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Fr, 11.02.11, 12:57

Ich könnte spaßeshalber mal den Ripple an meiner KSQ nachmessen. Da hängen 12 LEDs in Serie dran (dürfte etwa 40V bei 350mA ergeben).
Dann könntest Du vielleicht in der EN60598-1 nachschauen, ob das noch erlaubt ist.
Ich rede hier von BERÜHRBAREN Spannungen, die im Betrieb freiliegen. Sobald du z.B. isolierte Kabel nimmst, und mit deinen Fingern dann nicht mehr an freiliegende Kontakte greifen kannst, dann gelten die Werte auch schon nicht mehr. Geprüft wird sowas laut Norm mit einem "Prüffinger".

Hier mal ein Auszug:

Code: Alles auswählen

Leuchten der Schutzklasse III dürfen unter den folgenden Bedingungen zugängliche Strom führende Teile im SELV-Stromkreis haben: 
– Bei gewöhnlichen Leuchten wird eine effektive Spannung von 25 V oder eine welligkeitsfreie Gleich-spannung von 60 V unter Belastung nicht 
   überschritten, und wo die effektive Spannung 25 V oder die Gleichspannung 60 V überschreitet, darf der Berührungsstrom nicht überschreiten:
       – bei Wechselspannung: 0,7 mA (Scheitelwert); 
       – bei Gleichspannung: 2,0 mA. 
– Die Leerspannung von 35 V (Scheitelwert) oder eine welligkeitsfreie Gleichspannung von 60 V wird nicht überschritten.  
  Falls die Spannungen oder Ströme die oben angegebenen Werte überschreiten, muss mindestens einer der leitenden Teile im SELV-Stromkreis
  durch eine Isolierung getrennt sein, die einer effekti-ven Prüfspannung von 500 V für 1 min standhält. 
– Bei anderen als gewöhnlichen Leuchten wird die effektive Nennspannung von 12 V oder eine wellig-keitsfreie Gleichspannung von 30 V nicht 
  überschritten
Die EN60598-1 kann ich nicht nachschauen, die ist mir zu teuer
Kannst mich ja ganz gezielt fragen :D

Grüße
Tom 8)
polofreak
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Fr, 11.02.11, 13:45

OK vielleicht disqualifiziere ich mich jetzt auch selbst, aber was solls ;)
Kann ich durch mein Deckblech ein Loch bohren, ein kleins Kabel einführen und mit dem Silberkleber das Loch füllen? Also selbst verständlich kann ich das, die Frage ist mehr, leitet das dann den Strom durch das Deckblech?
Wenn nein, kann ich es dann mit Leitkleber machen?

Wenn eine der beiden Fragen jetzt noch mit ja beantwortet wird springe ich im Kreis, denn dann ist das soooooo grandios und einfach zugleich, dann seh ich die Leuchte schon hängen :D
Borax
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Fr, 11.02.11, 14:21

@TomTTiger
Das Problem hier ist:
welligkeitsfreie Gleichspannung
Vermutlich geht es in erster Linie um die 'Spitzenspannung'. Bei normalem sinusförmigen AC wären das bei 25Veff ja auch über 60V Spitze-Spitze. Einen Ripple von 0.2V würde ich unter physiologischen Gesichtspunkten durchaus als welligkeitsfreie Gleichspannung bezeichnen. In dem Auszug steht halt nichts dazu drin, wie groß eine eventuell vorhandene Restwelligkeit sein darf, damit die Gleichspannung noch in die Kategorie 'welligkeitsfreie Gleichspannung' fällt.

In meinem Fall sind die Anschlüsse auch isoliert, aber ich plane gerade eine andere Lampe auch auf LEDs umzurüsten und da wird der Strom über offene Antennen geleitet. Weil ich solche Lampen nicht verkaufe, habe ich da sowieso keine Bedenken, aber es ist ja von allgemeinem Interesse, ob man LEDs an solchen KSQs mit offener berührbarer Stromversorgung nach 'offiziellen' Regeln betreiben darf. Die 350mA KSQ von Lumi geht ja prinzipiell bis 72V. Das wäre dann auf alle Fälle nicht mehr in der 'Kinder- und Nutztier' Kategorie.

@polofreak
Ich habe keine Ahnung wie gut das Zeug leitet. Noch nie benutzt. Aber 2A da durch jagen... Ich glaube das würde ich nicht versuchen. Da würde ich es eher verschrauben. Mit 1.8mm Schrauben dürfte das auch nicht viel auffälliger sein als ein 'eingeklebtes' Kabel.
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TomTTiger
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Fr, 11.02.11, 16:49

„Welligkeitsfrei“ ist herkömmlich definiert für eine überlagerte sinusförmige Spannung mit einem Wechselspannungsanteil von nicht mehr als 10 % des Effektivwertes:
Der höchste Scheitelwert für ein welligkeitsfreies Gleichspannungssystem mit einer Nennspannung von 120 V überschreitet nicht 140 V
bzw. 70 V für ein welligkeitsfreies Gleichspannungssystem mit einer Nennspannung von 60 V und 35 V für ein welligkeitsfreies
Gleichspannungssystem mit einer Nennspannung von 30 V.
Habe ich gerade nochmal nachgesucht in der Norm...
Also zusammengefasst :
AC = 25V Effektivspannung
DC (+max. 10% Ripplespannung) = 60V

Wenn die KSQ DC 72V liefert, muss auf jeden Fall eine komplette Isolierung erfolgen !

Übrigens :
Für deine "Kinderkategorie" gelten ganz andere Werte : Maximal 24V SELV Spannung... (aus der EN 60598-2-10) und Schutzklasse II oder III...

Grüße
Tom
Borax
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Fr, 11.02.11, 23:22

DC (+max. 10% Ripplespannung) = 60V
Ok. Damit fallen mindestens die Reichelt-KSQs (mit max. 48V und 200mV Ripple) noch in die Kategorie 'sicher'.
Lumitronics sollte dann vielleicht bei der 350mA KSQ eine Warnung dazu schreiben, dass die maximal möglichen 72V nicht mehr in die Kategorie 'berührsicher' fallen.
Für deine "Kinderkategorie" gelten ganz andere Werte : Maximal 24V SELV Spannung... (aus der EN 60598-2-10) und Schutzklasse II oder III...
Sind dann alle Angaben die man im Netz so findet falsch???
Beispiel:
Die Grenze für die dauernd zulässige Berührspannung ist international vereinbart (Tabelle). Sie ist für Menschen und Tiere nicht lebensbedrohlich.

für Menschen: Wechselspannung (AC)=50V, Gleichspannung (DC)= 120V
für Kinderspielzeuge, Kesselleuchten im Tierbereich... Wechselspannung (AC)=25V, Gleichspannung (DC)= 60V
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TomTTiger
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Mo, 14.02.11, 09:05

Hallo Borax,

nein, nicht wirklich falsch, diese Grenzen hat es so mal gegeben, die Infos sind schlichtweg veraltet.

Grüße
Tom 8)
Borax
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Mo, 14.02.11, 09:26

Ok. Danke für's nachschauen. Dann halte ich mich vorläufig an diese Definition:
DC (+max. 10% Ripplespannung) = 60V

Und Lumitronics sollte vielleicht bei der '72V KSQ' wirklich eine Warnung dazu schreiben, dass bei speziell dieser KSQ sekundärseitig keine offenen Leitungen erlaubt sind.
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Do, 17.02.11, 14:02

meine LEDs sind da :) leider das Netzteil noch nicht, sonst würde ich jetzt gleich anfangen mit basteln :)

Eine Frage bleibt mir noch, ich hab sie mir auf einem Star gekauft, jetzt sind dort 6 Lötpadsvorhanden, beschriftet mit + - und LT zwei sind nicht beschriftet.
Was ist LT und für was brauch ich die 6 pads?
vielen Dank schon im Voraus
Borax
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Do, 17.02.11, 20:15

6 Lötpads sind beim 'Star' Standard. Meist sind dann + und - mehrfach vorhanden. Aber Du kannst getrost alle Anschlüsse bis auf die mit + und + beschrifteten Pads ignorieren.
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Do, 24.02.11, 12:00

vielen dank, genau so ist es, wenn man mal genau hinschau, dann sieht man dass drei auf den + gehen und 3 auf den - wie einfach es doch manchmal sein kann wenn man denn nur hinschauen würde :)

vielen Dank, Material ist fast komplett, bald geht das basteln los, ich freu mich schon.
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