hochleistungs led richtig betreiben

[FAQ-Forum-Bot]

Sehr geehrte Damen und Herren,

ich habe von Ihnen u.a. die Triple Cree XP-G, warmweiß bekommen. Wenn ich diese einzeln mit der Konstantstromquelle 95041 betreibe wird schon eine super Leuchtkraft erreicht.
Wie und mit welcher Stromquelle müsste man sie ansteuern um die maximale Leuchtkraft zu erreichen ? Wie viele kann man bedenkenlos in Reihe schalten ?
Wie viele Cree XP-G Q5 würde der Kühlkörper 60011 noch ausreichend kühlen ?
Wie viele Cree XP-G Q5 könnte man am Hochleistungsdimmer 95052 betreiben ? Wären dann dafür mehrere Konstantstromquellen erforderlich und ist dies technisch möglich ?

Vielen Dank für Ihre Mühe. MfG andreas recknagel

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Diese Frage von Andreas R. bezieht sich auf Hochleistungs Dimmer für LEDs und LED Module, 10A, 10-24V und wurde durch den FAQ-Bot automatisch eingestellt.

[Achim H]

Wie und mit welcher Stromquelle müsste man sie ansteuern um die maximale Leuchtkraft zu erreichen ?

Mit einer Konstantstromquelle, die 1500mA zur Verfügung stellt.

Wie viele kann man bedenkenlos in Reihe schalten ?

Die maximale Anzahl Leds, die in Reihe geschaltet werden können, ist abhängig vom Ausgangsspannungsbereich der Konstantstromquelle. Die Summe der Led-Vorwärtsspannungen muss innerhalb dieses Ausgangsspannungsbereiches liegen.

Leider gibt es hier bei Lumitronix keine KSQ, die 1500mA zur Verfügung stellt.

Die nächstkleinere Konstantstromquelle hat 1400mA und muss an ein Schaltnetzteil (max. 35V) angeschlossen werden. Da 35V ein sehr untypischer Wert für eine Ausgangsspannung sind, werden so gut wie keine Netzteile angeboten. Da müsste man auf die Suche gehen und würde wahrscheinlich nicht fündig werden. 30V sind zwar auch schon arg untypisch, aber Netzteile mit dieser Ausgangsspannung gibt es. Ein sehr gängiger Wert wäre zum Beispiel 24V. Und auch die Spannung am Dimmer darf maximal 24V betragen.


Allerdings ist mir unklar, ob diese Konstantstromquelle eingangsseitig mit einer PWM-modulierten Eingangsspannung (die Spannung am Ausgang des Dimmer) betrieben werden kann. Im Normalfall wird die 1400mA Konstantstromquelle mit einem PWM-Signal direkt am Shutdownpin angesteuert. Der Hochleistungsdimmer stellt aber kein separates PWM-Signal zur Verfügung.

Wie viele Cree XP-G Q5 könnte man am Hochleistungsdimmer 95052 betreiben ?

Der Dimmer darf mit max. 24V versorgt werden und er selbst kann max. 10A am Ausgang zur Verfügung stellen. Das Produkt aus Spannung mal Strom ergibt die Leistung, die dieser Dimmer maximal bewältigen kann:

24V x 10A = 240 Watt

Jede XP-G benötigt mit 1500mA bestromt eine Vorwärtsspannung von ungefähr 3,6V (Toleranzen sind möglich. Die Vorwärtsspannung kann je nach Charge etwas höher oder niedriger ausfallen.).

Die Summe aller Vorwärtsspannung darf maximal 24V betragen. Die mögliche Anzahl Leds ist eine Divison aus maximaler Spannung am Ausgang des Dimmer geteilt durch eine einzelne Vorwärtsspannung einer Led. Und dieser Wert muss abgerundet werden (halbe Leds gibt es nicht).

24V / 3,6V = 6,667 Leds --> abgerundet 6 Leds.

Um den maximalen Strom des Dimmer auszuschöpfen dürfen mehrere Stränge parallel geschaltet werden. Jeder Strang benötigt 1500mA, der Dimmer kann maximal 10A = 10.000mA zur Verfügung stellen. Das Ergebnis muss abgerundet werden.

10.000mA / 1500mA = 6,667 Stränge --> abgerundet 6 Stränge

Das Produkt aus der maximalen Anzahl Stränge multipliziert mit der maximal möglichen Anzahl Leds in einem Strang ergibt die Anzahl der gesamt maximal möglichen Leds.

6 Stränge mit jeweils 6 Leds =
6 Stränge x 6 Leds = 36 Leds.

Jede Triple XP-G sind 3 Leds auf einer Starplatine.
36 Leds / 3 Leds = 12 Stück Triple XP-G.

Wären dann dafür mehrere Konstantstromquellen erforderlich ... ?

Jeder Strang benötigt 1500mA. Um dieser Strom einzustellen ist entweder jeweils eine Konstantstromquelle, alternativ jeweils ein stromeinstellender Widerstand notwenig.

Da mir die Auswirkungen einer PWM-modulierten Ausgangspannung an einer auf Schaltbasis basierenden Konstantstromquelle unklar sind, würde ich einen stromeinstellenden Vorwiderstand vor jede Led-Reihe schalten.

Die Led-Vorwärtsspannung beträgt bei 1500mA ungefähr 3,6V. Ich würde anraten, diese Spannung etwas zu verkleinern, da Toleranzen innerhalb der Produktion möglich sind. Um den Wert des Vorwiderstandes zu ermitteln, muss mit der Vorwärtsspannung der Leds gerechnet werden. Ist die Vorwärtsspannung zu hoch angesetzt und die Leds benötigen eine etwas geringere Vorwärtsspannung würde der Strom durch die Leds falsch berechnet werden und möglicherweise auch größer als 1500mA werden. Mein Vorschlag wären 3,5V (wenn man sich das Datenblatt zur XP-G anschaut, dort beträgt die Vorwärtsspannung bei 1500mA nur ungefär 3,53V.

Der Vorwiderstand in einer Led-Reihe stellt den Strom durch die Leds ein und verbrät die überschüssige Spannung.
Die Höhe der Spannung, die der Vorwiderstand vernichten muss, ist die Differenz aus der maximal zur Verfügung stehenden Spannung am Ausgang des Hochleistungsdimmer minus der Summe der Vorwärtsspannungen aller in Reihe geschalteten Leds in einem Strang.

24V - 6x 3,5V
---------------- =
1,5A

24V - 21V
------------ =
1,5A

3V
------ = 2 Ohm
1,5A

Leistung dieses Vorwiderstandes:
Spannung, die vernichtet werden muss multipliziert mit dem Strom, der fließen soll.

3V x 1,5A = 4,5 Watt --> nächstgrößerer Wert = 5 Watt (oder größer).

Um 6 Stränge (jeweils 6 Leds + Vorwiderstand) am Hochleistungsdimmer zu betreiben, müssen alle Stränge parallel geschaltet werden. Alle Pluspole aller Stränge werden mit dem Pluspol am Ausgang des Dimmer verbunden. Alle Minusleitungen werden an Minus angeklemmt.

Wie viele Cree XP-G Q5 würde der Kühlkörper 60011 noch ausreichend kühlen ?

Der Kühlkörper ist baugleich mit dem PR22 von Alutronic. In dessen Datenblatt (PDF, 1 Seite) wird eine maximale Kühlleistung von 12 Watt für je 10cm Länge angegeben. Allerdings würde sich der Kühlkörper dann (ausgehend von einer Umgebungstemperatur von 20 Grad) um 42 Grad erwärmen.

20 Grad + 42 Grad = 62 Grad.
Und das ist für einen Kühlkörper bzw. für die Leds auf dem Kühlkörper angemessen (je heißer die Led, desto kürzer die Lebenserwartung).

Der Kühlkörper, der hier verkauft wird, ist 27cm lang.
Um die maximal mögliche Leistung zu berechnen, die dieser Kühlkörper bewältigen kann, braucht nur wieder gerechnet werden:

27cm / 10cm = 2,7
2,7 x 12 Watt = 32,4 Watt (maximal)

Jede Triple XP-G erzeugt maximal bestromt eine Leistungsaufnahme von 16,2 Watt (siehe Produktseite)

32,4 Watt / 16,2 Watt = 2 Stück Triple XP-G


Das Schaltnetzteil muss mindestens die Leistung liefern können (mindestens 10&, besser 20% Reserve einplanen), die der Dimmer maximal zur Verfügung stellen kann.

Mit Reserven:
10A + 10% = 11A
10A + 20% = 12A

Schaltnetzteil:
24V/11A = 264 Watt (mindestens)