Planlos. 2x cree mc-e 560

[andreas86]

Hallo Leute,
ich möchte gerne eine Zimmerlampe mit HighPowerLEDs als Leuchtmittel entwerfen. Leider bin ich absoluter Neuling auf dem Gebiet LED-Technik und im Technikunterricht war ich wohl meistens mit anderen Dingen beschäftigt. Einen kleinen Überblick konnte ich mir schon in Anfängerthreads verschaffen, habe jedoch nicht alles verstanden.
Ich würde zwei "Cree MC-E 560lm J warmweiß" verbauen und wüsste nun gerne ob ich sie problemlos mit einer 1400mA Konstantstromquelle betreiben kann, ohne noch groß Widerstände zu verbauen usw. (Kühlkörper werde ich wahrscheinlich ebenfalls selbst entwerfen)

Kurzdatenblatt
Strom 350 mA 500 mA 700 mA
Spannung 3,30 V 3,40 V 3,50 V
Effizienz 70 lm/W 61 lm/W 57 lm/W
Lichtstrom 320 lm 416 lm 560 lm

Außerdem wüsste ich noch gerne welche Art von Schaltung zu empfehlen ist und worauf beim verlöten zu achten ist. Ich habe das Datenblatt der Platine nicht wirklich verstanden.
Es würde mich freuen, wenn ihr mir weiterhelfen könntet (gerne auch ausführlich;) und es tut mir Leid, wenn ich euch mit dem xxxten Thread dieser Art nerve.
Gruß, Andi.

[andreas86]

Ich merke gerade, dass es mit zwei Emittern doch ziemlich Hell wird. Also doch eher 1x cree mc-e 560 mit 700mA Konstantsromquelle. =)

[eyeled]

Willkommen im Forum!
Ich hoffe, Du hattest die zwei LEDs parallel angeschlossen, denn hintereinandergeschaltet mit 1,4A wären sie jetzt schwer geschädigt, bzw hätten eigentlich schon ihr letztes Licht abgegeben haben müssen. Aber auch dann sind sie am oberen Rand des erlaubten Stromes. Wenn eine bei Parallelschaltung kaputt geht, ist die andere wegen des dann fließenden Überstroms auch gleich hin. Besser ist es, zwei hintereinander mit einer KSQ von vielleicht nur 600mA oder noch weniger zu betreiben. Sie halten länger, und die Kühlung ist leichter. Bei KSQ- Anwendung sind keine zusätzlichen Widerstände erforderlich. Das die KSQ mit einem Gleichstrom liefernden Schaltnetzteil betrieben werden sollte ist Dir sicherlich klar? Schaltnetzteil und KSQ in einem gibt es hier im Shop mehrfach.
Gruß
Klaus

[Achim H]

Ich hoffe, Du hattest die zwei LEDs parallel angeschlossen, denn hintereinandergeschaltet mit 1,4A wären sie jetzt schwer geschädigt, bzw hätten eigentlich schon ihr letztes Licht abgegeben haben müssen.

Unter Umständen.
Eine MC-E sind 4 Dies in einem Gehäuse. jeder dieser Dies verträgt maximal 700mA. Bei gemischter Parallel-/Reihenschaltung mit 2 Stück MC-E könnte man diese an einer 1400mA und sogar an einer 2800mA Konstantstromquelle betreiben. Besser, auch sicherer ist es jedoch, wenn alle Dies nur in Reihe verschaltet werden. Dafür ist eine Konstantstromquelle mit maximal 700mA erforderlich.

Das Licht aus einer MC-E ist nicht gerade üppig (entspricht ca. 50 Watt Glühlampe), aber wenn das Licht von 2 Stück MC-E (ca. 90 Watt Glühlampe) zu hell sein sollte, dann sollte man vielleicht über einen Dimmer nachdenken. Leider gibt es hier im Shop keine netzbetriebene Konstantstromquelle, die zudem noch dimmbar ist.

Über einen Umweg kann man trotzdem zu seinem Ziel gelangen:
Benötigt wird ein Festspannungsnetzteil, ein PWM-Dimmer und eine Niedervolt-Konstantstromquelle (max. 700mA).
Das schwächste Glied in dieser Kette ist der PWM-Dimmer. Dieser verträgt nur Eingangsspannungen bis max. 30V. Folglich darf das Festspannungsnetzteil auch nur max. 30V liefern (30V Netzteile sind etwas zu schwer zu besorgen. Alternative siehe vorletzter Absatz). Und das würde gerade so eben für 2 Stück MC-E (alle 8 Dies in Reihe) reichen. Problem ist aber, ein 30V Festspannungsnetzteil gibt es hier nicht. Das müsste man sich woanders besorgen.

Der PWM-Dimmer und die Niedervolt-Konstantstromquelle werden parallel an den Ausgang des Netzteil angeschlossen (siehe Bild), der PWM-Kontakt vom PWM-Dimmer wird mit dem PWM-Kontakt der Konstantstromquelle verbunden (siehe Bild). Alle Leds (alle Dies) werden in Reihe geschaltet und an den Ausgang der Konstantstromquelle angeklemmt.



Wie die 4 Dies einer MC-E auf der Starplatine in Reihe verschaltet werden müssen, kannst Du dir im Datenblatt Cree MC-E technische Daten anschauen. Um 2 Stück MC-E ebenfalls in eine Reihe zu verschalten, muss die freie Kathode der 1. MC-E mit der freien Anode der 2. MC-E verbunden werden. Die noch freie Anode der 1. MC-E wäre dann der Pluspol dieser Reihenschaltung, die noch freie Kathode der 2. MC-E wäre der Minuspol. Diese beiden Kontakte müssen (Plus an Plus, Minus an Minus) mit dem Ausgang der Konstantstromquelle verbunden werden. Fertig.

Passende 30V Netzteile (von Meanwell) wären (allerdings etwas schwerlich zu besorgen):
LPF-40-30 (Datenblatt)
HLG-40H-30A (Datenblatt)


Alternative:
2 PWM-Dimmer, 2 MC-E, 2 Konstantstromquellen (jeweils max. 700mA), 1 Netzteil (24V/mind. 1,5A).
Da jede MC-E seine eigene Konstantstromquelle erhält, könnte die Versorgungsspannung zur Konstantstromquelle mit einem Schalter ein-/ausgeschaltet werden. Ein passendes 24V Netzteil bekommt man hier im Shop: 24V/2,5A

Vorteil:
Ein 24V Schaltnetzteil ist sehr viel einfacher zu besorgen (weil häufiger erhältlich) und daher etwas günstiger als ein 30V Netzteil (seltene Spannung).
Nachteil:
Jede MC-E müsste mit einer eigenen Konstantstromquelle und mit einem eigenen Dimmer ausgestattet werden.

[andreas86]

Vielen Dank für eure hilfreichen Antworten. Ich denke so langsam habe ich Verstanden worauf zu achten ist.
Die Version mit den beiden KSQ+Dimmern ist mir etwas groß (vom Volumen her, trotzdem Danke). Ich hatte lediglich auf die Lumenwerte geachtet, 2x crees mc währen doch Okay. Im Shop wird mir zu den crees mc-e die aktive SynJet MR16 Kühlung empfohlen, ich würde jedoch lieber eine Passivkühlung verwenden. Nun wüsste ich noch gerne ob es dabei zu Problemen kommen kann, oder worauf zu achten ist.
Wahrscheinlich werde ich wohl ein Paar alternativen mit Leistungsschwächeren LED+passender KSQ ausprobieren. Habe auf jeden Fall Blut geleckt und halte das ganze für ein Interessantes Thema.
MfG Andi

[Achim H]

Ich hatte lediglich auf die Lumenwerte geachtet, ...

Nur auf die Lumen zu schauen ist zwar nicht ganz verkehrt, leider aber auch nicht ganz richtig. Man muss sich immer ins Gedächtnis rufen, dass Leds keine Glühlampen sind. Glühlampen strahlen ihr Licht rundum ab, Leds hingegen nur in eine Richtung. Mit nur 560 Lumen würde ich in meinem Wohnzimmer (ca. 12m²) nicht glücklich werden. Meine Led-Lampe (9x Matrix warmweiß, alte Version) erzeugt 1620 Lumen. Unter den Leds ist es angenehm hell, die Decke ist leider noch immer nicht weiß, sondern nur grau. Es kommt einfach nicht genügend Licht über Reflektionen bis zur Decke. Zugegeben: ich müsste mal wieder streichen, aber eine gewisse Grundhelligkeit würde man auch mit angegrauter Farbe erreichen. Aber genau diese erreiche ich eben nicht. Und viel anders wird das bei Dir mit nur 560 Lumen (das sind gerademal ein Drittel von dem, was ich habe) auch nicht werden.

Passivkühlung ist immer möglich. Um viel Leistung aufzunehmen muss der Kühlkörper eine gewisse Masse haben (dünnes Alublech scheidet somit aus), um die aufgenommene Wärme wieder an die Umgebungsluft abzuleiten, ist eine große Oberfläche erforderlich (also viele große Kühlrippen).

1 MC-E erzeugt maximal bestromt eine Leistung von: 4 Dies x 3,5V x 0,7A = 9,8 Watt. Dafür wäre ein Kühlkörper mit einem Wärmeableitwert von maximal 9,5K/W erforderlich. Der Kühlkörper wäre mit 120°C allerdings schon sehr heiß (zu heiß für die Led = verkürzt die Lebenserwartung, zu heiß für Dich = Verbrennungsgefahr). Besser wäre ein Kühlkörper mit 4,5K/W, der Kühlkörper wäre dann nur 70°C heiß (alle Rechnungen bei einer Raumtemperatur von 25°C).

Die geschwungenen Sternkühlkörper (Ø70mm oder Ø85mm) könnte man verwenden, wenn an beide Seiten Luft heran kann. Sollte einseitig keine Luft heran kommen können, wäre der mit Ø70mm schon zu klein, der mit Ø85mm wäre hart an der Grenze.

[andreas86]

Ok, danke erstmal. Wenn es was Neues gibt, melde ich mich wieder

[andreas86]

Hallo,
habe nun doch noch einmal eine Frage zu Widerständen. In den Widerstandsberechnungs-Themen, geht es ja immer auch darum überschüssige Spannung zu vernichten.
Wenn ich nun z.B. eine der cree mc-es (Daten s.o.) mit einer 700mA KSQ betreiben möchte, die folgende Daten hat:

Minimale Eingangsspannung: 220VAC
Maximale Eingangsspannung: 240VAC
Ausgangsstrom: 700mA
Ausgangsspannung: 15V - 36VDC
Toleranz des Ausgangsstroms: <10%
Maße: 140x45x27.5mm
Schutzklasse: IP20
Betriebstemperatur: -40°C bis 75°C

müsste ich dann nicht die überschüssigen 11,5V Ausgangsspannung der KSQ mit Widerstand (16.43 Ohm) abfangen? Bin da ziemlich verwirrt.

[eyeled]

Normalerweise nimmt man eine Konstantstromquelle, bei der man keine Spannung mit Widerständen vernichten muss. Die von Dir genannte KSQ ist für 5-8 LEDs gedacht, die, wie normal, dann ohne Widerstände hintereinandergeschaltet werden können. Du hast aber bei Hintereinanderschaltung nur vier, keine 5-8.
Für Deinen Zweck ist die KSQ 95059 geeignet, wenn Du Dich an Achims Vorschlag (letzte zwei Sätze) hältst.

Eine MC-E sind 4 Dies in einem Gehäuse. jeder dieser Dies verträgt maximal 700mA. Bei gemischter Parallel-/Reihenschaltung mit 2 Stück MC-E könnte man diese an einer 1400mA und sogar an einer 2800mA Konstantstromquelle betreiben. Besser, auch sicherer ist es jedoch, wenn alle Dies nur in Reihe verschaltet werden. Dafür ist eine Konstantstromquelle mit maximal 700mA erforderlich.

Die einzelnen Dies der (Vierfach-) LED müssen aber hintereinander geschaltet werden, denn auch diese KSQ soll mindestens drei LEDs versorgen.
Widerstände werden dann nicht gebraucht, das Wesen der KSQs ist es, die Spannung so zu regeln, dass die spezifizierte Stromstärke abgegeben wird.
Aber, warte mal auf Achim diese Nacht, der weiß normalerweise (fast) alles.
Gruß Klaus

[Achim H]

Die MC-E hat je Die eine Vorwärtsspannung von 3,5V. Bei 4 Dies sind das also 14V. Die Konstantstromquelle in IP20 liefert allerdings eine minimale Spannung von 15V. Das bedeutet, es müssen mindestens 1V vernichtet werden. Dafür könnte man 2 Gleichrichterdioden mit den 4 Dies in Reihe schalten. Bei einem Strom von 700mA fällt auch über die Gleichrichterdioden etwas Spannung ab. Relevant ist nur der Strom durch die Dioden (Leuchtdioden + Gleichrichterdioden). Der Strom in den Gleichrichterdioden wird allerdings sinnlos verheizt. Deshalb solltest Du hier etwas kräftigere Typen (zum Beispiel: 1N5400) einbauen.

1N5400 Datenblatt
max. 50V/max 3A
Spannungsabfall bei 0,7A: ca. 1V @ 25°C; ca. 0,9V @ 125°C

Bei 2 Dioden sind das also 1,8 bis 2V.

4 Dies + 2 Stück 1N5400 in Reihe und schon hat man mindestens 15,8V und liegt damit innerhalb des Ausgangsspannungsbereiches der Konstantstromquelle (15 bis 35V).

Bitte nicht weniger als 2 Gleichrichterdioden verwenden. Alle Dioden haben Toleranzen. Die 3,5V Vorwärtsspannung durch jeden Die der MC-E kann auch niedriger ausfallen, ebenso der Spannungsabfall bei den Gleichrichterdioden. Und damit würde man möglicherweise wieder unter die 15V gelangen.

[andreas86]

Ok, ich dachte die Angaben würden die Summe aller Dies anzeigen. Also haben z.B. die Triple Cree XP-G auch den dreifachen angegebenen Spannungswert, wenn alle drei SMDs angesteuert werden? Von daher ließen sich die Ausgangsspannungen der KSQs ja relativ einfach erreichen. Ich würde nämlich gerne verschiedene HighPower LEDs vergleichen und deshalb vorrangig kleine Schaltungen installieren und auch mit möglichst wenigen KSQs arbeiten. Dabei würde ich gerne die Maximalauslastung der verschiedenen Bauarten austesten. Hohe Lebensdauer spielt da für mich noch keine alzu große Rolle spielen, es sei denn die Lebensdauer würde sich so drastisch verringern, dass eine Maximalauslastung wirtschaftlich gesehen keine Anwendung finden würde.
Gruß, Andi