HighPower LED Stromquelle + PWM

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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Sili
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Do, 14.11.13, 21:36

Hallo zusammen.

bin neu hier :)

Habe heute mit der Post 3 High power LEDs zum testen bekommen.

2 Davon sind Samsung Sunnix 8.

Was ich vorher nicht bedacht habe: Können diese NUR mit einer KSQ betrieben werden, nicht mit einem Normalen Netzteil?

Zu PWM: Kann ich die KSQ auch mit einem Microcontroller per PWM Dimmen?
Die meisten Microcontroller können leider keine so hohen Ströme liefern, als dass eine Komplettversorgung möglich wäre...

Danke schonmal!
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Achim H
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Willkommen im Forum.
Können diese NUR mit einer KSQ betrieben werden, nicht mit einem Normalen Netzteil?
Ja und Nein.
Im laufenden Betrieb werden Leds warm, dadurch verringert sich die Vorwärtsspannung.
Wenn man die Leds mit einem hohen Strom betreiben möchte, dann wäre eine Konstantstromquelle angebracht.

Bei Verwendung eines Vorwiderstand als strom-einstellende Komponente steigt der Strom durch die Leds. Man läuft Gefahr, die Leds zu überstromen.
Zu PWM: Kann ich die KSQ auch mit einem Microcontroller per PWM Dimmen?
Wenn die KSQ über einen PWM-Eingang verfügt: Ja.
Die meisten Microcontroller können leider keine so hohen Ströme liefern, als dass eine Komplettversorgung möglich wäre...
Der µC kann aber einen Transistor ansteuern, der die Spannung zu den Leds durchschaltet.

Willkommen im Forum.
Sili
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Do, 14.11.13, 22:01

Ausgehend von Artikel 95017 (Konstantstromquelle 700mA) sollte ein PWM Eingang verfügbar sein. Oder zählt das nur bei der 1000/1400 Variante (deren Datenblätter vorhanden sind)?

Die LEDs haben bei 3,7V 700mA angegeben. Das rechne ich für eine LED ja schon als hohen Strom. Sollte also mit KSQ betrieben werden?

LED mit 3,7V, 700mA an 12V/2A und nach Rechner einfach 12 Ohm Vorwiderstand dranklemmen wird das Problem nicht lösen :D
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Achim H
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Ausgehend von Artikel 95017 (Konstantstromquelle 700mA) sollte ein PWM Eingang verfügbar sein. Oder zählt das nur bei der 1000/1400 Variante (deren Datenblätter vorhanden sind)?
Es sind Datenblätter zu allen Konstantstromquellen vorhanden.
1400mA
100 - 1000mA
Auf Seite 2 gibt es ein Produktbild.
Links unten an der Platine kann man den PWM-Eingang erkennen.

Die Sunnix 8 gibt es ebenfalls hier im Shop. Diese verträgt maximal 700mA. Die Vorwärtsspanung wird um 3,7V @ 700mA betragen (mit Betriebswärme ein paar Zehntel Volt weniger).

Wenn Du dir mal das Datenblatt zur Led auf Seite 6 anschaust (Forward Current Derating Curve, links unten auf der Seite) darf die Led nur bei einer Umgebungstemperatur von 25°C mit max. 700mA betrieben werden. Diese Temperatur wird man nicht halten können.

Je nach örtlichen Begebenheiten (zum Beispiel: ausgebauter Dachboden) und Montageort (zum Beispiel direkt unter einer Decke) kann es im Hochsommer auch mal 40 oder 50°C heiß werden. Der Strom durch Led darf bei 40°C noch max. 600mA, bei 50°C nur noch max. 560mA betragen.
LED mit 3,7V, 700mA an 12V/2A und nach Rechner einfach 12 Ohm Vorwiderstand dranklemmen wird das Problem nicht lösen
Wenn man die Vorwärtsspannung der Leds mit Betriebswärme mit 3,4V kalkuliert, dann ergeben 3 Leds in Reihe eine Summenspannung von 10,2V. Von den 12V müssen nur 1,8V vernichtet werden. Für einen Strom von 600mA (max. 40°C Umgebungstemperatur) reicht ein 3 Ohm Widerstand (mindestens 3 Watt).

Allerdings hast Du nur 2 Stück Sunnix 8.

Welcher Typ Led ist die 3.?
Sili
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Do, 14.11.13, 23:24

Die dritte LED ist eine Seoul Z-LED P4, warmweiß,
Art.Nr.: 66010.

es ist also nicht machbar nur eine der leds an 12v zu nutzen und per vwiderstand runter zu gehn? (hitze?)
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Achim H
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Fr, 15.11.13, 01:19

es ist also nicht machbar nur eine der leds an 12v zu nutzen und per vwiderstand runter zu gehn? (hitze?)
Aber natürlich ist es machbar, allerdings hast Du dann reichlich Verlustleistung.

Vorwiderstand:
12V - 3,4V = 8,6V
8,6V / 0,6A = 14,33 --> nächst höhere, erhältliche Wert = 15 Ohm

Rückrechnung auf den neuen Strom:
8,6V / 15R = 0,5733A --> 573,3mA

Leistung des Vorwiderstand:
(Spannung, die verheizt werden muss x Strom, der fließt)
8,6V x 0,5733A = 4,93 Watt --> mindestens einen 9 Watt Typ nehmen.

Leistung insgesamt:
12V x 0,5733A = 6,88 Watt

Led-Leistung:
3,4V x 0,5733A = 1,95 Watt

Verlustleistung:
6,88 Watt - 1,95 Watt = 4,93 Watt

Und das Ganze jetzt 3mal (weil 3 Leds)

Der Vorteil einer Reihenschaltung ist, dass die Verlustleistung gering gehalten wird.
Je weniger überschüssige Spannung verheizt werden muss, desto kleiner fallen auch die Bauteile aus.
Sili
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Fr, 15.11.13, 08:03

Macht natürlich Sinn.
Solch hoch-belastbare Widerstände habe ich nicht herumliegen.

Habe noch einmal LEDs nachbestellt, damit ich 3 davon in Reihe schalten kann.

zudem (zum testen) die 700mA KSQ :)

Bin schon gespannt.
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Achim H
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Fr, 15.11.13, 13:35

Noch eine Anmerkung:

In einer Reihenschaltung müssen nicht 3 bau-gleiche Leds verwendet werden.

Da durch alle Bauteile der gleiche Strom fließt (Höhe der Vorwärtsspannungen und Farbe der Leds ist egal) müssen diese nur den gleichen Strom verkraften können. Du kannst folglich zwei Samsung Sunnix 8 mit einer Seoul Z-Led P4 in Reihe schalten. Die Summe der Vorwärtsspannungen muss kleiner als die Betriebsspannung sein. Etwas Spannung muss zum Einstellen des Strom mithilfe eines Widerstand übrig bleiben.
Sili
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Mo, 18.11.13, 08:39

Das ist richtig :)

Leider habe ich aus Dummheit erst den Vorwiderstand (nicht genug Watt) und im Anschluss die LED ins Nirvana geschickt!

Aber heute sollte ein neues Päckchen eintreffen (inkl. KSQ) mit dem werde ich das mal testen! :)

Danke schonmal für die schnelle Kompetente Hilfe.

Was ich z.B gar nicht wusste, ist das man immer einen Vorwiderstand nutzen sollte, auch wenn Die Betriebsspannung eigentlich nicht zu hoch ist.
Das wird in einigen Elektronikforen müde belächelt und als "falsch" hingestellt.
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Mo, 18.11.13, 09:10

Solange man mit der Spannung präzise und deutlich unter der Spannung bleibt, bei der sich der maximal zulässige LED-Strom einstellen würde --- bei maximal zu erwartender LED- und Umgebungstemperatur --- kann man auch die Spannung vorgeben. Die Grenzen sind aber äußerst eng und oft kann man nicht garantieren, dass sie unter allen Bedingunen eingehalten werden. Man muss daher auf jeden Fall vom worst-case ausgehen (also Hochsommer + maximale LED-Temperatur im Betrieb + schlechte Wärmeabfuhr)
Borax
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Mo, 18.11.13, 11:59

auch wenn Die Betriebsspannung eigentlich nicht zu hoch ist.
Hauptproblem dabei ist: Wie hoch ist die Betriebsspannung?! Im Datenblatt der LEDs werden nur typische Werte angegeben (i.A. mit 10-20% Toleranz) und meist liegt die Betriebsspannung bei gegebenem Strom wesentlich tiefer. Wenn also im Datenblatt angegeben ist, dass die LED eine 'Betriebsspannung' von 3,7V bei 700mA haben soll, dann kann es bei der gegebenen LED durchaus sein, dass die 700mA schon bei 3.4V erreicht werden und dann bei 3.7V schon wesentlich mehr als 1A fließt, was dann zum Tod der LED führt. Wie CRI schon gesagt hat, kann man LEDs durchaus ohne Widerstand an einer Spannungsquelle betreiben, solange man mit der Spannung präzise und deutlich unter der Spannung bleibt, bei der sich der maximal zulässige LED-Strom einstellen würde. Hierzu muss man aber die Spannung bei der sich der maximal zulässige LED-Strom einstellt erst mal kennen. Ohne selbst nachmessen geht das aber nicht.
Sili
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Di, 19.11.13, 19:36

So. LEDs sind angekommen :)

Nochmal für mich als Neuling, bevor ich wieder ein Mini-Wölkchen produzieren ;)

Ich hab jetzt 3x die Sunnix 8 auf Star-Platine+ Kühlkörper, geklebt mit nem Klebepad.

Mein Netzteil liefert 12V/2A, schwankt aber zwischen 12,2 und 12,4V hin und her.

Ich hab zusätzlich die Konstantstromquelle 700mA.

Ich nehme also mal an dass die LEDs bei Zimmertemperatur von 20° nach kurzer Betriebszeit so an die 40° erreichen und somit noch 600mA benötigen.

Die Konstantstromquelle gibt 11,94-11,95V ab, ich nehme zur Sicherheit 12V an?

Kann mir da mal jemand auf einfache Weise zeigen, wie ich den Vorwiderstand bei 3 dieser LEDs berechne? Also den R-Wert sowie den Typ (W den er aushalten sol lohne zu rauchen)?

Bin jetzt anhand von Achims Post unten 10R (0,5W) errechnet, wobei die LEDs nach der "Rückrechnung auf den neuen Strom" nur 180mA verbrauchen würden. ich glaube das stimmt nicht.
Borax
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Di, 19.11.13, 22:14

Ich hab zusätzlich die Konstantstromquelle 700mA.
Welche genau?
Die Konstantstromquelle gibt 11,94-11,95V ab, ich nehme zur Sicherheit 12V an?
Da stimmt was nicht. Eine Konstantstromquelle hat keine konstante Spannung. Möglicherweise ist es die Leerlaufspannung, die im unbelasteten Zustand (wenn also nichts angeschlossen ist) überhaupt von der KSQ abgegeben werden kann.
Mein Netzteil liefert 12V/2A, schwankt aber zwischen 12,2 und 12,4V hin und her.
Das ist relativ normal. Auch hier kann die Regelung nicht so richtig sauber arbeiten, wenn keine Last angeschlossen ist.
Kann mir da mal jemand auf einfache Weise zeigen, wie ich den Vorwiderstand bei 3 dieser LEDs berechne?
Wenn Du eine KSQ hast, ist kein Vorwiderstand nötig. Er wäre sogar 'falsch', weil er eine unnötige zusätzliche Last für die KSQ darstellt. Ich mach Dir gerne einen Anschlussplan, aber dazu muss ich erst wissen, welche KSQ Du jetzt hast.
Und wenn Du es unbedingt mit Vorwiderstand machen willst, welche 3 LEDs sind das?
Sili
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Di, 19.11.13, 22:18

Ja tatsächlich war das die Leerlaufspannung...

Es handelt sich um http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... directed=1
Borax
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Di, 19.11.13, 22:25

Ok. Also die Niederspannungs-KSQ. An dieser KSQ kannst Du bei 12V Eingangsspannung wahrscheinlich nur 2 der LEDs betreiben. Für 3 reicht die Spannung ggf. schon nicht mehr (respektive die LEDs bekommen dann weniger als 700mA). Groß was 'falsch' machen kann man da aber nicht. Einfach die 12V (bzw. 12.2-12.4V) am Eingang der KSQ anschließen und die LEDs in Reihe(!) am Ausgang.
WICHTIG:
Erst die LEDs am Ausgang der KSQ 'fest' verdrahten (es darf keinen Kontaktmangel geben!) und dann erst Strom am Eingang anschließen (oder auch fest verdrahten und dann erst das Netzteil einschalten). Du kannst eine oder zwei LEDs sicher damit betreiben, bei 3 Stück könnte es sein, dass die 700mA nicht mehr ganz erreicht werden. Kaputt geht davon aber nichts. Wie gesagt, Vorwiderstand entfällt.
Sili
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Mi, 20.11.13, 09:15

Dann hab ich was falsch Verstanden bei der KSQ:

Ich dachte die reguliert die Spannung auf ein gleichbleibendes Niveau und wirkt somit den Spannungsschwankungen des Netzteils entgegen, filtert Spannungsspitzen beispielsweise bei KFZ-Verwendung weg.

Nehme ich also nur 2 der LEDs, also 6,8V sind ja von 12V noch 5,2V übrig, welche Normal doch durch den Vorwiderstand verheizt werden müssten.

Kannst du mir erklären, wieso das bei der KSQ nicht nötig ist?
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Achim H
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Mi, 20.11.13, 09:37

Kannst du mir erklären, wieso das bei der KSQ nicht nötig ist?
Weil diese getaktet arbeitet.

Wird die Konstantstromquelle mit 12V gespeist (höher als 6,8V + Dropspannung der KSQ) zieht die KSQ im Gegenzug weniger Strom, als was am Ausgang heraus kommt. Je höher die Spannung (max. 35V), desto niedriger wird der Strom, den die KSQ benötigen würde.
Im Gegensatz zu einem Vorwiderstand oder einer linearen Konstantstromquelle wird die überschüssige Spannung nicht sinnlos verheizt, sondern die Energie umgewandelt.
Sili
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Mi, 20.11.13, 13:50

Ah ok danke!

Dann werde ich heute Abend mal zwei Sunnix 8 auf die Kühlkörper kleben und in Reihe verlöten.
Dann Den Stecker zur KSQ in die Steckdose und es werde Licht.

Ich bin gespannt :)
Sili
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Mi, 20.11.13, 21:08

Hilfe :(

Habe jetz die beiden Sunnix auf dem KK angebracht.

KSQ - an eines der drei Minus-Lötpads der ersten Platine. Plus der ersten Platine an Minus-Lötpad der zweiten Platine. Plus-Lötpad der zweiten Platine an + der KSQ. Keine Widerstand in der Reihe.

12V 2A Netzteil an die Eingänge der KSQ.

Netzteil eingesteckt. nichts passiert :(

Leerlaufspannung der KSQ (wenn LEDs NICHT angeschlossen = 11,95V)
Sobald die beiden LEDs angelötet sind und ich das Netzteil anstecke: 1,02V an beiden LEDs zu messen. Aber kein Licht.

Hat das was mit der Angabe "Startup 6 V – Drop ca. 2,5-3 V" zu tun? Müsste doch bei 12V-6,8V-3V = 2,2V eigentlich stark genug sein für 2 LEDs??
Borax
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Mi, 20.11.13, 22:48

Sobald die beiden LEDs angelötet sind und ich das Netzteil anstecke: 1,02V an beiden LEDs zu messen. Aber kein Licht.
Bei 1.02V ist das auch kein Wunder, dass nichts leuchtet. Sehr seltsam. Mit + und - bist Du ganz sicher? Das einzige was die 1.02V erklären würde (abgesehen von einem Defekt der KSQ oder schon kaputten LEDs) wäre das verpolen. Viele LEDs haben eine (entgegen der LED gerichtete) Schutzdiode. Hast Du vielleicht ein paar AA Akkus (oder auch schon ältere Batterien)? 2 davon in Serie haben eine so geringe Spannung dass eine richtig rum daran angeschlossene intakte weiße LED leuchtet, aber mit Sicherheit nicht kaputt geht.
Sili
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Do, 21.11.13, 10:06

Hallo Borax,

danke für deinen Denkanstoß!

Ich habe mich bei der Platine (leider) auf die Lötpad-Beschriftung "+" und "-" gehalten.
Nach deinem Post (ich lag schon im Bett, gegen 23:30) habe ich mir auf dem IPad noch einmal das Datenblatt der LED angeschaut... die abgeschrägte Ecke markiert die Kathode. Es hat mir keine Ruhe gelassen. Um 0 Uhr bin ich aufgestanden, habe mir die Platine und LED angesehen und festgestellt, dass die Kathode wirklich an den Lötpads mit "+" sitzt.
Kabel an der KSQ umgelötet, eingesteckt und es war Hell im Raum...

Oh man... traue niemals einer Polbeschriftung... Da wäre ich aber NIEMALS drauf gekommen wenn du nicht gesagt hättest "das kann eigentlich nur verpolt sein".


Danke nochmal!

Der nächste Test mit Microcontroller+PWM kann starten :)

Liege ich eig richtig, dass die KSQ max. 700mA zur Verfügung stellt, also beide LEDs jetzt knapp 350mA zur Versorgung haben?
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Achim H
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Do, 21.11.13, 10:54

Liege ich eig richtig, dass die KSW max. 700mA zur Verfügung stellt, ...
Wenn es sich noch immer um diese Konstantstromquelle handelt, diese liefert 700mA konstant (maximal nur, wenn die Spannung nicht ausreicht (zum Beispiel: Batteriebetrieb)).
... also beide LEDs jetzt knapp 350mA zur Versorgung haben?
Wenn die Vorwärtsspannung beider Arrays gleich hoch ist, teilt sich auch der Strom gleichmäßig auf.
Borax
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Do, 21.11.13, 12:14

und es war Hell im Raum
Na also... Gratuliere zum ersten Erfolg!
KSQ - an eines der drei Minus-Lötpads der ersten Platine. Plus der ersten Platine an Minus-Lötpad der zweiten Platine. Plus-Lötpad der zweiten Platine an + der KSQ. Keine Widerstand in der Reihe.
Wenn Du die LEDs so wie beschrieben angeschlossen hast, ist das eine Reihenschaltung und jede LED bekommt 700mA. Nur wenn die LEDs parallel geschaltet sind, dann bekommt jede 350mA (theoretisch zumindest). In der Praxis sind LEDs meist nie ganz gleich, sondern haben bei gleichem Strom unterschiedliche Flussspannungen. Umgekehrt bekommen sie dann bei gleicher Spannung (was bei einer Parallelschaltung zwangsläufig der Fall ist) unterschiedlich viel Strom.
Ich glaube, ich muss doch noch einen 'Grundlagenartikel' zum Thema Reihenschaltung und Parallelschaltung schreiben...
Schau mal in diese Wikis: Reihenschaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Reihenschaltung und Parallelschaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Parallelschaltung

Du kannst auch mal in meinen 'Grundlagenartikel' zum Thema KSQ schauen: viewtopic.php?f=31&t=7920
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