Erdung des Kühlkörpers

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

crispin
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Di, 14.02.17, 15:37

Guten Tag,
ich mache mir gerade Gedanken, ob ich den Alu Kühlkörper erden sollte. Normalerweise steht ja der Kühlkörper nicht unter Strom, wenn man ordentlich gelötet hat, aber es könnte sich mit der zeit eventuell eine Lötstelle lösen oder ein Kabelbruch sich entwickeln.
Bei vielen habe ich das jetzt nicht gesehen, wahrscheinlich auch weil die meisten mit 12V DC, niedrigen Strom arbeiten und der hohe Widerstand der Haut vorhanden ist.
Es handelt sich dennoch um etwas vergleichbar mit einem Metallgehäuse.
Wenn man mit feuchten Händen ranfasst, könnte sowas doch auch tödlich enden?
Wie ist eure Meinung dazu?

Edit: Bei mir zuhause ist FI installiert. Mein Projekt sollte mobil bleiben, daher weiß ich nicht, ob bei Freunden ein FI installiert ist.
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Achim H
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Di, 14.02.17, 21:57

Die Eloxalschicht (zumeist die Schwarzfärbung des Kühlkörper, seltener transparent oder in anderen Farben) ist elektrisch nicht leitend.
oscar
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Di, 14.02.17, 23:30

Hi,
crispin hat geschrieben:Es handelt sich dennoch um etwas vergleichbar mit einem Metallgehäuse.
welcher Schutzklasse entspricht das Netzteil?
Besitzt das Gehäuse einen Anschluß an das Stromnetz und einen Anschluß an den Schutzleiter?
Der Kühlkörper ist am Gehäuse montiert?

@Achim: es ist kein Verlaß darauf, daß die Eloxalschicht vollflächig vorhanden ist. Und sie als Isolator für 230V zu halten, wäre grob fahrlässig.

Grüße, Markus
crispin
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Mi, 15.02.17, 07:31

Das Netzteil hat die Schutzklasse IP30. Also nur Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern.
Das Gehäuse vom Netzteil ist aus Plastik. Input ist 220V, Output 9-24V. 1050mA (CC).
Das Netzteil hat keinen Schutzleiter.

Die LED wird mittels Schrauben an den Kühlkörper befestigt. Die Bohrlöcher musste ich selbst bohren, dadurch ist die Eloxalschicht natürlich an diesen Stellen nicht mehr vorhanden.
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Handkalt
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Mi, 15.02.17, 08:44

Das sind leider sehr verwirrende Begriffe: Markus hat nach der Schutzklasse gefragt, IP30 ist die Schutzart. Die Schutzklasse Deines Netzteils ohne Schutzleiteranschluss ist II (römisch 2).

Bei maximal 24 V Gleichspannung auf der Sekundärseite brauchst Du jedenfalls keine Bedenken haben. Bis 60 V DC oder 25 V AC sind völlig frei berührbare elektrische Leitungen erlaubt (siehe: Kleinspannung), daher sind ja auch z. B. die Seilsysteme erlaubt. Dein Netzteil sollte allerdings das Symbol für einen Sicherheitstransformator tragen. Damit liegt Dein selbstgebauter Teil (alles "hinter" dem Netzteil) im Bereich der Schutzklasse III.

Den Schutzleiter an den Kühlkörper anzuschließen ist bestenfalls unnötig. Ich kenne die Vorschriften leider nicht genau, meine aber mal gelesen zu haben, dass es bei einem Schutzklasse II/III-Gerät sogar verboten ist, diesen zu benutzen.

-Handkalt
dieterr
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Mi, 15.02.17, 21:59

Etwas überspitzt: hast du vor dein Smartphone auch zu erden? Die Verhältnisse sind ähnlich, nur das hältst du dir ggfalls direkt an den Kopf.
crispin
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Mi, 15.02.17, 22:15

Danke Handkalt für den HInweis mit Kleinspannung. :D


Was meinst du damit genau? Normalerweise wenn das Gehäuse aus Kunststoff ist fließt ja sowieso kein Strom.
Und wenn es ein Metallgehäuse ist kann es durchaus sein, dass man einen Stromschlag bekommt.
Tritt manchmal bei Macbooks und Iphones auf, die haben ja nen Alu Gehäuse.
z.B. https://www.google.de/search?q=why+macb ... e&ie=UTF-8
Borax
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Mi, 15.02.17, 22:42

Und wenn es ein Metallgehäuse ist kann es durchaus sein, dass man einen Stromschlag bekommt.
Nicht unbedingt. Eigentlich nur dann, wenn das Netzteil sich nicht an die Bestimmungen hält.
Oder wegen statischer Elektrizität. Oder wenn das Gerät selbst wieder Hochspannung erzeugt (z.B. als Zündspannung für Gasentladungsröhren o.ä.) wobei das i.A. harmlos ist (weil nur sehr geringe Stromstärke).
dieterr
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Do, 16.02.17, 08:16

crispin hat geschrieben:Und wenn es ein Metallgehäuse ist kann es durchaus sein, dass man einen Stromschlag bekommt.
Tritt manchmal bei Macbooks und Iphones auf, die haben ja nen Alu Gehäuse.
z.B. https://www.google.de/search?q=why+macb ... e&ie=UTF-8
Eben drum meine Bemerkung. Vereinfacht: Wenn dein Netzteil keinen Schutzleiter hat, muss es so gebaut sein, daß sekundärseitig auch keine Gefährdung entsteht. Und ohne Schutzleiter am Netzteil kannst du Kühlkörper, oder Alu-Gehäuse idR auch nicht erden, es fehlt ja der Anschluss. Wenn es trotzdem zu "Electrical shock" bei den Geräten kommt, hält sich das Netzteil eben nicht an die Bestimmungen, wie CE zum Beispiel. Das sollte bei tatsächlich geprüften Geräten in D aber nicht der Fall sein, international kann das durchaus anders sein. Auf CE al'la China Export würde ich nicht so viel geben. Mit obigem Ergebnis wenn es dumm läuft, aber das sind meist kleine kapazitive Ströme, die man zwar spürt weil sie hohe Spannung haben, aber zu gering sind, um gefährlich zu sein.
Borax
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Do, 16.02.17, 09:23

Man kann es auch noch ein wenig anders betrachten... Die Schutzklasse gilt ja immer für das 'Gesamtgerät'. Wenn Du also eine Lampe baust, in der das Netzteil eingebaut ist, dann kannst Du das Gesamtgerät mit einem 3 adrigen Anschluss versehen ('Schuko-Stecker') und alle berührbaren Metallteile mit PE verbinden. Das wird das Gesamtgerät zu einem Gerät der Schutzklasse I:
Alle elektrisch leitfähigen Gehäuseteile des Betriebsmittels sind mit dem Schutzleitersystem der festen Elektroinstallation verbunden, welches sich auf Erdpotential befindet.
Siehe auch hier: viewtopic.php?p=206962#p206962 bzw. https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzkla ... hutzleiter
crispin
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Do, 16.02.17, 12:34

Das sollte bei tatsächlich geprüften Geräten in D aber nicht der Fall sein, international kann das durchaus anders sein. Auf CE al'la China Export würde ich nicht so viel geben.
Heutzutage sind doch fast alle Netzteile aus China. In der Regel sind die ja auch in Ordnung.
Aber man weiß ja nie.
das sind meist kleine kapazitive Ströme, die man zwar spürt weil sie hohe Spannung haben,
woher weiß man, dass der Strom klein ist? Wenn ich jetzt ein 1A CC Netzteil verwende, könnten doch im worstcase z.B. schwitzige Hände und barfuss, mehrere hundert mA durch meinen Körper fließen.

Man kann es auch noch ein wenig anders betrachten... Die Schutzklasse gilt ja immer für das 'Gesamtgerät'. Wenn Du also eine Lampe baust, in der das Netzteil eingebaut ist, dann kannst Du das Gesamtgerät mit einem 3 adrigen Anschluss versehen ('Schuko-Stecker') und alle berührbaren Metallteile mit PE verbinden. Das wird das Gesamtgerät zu einem Gerät der Schutzklasse I:
Genau das wollte ich machen. Also vom Alu Kühlkörper (beim Bohrloch) PE Kabel direkt zum Schuko Stecker. Kann man grob sagen, dass das die sicherste Methode ist?
Weil ja alle Ströme, die eventuell am Metallkörper auftreten könnten abgeleitet werden auch sehr kleine Ströme die nicht tödlich sind aber trotzdem unangenehm werden könnten.
Borax
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Do, 16.02.17, 13:13

Wenn ich jetzt ein 1A CC Netzteil verwende, könnten doch im worstcase z.B. schwitzige Hände und barfuss, mehrere hundert mA durch meinen Körper fließen.
Hängt von der Spannung ab. Auch mit schwitzigen Händen und barfuss hast Du einen recht großen Widerstand (siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6rperwiderstand ). Solange die Spannung nicht hoch genug ist, um die obere, gut isolierende Hautschicht zu durchschlagen sind es immer mehrere Kiloohm (siehe Tabelle im Wiki ganz unten). Sagen wir mal bei 25V sind es worst case 50 KOhm:
=> Bei 24V und 50 KOhm können nicht mehr als 0.5 mA fließen (I = U/R)
Bei einem CC Netzgerät mit eine maximalen Spannung von 215V (so was: https://www.elpro.org/de/150-watt-ip67- ... 0-700.html ) sieht das anders aus:
Körperwiderstand worst case etwa 3 KOhm => Bei 215V fließen 72mA
Genau das wollte ich machen. Also vom Alu Kühlkörper (beim Bohrloch) PE Kabel direkt zum Schuko Stecker. Kann man grob sagen, dass das die sicherste Methode ist?
Ja. Einen sauberen Aufbau vorausgesetzt, bist Du damit auf der sicheren Seite.
oscar
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Do, 16.02.17, 22:39

Hi,

verfügt das Netzteil über einen Trenntravo, wird kein Strom, der die LEDs versorgt, nach Erde fließen können, weder über einen Schutzleiter noch über feuchte Hände und bare Füße. Eine Erdung des Kühlkörpers wäre also vollkommen sinnlos.

Grüße, Markus
Borax
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Do, 16.02.17, 22:44

Eine Erdung des Kühlkörpers wäre also vollkommen sinnlos.
Jain. Wenn sich das Anschlusskabel lösen könnte (z.B. wegen ungünstiger Kabelführung), und die Phase irgendwie mit dem Kühkörper in Kontakt kommen kann, dann ist der Aufbau des Netzteils völlig egal. Das ist ja das Prinzip von Schutzklasse II : Es muss durch den mechanischen Aufbau (doppelte bzw. verstärkte Isolierung, hinreichend Abstand...) dafür gesorgt werden, dass Metallteile keinen Kontakt zur Phase bekommen können.
oscar
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Fr, 17.02.17, 11:06

Borax hat geschrieben:... dass Metallteile keinen Kontakt zur Phase bekommen können.
Ja, stimmt, ich bin aber auf "crispins" Sekundärspannung-Bedenken eingegangen.
Bei Geräten, deren Anschlußkabel keinen Schutzleiter enthält, darf der Schutzleiter nicht trotzdem angeschlossen werden.
crispin
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Fr, 17.02.17, 13:50

die 10w Chips sind ja sehr flach und müssen mit Schrauben befestigt werden, d.h. die Phase muss zwangsläufig sehr nah an leitende Körper gelötet werden.
Bei Geräten, deren Anschlußkabel keinen Schutzleiter enthält, darf der Schutzleiter nicht trotzdem angeschlossen werden.
Hast du dazu eine Quelle? Habe gestern mal gesucht und nichts gefunden. Dachte der VDE würde irgendwo diese Information haben.
Auch wenn es keine Norm dafür gibt, warum denkst du, dass es verboten ist aus technischer Sicht?
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Achim H
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Fr, 17.02.17, 13:55

Borax hat ein paar Beiträge höher einen Link zu Wikipedia gepostet: https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzkla ... hutzleiter

Relevante Informationen fett dargestellt.

Zitat: "Schutzklasse II / Schutz durch doppelte oder verstärkte Isolierung
Symbol Schutz­klasse II

Betriebsmittel mit Schutzklasse II haben eine verstärkte oder doppelte Isolierung in Höhe der Bemessungsisolationsspannung zwischen aktiven und berührbaren Teilen (VDE 0100 Teil 410, 412.1). Sie haben meist keinen Anschluss an den Schutzleiter. Selbst wenn sie elektrisch leitende Oberflächen haben, so sind diese durch eine verstärkte oder doppelte Isolierung vor Kontakt mit anderen spannungsführenden Teilen geschützt. Zum Anschluss beweglicher Geräte der Schutzklasse II werden Stecker verwendet, die über keinen Anschluss für den Schutzleiter verfügen; bei großen Strömen sind dies in Deutschland und Österreich Konturenstecker, in der Schweiz T11- oder T21-Stecker. Bei kleinen Strömen (bis zu 2,5 A) werden in diesen drei Ländern so genannte Eurostecker verwendet. Wird ein Kabel mit Schutzleiter verwendet, darf dieser nicht an das Gehäuse angeschlossen werden und muss wie ein aktiver Leiter behandelt werden (VDE 0100 Teil 410, 412.2.2.4). Beispiel: Industriestaubsauger mit Schukosteckdose am Gerät. Betriebsmittel dieser Schutzklasse müssen mit „Schutzklasse II“ (siehe rechts) gekennzeichnet sein (VDE 0100 Teil 410, 412.2.1.1). Der Berührstrom muss unter 0,25 mA liegen (das ist zwar spürbar, aber harmlos).[1]"
crispin
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Fr, 17.02.17, 14:06

okay danke.
...darf dieser nicht an das Gehäuse angeschlossen werden und muss wie ein aktiver Leiter behandelt werden
Weiß du auch zufällig wieso es verboten ist? Möchte gerne den Grund verstehen. :D
Der Schutzleiter wäre doch in diesem Fall nur redundant. Wieso ist es aber explizit verboten, steckt da mehr dahinter?
Borax
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Fr, 17.02.17, 14:58

Wird ein Kabel mit Schutzleiter verwendet, darf dieser nicht an das Gehäuse angeschlossen werden und muss wie ein aktiver Leiter behandelt werden
Wenn der Schutzleiter nicht mit dem Schutzleitersystem der festen Elektroinstallation verbunden ist, könnte er ja bei einem Kabelbruch mit Phase in Berührung kommen (was bei nicht angeschlossenem Schutzleiter ja dann auch nicht zum Auslösen der Sicherung führt) und dann steht das Gehäuse voll unter Spannung. So lange keiner hin langt merkt das auch niemand. Und dann ist es ggf. zu spät ...
oscar
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Fr, 17.02.17, 15:07

Borax hat geschrieben:könnte er ja bei einem Kabelbruch mit Phase in Berührung kommen
Tritt jemand auf ein eingestecktes Steckernetzteil, bricht dieses auseinander, wonach netzspannungsführende Teile freiligen, die berührt werden können. Soll heißen: man kann sich nicht vor allem schützen.
oscar
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Fr, 17.02.17, 15:13

crispin hat geschrieben:die 10w Chips sind ja sehr flach und müssen mit Schrauben befestigt werden, d.h. die Phase muss zwangsläufig sehr nah an leitende Körper gelötet werden.
Verstehe ich nicht. Was hat die Bauhöhe des Chips und die Schraubbefestigung denn mit der Phase zu tun? Die Phase ist neben Neutralleiter und Schutzerde der unter Spannung stehende Leiter des 230V-Stromnetztes.
crispin
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Fr, 17.02.17, 15:48

@oscar
Du hast natürlich recht. mein fehler. habe gerade unterwegs mich versprochen. Meinte natürlich nicht die Phase. die Phase wird natürlich nicht am Chip angeschlossen. :wink:

Wenn der Schutzleiter nicht mit dem Schutzleitersystem der festen Elektroinstallation verbunden ist, könnte er ja bei einem Kabelbruch mit Phase in Berührung kommen (was bei nicht angeschlossenem Schutzleiter ja dann auch nicht zum Auslösen der Sicherung führt)
Das könnte natürlich sein.
D.h. jetzt genau, dass das Risiko vom Kabelbruch von Phase mit Kontakt zu Gehäuse/PE Kabel größer ist als die Kleinspannung selbst. Und somit ist es sicherer kein PE Kabel mit Gehäuse/Kühlkörper zu verbinden, weil das PE Kabel eventuell nicht mit dem Schutzleiter verbunden ist.
(Sicherung wird bei deinem Fall in der Tat nicht ausgelöst, aber FI sollte doch auslösen sofern vorhanden ?? Der Strom würde ja dann von PE/Gehäuse über deinen Körper in den Boden abfließen)

Jedoch bei Netzteilen mit hoher Ausgangsspannung muss das Gehäuse/Kühlkörper mit PE verbunden werden.
Kann man das so abschließend sagen?

Vielen Dank.
ustoni
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Fr, 17.02.17, 16:00

Jedoch bei Netzteilen mit hoher Ausgangsspannung muss das Gehäuse/Kühlkörper mit PE verbunden werden.
Kann man das so abschließend sagen?
Nein, kann man nicht. Das wäre nur dann der Fall, wenn zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung keine galvanische Trennung existiert. Normalerweise sind Eingangs- und Ausgangsspannung bei Netzteilen aber galvanisch getrennt, d.h. die Ausgangsspannung hat keinen Bezug mehr zur Erde. Wenn man dann an eine Ausgangsleitung fasst, fließt dementsprechend auch kein Strom gegen Erde ab. Gefährlich werden höhere Ausgangsspannungen nur dann, wenn man Kontakt zu beiden Leitungen des Ausgangs herstellt. Hier reicht ein einfacher mechanischer Berührungsschutz.

Wenn der Kühlkörper geerdet ist und eine der Ausgangsleitungen Kontakt zum Kühlkörper erhält (also im Fehlerfall), ist der Bezug zum Erdpotential wieder hergestellt. Gelangt man dann an die andere Ausgangsleitung, kann wieder ein gefährlicher Strom durch den Körper gegen Erde fließen.

Es ist also sicherer, keine Erde an den Kühlkörper zu klemmen.
crispin
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Fr, 17.02.17, 16:48

Alles klar.
Ausgangsspannung hat keinen Bezug mehr zur Erde. Wenn man dann an eine Ausgangsleitung fasst, fließt dementsprechend auch kein Strom gegen Erde ab.
Das habe ich noch nicht ganz verstanden. Wenn ich an die Ausgangsleitung fasse, dann müsste doch aufgrund der Differenz zwischen den Potentialen (also Ausgangsleitung und Boden) Strom fließen? Weil meine Hand wäre ja mit der Ausgangsleitung verbunden und mein Fuß mit dem Boden.
Mit so einem Netzteil, das Borax erwähnt hat, wäre das doch schon äußerst kritisch?

Bei einem CC Netzgerät mit eine maximalen Spannung von 215V (so was: https://www.elpro.org/de/150-watt-ip67- ... 0-700.html ) sieht das anders aus:
Körperwiderstand worst case etwa 3 KOhm => Bei 215V fließen 72mA
ustoni
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Fr, 17.02.17, 16:58

Wenn ich an die Ausgangsleitung fasse, dann müsste doch aufgrund der Differenz zwischen den Potentialen (also Ausgangsleitung und Boden) Strom fließen? Weil meine Hand wäre ja mit der Ausgangsleitung verbunden und mein Fuß mit dem Boden.
Nein, genau das ist ja der Zweck einer galvanischen Trennung. Die Potentialdifferenz besteht nur zwischen den beiden Ausgangsleitungen. Zwischen Ausgang und Eingang ist die Potentialdifferenz Null. Da die Erdleitung Bezugspunkt der Eingangsspannung ist, besteht auch keine Potentialdifferenz zwischen Ausgang und Erde; somit ist auch kein Stromfluss möglich.

Siehe auch:
https://de.wikipedia.org/wiki/Galvanische_Trennung

Ein anderer Begriff bei dieser Anwendung der galvanischen Trennung ist "Schutztrennung":
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutztrennung
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