anschluß von 3 x Cree MC-E an Akkus

hansdampf2280 · Fr, 31.12.10, 12:42

hallo,

hätte ein paar fragen zum anschluß von 3x Cree MC-E 560lm warmweiß.

möchte diese parallel an 3 oder 4 in reihe geschaltete Eneloop 1900mAh akkus anschließen.
ist das so überhaupt möglich?
wenn ja,würdet ihr 3 oder 4 Akkus nehmen?
bei 4 akkus würde der zu verwendende widerstand wieder mehr wärme produzieren oder?
möchte auf eine spannung von 3,3V kommen, da hier wohl die wärmeentwicklung der LEDs noch nicht so hoch ist oder?

da die akkus vollgeladen jeweils 1,3V haben ergäbe das bei 3 stück 3,9V.
sollte man bei der widerstandsberechnung die 1,3V (bei vollladung) oder die angegebene 1,2V nehmen?

wenn ich z.b.von 3,9V ausgehe und auf 3,3V kommen möchte,bräuchte ich einen 1,7 Ohm widerstand (pro LED) oder?

ich weis,fragen über fragen aber über ein paar infos wäre ich dankbar.

strenter · Fr, 31.12.10, 13:26

Hallo HansDampf,

Die von Dir gewählte LED beinhaltet pro LED vier LED-Chips, die einzeln nach außen geführt sind.
Jeder dieser Chips kann mit 700mA bestromt werden; dann stellt sich an diesem eine Spannung von ca. 3,5V ein.
Ein Eneloop Akku ist mit 1,2V Betriebsspannung angegeben; diese Spannung variiert aber je nach vorhandener Ladung und ist am Anfang sogar kurzzeitig höher laut dem Informationsdiagramm von der Eneloop Webseite:

Nimmst Du nur 3 Akkus + Widerstand (und einen Widerstand brauchst Du auf jeden Fall in dem Moment!), verlieren die LEDs sehr schnell an Leuchtkraft bei sinkender Spannung. Wie schnell, dazu später mehr.
Bei vier Zellen hast Du da mehr Reserve.

Kommen wir mal zur Kapazität:
Du möchtest also 3 Cree MC-E an 4 Akkus mit einer Kapazität von 1900mAh = 1,9Ah betreiben, ja? Mit was für einer Betriebszeit rechnest Du da?

Mal sehen. Die ungefähre Zeit bis die Akkus entladen sind bei vollem Betrieb:
t = CAkku / ILED = 1,9Ah / (3 * 4 * 700mA) = 0,226h
0,226h = 13,5 Minuten, bei so hohem Entladestrom aber eher weniger.

Reicht Dir das? Wenn Du darauf mit "Ja" antwortest machen wir weiter. Ansonsten solltest Du dir mal ein wenig mehr Gedanken machen.

hansdampf2280 · Fr, 31.12.10, 14:25

hi,

danke erstmal für die ausführliche info!

also ca. 13 min ist schon bisschen wenig. *g*

das mit den 700mA versteh ich allerdings nicht ganz.
da ich bereits ein stück von diesen Cree MC-E daheim habe,hab ich es die woche auch gleich mal angeschlossen (an ca. 3,3V)
den strom,der dabei geflossen ist, hab ich mit einem Multimeter gemessen und da zeigte es mir unter 300mA an (den genauen wert weis ich nicht mehr).
ist das dann falsch oder wieso rechnet man dann mit den 700mA?

strenter · Fr, 31.12.10, 16:04

hansdampf2280 hat geschrieben:das mit den 700mA versteh ich allerdings nicht ganz.
da ich bereits ein stück von diesen Cree MC-E daheim habe,hab ich es die woche auch gleich mal angeschlossen (an ca. 3,3V)
den strom,der dabei geflossen ist, hab ich mit einem Multimeter gemessen und da zeigte es mir unter 300mA an (den genauen wert weis ich nicht mehr).
ist das dann falsch oder wieso rechnet man dann mit den 700mA?

Da kommen mehrere Faktoren zum Tragen:
[*] Der Strommessbereich eines Multimeters hat einen Eigenwiderstand, der den Stromfluss bei so hohen Strömen bei gleichzeitig kleiner Spannung sehr stark beeinflusst. Das geht sogar soweit, dass Du mit einem größeren Strommessbereich einen höheren Strom gemessen hättest, weil da der Innenwiderstand niedriger ist.
[*] Du hast großes Glück gehabt, dass Dir der Chip nicht abgeraucht ist. Die Spannungsangaben in den Datenblättern sind typische Werte, sie können auch anders sein im Rahmen der angegebenen Toleranzen. Dabei hätte sich sogar ein viel zu großer Stromfluß einstellen können.
[*] LEDs sind strombestimmte Bauteile. Kleine Spannungsänderungen (im 1/10V Bereich) verursachen dabei große Stromänderungen (z.B. von 100% auf 150%). Wird aber der Strom geregelt, stellt sich die Spannung automatisch ein.

Vielleicht liest Du dazu ein bißchen in den Grundlagen... Der Wikipedia-Artikel zu LEDs ist dabei sehr zu empfehlen. Hier ist gleich zu den Beschaltungsarten verlinkt.

Und sei Dir über eins im Klaren: Immer wenn Du misst, beeinflusst Du die Schaltung. Der Vorteil eines Messtechnikers ist, dass er sich darüber im Klaren ist, wie weit er beim Messen das Messobjekt beeinflusst und mit welchen Toleranzen somit sein Messergebnis zu kämpfen hat.

CRI 93+ / Ra 93+ · Fr, 31.12.10, 19:20

Nimm 3 Akkus, nicht 4, der vierte bringt nahezu keinen Vorteil, aber jede Menge sinnlose Verlustwärme am Vorwiderstand. Außerdem ist eine LED an 3 Akkus in Reihe sogar fast ein Tiefentladeschutz für die Akkus.

Den Widerstand solltest Du für 1,25V pro Zelle, sprich 3,75V berechnen. Die LED-Chips dürften bei 700 mA eine Vorwärtsspannung von ca. 3,00 bis 3,20 Volt haben (bei den meisten exemplaren, die ich in den Fingern hatte, war das so, es mag auch abweichen).

Am besten den Vorwiderstand für 2,8 Ampere und 3,00 Volt ausrechnen, also bleiben 0,75V zu vernichten ---> ca. 0,22 bis 0,33 Ohm.

ACHTUNG: guter Kühlkörper ist notwendig! Bei 0,22 Ohm steigt der Strom SEHR schnell, wenn sich die Vorwärtsspannung der LED aufgrund ihrer Erwärmung verringert --- auch deshalb sollte man eher mit 3,0 als mit 3,2 Volt für die LED rechnen. Ausmessen der Spannung bei kontrolliertem Strom und maximal zu erwartender Temperatur ergäbe natürlich den genauesten Wert für die vorwärtsspannung.

Guten Rutsch euch allen!

hansdampf2280 · Sa, 01.01.11, 13:19

und wenn man für das ganze eine KSQ mit 350mA benutzen würde,würde das funktionieren?

z.b. sowas hier (hoff der link ist hier erlaubt):

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... K:MEWAX:IT

aber diese wird für 3 LEDs nicht gehen oder?

ansonsten find ich hier nur immer welche die erst ab 6V funktionieren.
oder kennt ihr da noch andere?

strenter · Sa, 01.01.11, 13:31

Ginge mit 4 Akkus, da...

Drop Spannung ca.0.5Volt

Sprich, die Ausgangsspannung liegt um 0,5V niedriger als die Eingangsspannung. Eine pro Chip, also 12 in Deinem Fall. Oder 24 von der 350mA-Variante, wenn Du je Chip 700mA haben möchtest. Geht, weil...

Parallel Schalten von mehreren Treibern (Z.B. 2x1400mA = 2800mA)

Wie gesagt, 13 Minuten bis Akkus entladen sind. Dafür nahezu Flutlicht.

Brauchst also 90 Minuten / 13 Minuten = 7 Satz Akkus für ein Fussballspiel ohne Verlängerung und Elfmeterschießen.

Sailor · Sa, 01.01.11, 13:50

Die Akkulaufzeit lässt sich auch verlängern, wenn die Lichtmenge dem Bedarf angepasst wird.

Dazu die LED´s einzeln schalten, so dass 3 Stufen möglich sind: 1 LED, 2 LED´s oder 3 LED´s.

strenter · Sa, 01.01.11, 13:58

...wobei natürlich die Spannungsversorgung hin zu den KSQ geschaltet wird, nicht die Leitung zwischen KSQ und LED!

hansdampf2280 · So, 02.01.11, 17:34

mir ist jetzt noch etwas anderes eingefallen.

wäre es evtl. doch besser, wenn man mit einer höheren spannung arbeitet (also mehrere akkus in reihe)?
bräuchte man dann auch noch für jeden chip eine einzelne KSQ?

hätte hier eine fertige platine mit 4xMC-E gefunden,das wär natürlich auch nicht schlecht.
Link gelöscht, Gruß Sailor

wieviele KSQ würde man bei dieser platine brauchen, wenn man die akkus in reihe schalten würde?

hatte ganz vergessen zu schreiben,was ich damit überhaupt machen möchte.
würde damit eine defekte Unterwasser lampe umbauen (mit breitem abstrahwinkel zum ausleuchten für videoclips).
da müßte ich auch bisschen auf die hitzeentwicklung schauen.
sollte also auch nicht zu heiß werden.

strenter · So, 02.01.11, 20:42

- Bei Reihenschaltung eine KSQ pro Reihenschaltung. Natürlich muß die Eingangsspannung zur KSQ ausreichen hoch sein, darf aber die zulässigen Grenzen nicht überschreiten.
- Bei Montage der LEDs direkt an der Rückwand der Leuchte (aus Metall?!) könnte das dahinter vorbeiströmende Wasser die Kühlung übernehmen. Wenn die Leuchte nicht gerade in einem kleinen Aquarium eingesetzt wird sollte die Wärme nichts ausmachen.

hansdampf2280 · Di, 04.01.11, 08:16

das soll keine aquarium beleuchtung werden sondern eine taucherlampe.
eine art rohr mit ca. 69mm durchmesser,vorne hald eine glasscheibe,hinten eine verschraubung,damit man sie öffnen kann und hald ein griff oben drauf.

wen das von der spannung her möglich ist,würde ich gerne diese runde platine mit den 4 Cree chips verbauen.

für die stromquelle wären mir bis jetzt 2 verschiedene arten von akkus eingefallen.
die eneloops werd ich wohl doch nicht benutzen,da diese zu wenig mAh haben.
möchte evtl. welche mit 4000 - 4500 mAh benutzen
z.b. solche:

http://cgi.ebay.de/NEU-4-3A-4500mAh-NiM ... 1c171178d6

oder wären die dafür nicht so gut geeignet?
wenn nein,besserer vorschlag? (bin für jeden vorschlag dankbar!)

wenn NiMH akkus, dann dachte ich an 12 Stück, also 14.4V

oder

li-ionen akkus 4 Stück, also 14,8V

was meint ihr?

li-ionen wären hald leichter als die 12 stück NiMH akkus.
Allerdings hätten die NiMH akkus mehr mAh und würden länger leuchten.
Mit welcher brenndauer könnte man eigentlich bei beiden variationen rechnen?

und wegen der platine mit den 4 Crees muß ich auch noch was fragen.
da sind ja 4 reihenschaltungen mit jeweils 4 Chips drauf oder?
wenn ich 700mAh benutzen möchte,bräuchte ich dann 4 Stück von den KSQ?
Oder würden auch 1 bzw. 2 stück von diesen hier reichen?
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... 700mA.html

oder würdet ihr wegen der wärmeentwicklung eher weniger empfehlen?

sorry für die vielen fragen...........

Sailor · Di, 04.01.11, 08:50

hansdampf2280 hat geschrieben:da sind ja 4 reihenschaltungen mit jeweils 4 Chips drauf oder?

Das geht aus der Beschreibung nicht klar hervor. Nach den Anschlüssen der Platine zu urteilen ist es aber so.

hansdampf2280 hat geschrieben:oder würdet ihr wegen der wärmeentwicklung eher weniger empfehlen?

Du kannst die LED´s auf dieser Platine nur kurzzeitig mit 700 mA belasten, bei Dauerbetrieb ist auf 350 mA zurückzuschalten. Das ist mit der KSQ von Lumitronix möglich, indem per PWM akkuschonend gedimmt wird (auch stufenlos möglich). Offensichtlich reicht die Wärmeübertragung von der Platine zum Kühlkörper nicht aus, die LED´s auf Dauer mit 700 mA zu betreiben.

Da Du ohnehin einen massiven Alu-Träger als Kühlkörper benutzen musst, der dann wärmeschlüssig mit dem Außenrohr verbunden sein muss, kannst Du die LED´s auch direkt auf den Kühlkörper montieren.

Beachte bitte, dass die Kühlung bei Dauerbetrieb nur bei guter Wärmeableitung zum Außenrohr gewährleistet ist und nur, wenn die Leuchte in Wasser eingetaucht ist. An Land darf die Leuchte nicht über längere Zeit betrieben werden, wenn die Oberfläche zur Umgebungsluft nicht vergrößert wird.

Zu den Akkus:
Von fest eingebauten Akkus (z. B. mit Lötfahnen) rate ich Dir ab. Nimm handelsübliche, die Du mit Deinem Ladegerät auch extern laden kannst. So kannst Du im Bedarfsfall schnell einen Reservesatz einsetzen und musst nicht warten, bis der eingebaute Akkusatz wieder geladen ist.

hansdampf2280 · Di, 04.01.11, 12:55

danke für die info!

wo steht das eigentlich,das man die nur kurzzeiting mit 700 belasten darf?
hab ich garnicht gesehen.

welche zeit kann man hier unter kurzzeitig verstehen?

ryestone · Di, 04.01.11, 14:42

Es gibt hier Leute mit Erfahrung, die wissen manches, was nirgends steht.

CRI 93+ / Ra 93+ · Di, 04.01.11, 15:13

Ich hatte mal MaxCell-Akus von eBay mit 3500 mAh aufgedruckt. Mein Ladegerät hat zwischen 850 und 1100 mAh ermittel... nach ca. 6 Benutzungen...
Bei eneloop-Akkus ermittelt das gleiche Gerät 2000 bis 2100 mAh.

Wenn mehr Leistungsdichte, dann google mal nach A123Systems LiFePo-Akkus, die findest Du um 12€ pro 2500 mAh in Modellbau-Shops --- die gehen auch nicht in Flammen auf, haben allerdings bei Kurzschluss das Potential, die Zuleitungen abzufackeln... (60 A Dauerstrom, Spitze auch das doppelte)

Mit fast konstant 3,3V über 80% der Entladedauer pasen die perfekt zu weißen LEDs!

Man muss diese Akkus ja auch gar nicht so lange laden, bis die Spannung über 3,3V ansteigt, dadurch verliert man nur wenig nutzbare Kapazität (bei weit über 1000 Zyklen nützt einem die dadurch mit Sicherheit noch weiter steigende Lebensdauer allerdings wenig, erst recht nicht bei einer Taschenlampe)

Mit Vorwiderständen im Bereich 0,1 bis 1 Ohm ließe sich die Helligkeit variieren.

Auch fest eingebaut kann man die mit sehr hohen Strömen sehr schnell laden --- zumindest bis 80%.

LiFePo4-Akkus von A123Systems wird Opel/General Motors übrigens im Opel Ampera und Chevrolet Volt einsetzen --- da dann auch nur zwischen 20 und 80% Ladezustand pendelnd, dafür mit 10 Jahren/180.000 km Garantie aufs Akkupack!

Achim H · Di, 04.01.11, 23:30

Bei A123Systems haben aber nur die 26650 diese Kapazität. Also Akkus, die fast so dick sind wie Baby-Zellen. Gewonnen hat man dadurch nichts. Dann kann man auch pro Lipo-Akku 3 Eneloops nehmen (3x 1,2V/1900mAh = 3,6V/1900mAh), die sind als Pack annähernd genau so breit und hoch, aber nur ca. 50mm lang (ca. 15mm kürzer als ein 26650-Akku).

Edit:
Werte falsch eingegeben.

hansdampf2280 · Mi, 05.01.11, 08:34

@Achim H

die eneloops haben aber 1900mAh nicht 2900!

angenommen ich würde die eneloops mit 1900mAh nehmen (12 Stück davon) und die 4 Cree LEDs auf der platine mit 350mAh betreiben.
mit welcher leuchtdauer könnte ich da rechnen?

wär auf ca. 81 Minuten gekommen.
oder hab ich das falsch gerechnet?

Sailor · Mi, 05.01.11, 08:45

hansdampf2280 hat geschrieben:wär auf ca. 81 Minuten gekommen.
oder hab ich das falsch gerechnet?

Den Wert bekomme ich auch. Mit Sicherheit also 1 1/4 Stunden ungedimmt und ohne "Vollgasschalter".

hansdampf2280 · Fr, 07.01.11, 18:26

jetzt bräuchte ich noch kurz hilfe bei der auswahl der passenden KSQ.

hätte da mal ein paar heraus gesucht:

Links gelöscht, keine der verlinkten ist geeignet, Gruß Sailor

welche wär am besten geeignet?
und 2 stück müssten reichen oder?

Sailor · Fr, 07.01.11, 18:40

Keine KSQ dieser Bauart ist geeignet. Zum Betrieb dieses KSQ-Typs benötigst du 2 oder 3 Akkus mehr, um den Drop zu (den Spannungs-Eigenbedarf der KSQ) zu überwinden. Geeignete KSQ ist die Ultra-Low-Drop-KSQ, wie sie hier im Forum vorgestellt wurde oder Du benutzt einfach einen Widerstand.

(eigentlich waren nicht alle Links zu löschen, aber so war es einfacher ...)

Edit:

Hierüber findest Du die Low-Drop-KSQ, 2 Typen mit Beschreibung.

hansdampf2280 · Fr, 07.01.11, 20:38

danke für die info!

das hab ich mir schon fast gedacht,das dann evtl. die spannung nicht ausreicht.

aber nur einen widerstand benutzen ist keine so gute lösung oder?

den link schau ich mir morgen mal genauer an.
gibt es solche Low-Drop-KSQ auch schon fertig zu kaufen oder muß man sich die ganzen werte der bauteile erstmal ausrechnen und selber bauen?

hansdampf2280 · So, 09.01.11, 18:30

jetzt muß ich trotzdem nochmal wegen einer der KSQ nachfragen,die ich davor schonmal gepostet hatte (wo keine Drop spannung dabei stand).

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... K:MEWAX:IT

hab den verkäufer mal wegen der Drop spannung (und was man daran so alles anschließen kann) kontaktiert und der hat mir folgendes geschrieben:

Drop-Spannung bei dem Produkt ist max. 0,5V.
Anzahl von LED hängt ab von Versorgungsspannung
die zur Verfügung steht. z.B. LED hat Vf=3,5V, Vin
= 24V, dann: ( 24V - 0,5V ) / 3,5V = 6,714 = 6
Stk. Ich empfehle für o.g. Berechnung die Drop-
Spannung ca. 1..2V wählen, damit die Regelung
stabil funktioniert und LED nicht Flackert.

angenommen das stimmt was mir der geschrieben hat,dann müßte es doch damit funktionieren oder nicht?

1,2V x 12 Akkus = 14,4V
eine Cree braucht bei 350mAh ca. 3,3V
das wären dann bei 4 Stück 13,2V

dann würden noch 1,2V für die KSQ übrig bleiben.

oder versteh ich das nur falsch und es passt garnicht, so wie ich mir das vorstelle?

strenter · So, 09.01.11, 18:49

hansdampf2280 hat geschrieben:Drop-Spannung bei dem Produkt ist max. 0,5V

Eine Low-Drop-KSQ also. Prima.

hansdampf2280 hat geschrieben:Ich empfehle für o.g. Berechnung die Drop-
Spannung ca. 1..2V wählen, damit die Regelung
stabil funktioniert und LED nicht Flackert.

Sehe ich auch so. Und damit kommen wir zu:

hansdampf2280 hat geschrieben:angenommen das stimmt was mir der geschrieben hat,dann müßte es doch damit funktionieren oder nicht?
1,2V x 12 Akkus = 14,4V
eine Cree braucht bei 350mAh ca. 3,3V
das wären dann bei 4 Stück 13,2V
dann würden noch 1,2V für die KSQ übrig bleiben.

...vorausgesetzt der Spannungsabfall an der Cree ist nicht höher, und vorausgesetzt die Akkus sind voll geladen... Ja, sollte funktionieren. Die Frage ist nur wie lange.

Wenn es nach Deinen Berechnungen auch in der Praxis so funktioniert dann wird ab einer gewissen Entladungsspannung der Akkus sich der Lichtstrom reduzieren. Oder flimmern. Oder sonstwas. Auf jeden Fall sollte es bemerkbar sein.

tommi · So, 09.01.11, 20:15

Ich bin gerade an nem ähnlichen Projekt, nur will ich mir ne Stirnlampe bauen...

Bei der Suche bin ich auf diese Konstantstromquelle plus Dimmer gestoßen. Leider habe ich die Leds noch nicht, kann also noch keine endgültigen Aussagen machen. Ein kleiner Test mit nem Widerstand war recht erfolgreich - Dropspannung war 0,64V bzw 0,32 wenn man die Diode überbrückt die die Schaltung verpolungssicher macht. (Ich verlink den Shop mal, gibt ja nichts vergleichbares bei leds.de)

lg tommi