led smart array

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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dian
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Di, 11.06.13, 18:36

hallo

ich habe diese arrays:

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html

und möchte drei für eine deckenlampe verwenden. das wären also ca. 1.5 a @ 28.5 v.

ich habe seit tagen im forum gelesen und mir schwirrt der kopf. welches ist die einfachste/günstigste art der stromversorgung ab 230 v?

wenn das ganze noch dimmbar (zwei stufen würden genügen, z.b. 1.0 und 2.0 a) ist, wäre ich glücklich.
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Mr Fix-it
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Di, 11.06.13, 19:50

Hallo und Willkommen im Forum!

Mit den Arrays ist das so eine Sache. Ein Array an einer Konstantstromquelle (KSQ) ist kein Thema, mehrere Arrays parallel an einer KSQ kann Probleme machen, kommt darauf an wie weit die Durchlassspannungen der Arrays auseinander liegen.

LEDs, und damit auch LED-Arrays werden über den Strom gesteuert. Das begründet sich daraus, dass es nicht möglich ist, dass alle LEDs einer Produktion die gleiche Durchlassspannung haben. Deshalb werden KSQs zur Versorgung genutzt, die über eine feste Stromstärke bei angepasster Spannung zwischen 9 und 54 V (wenige Modelle auch bis 90V) je nach KSQ und zu bestromender LED liefern.

Anders verhält es sich, wenn Du die Arrays in Reihe schaltest, wozu Du dann die Durchlassspannung je Array addieren musst, um zu wissen welche Spitzenspannung die KSQ liefern muss. Bei dem von Dir ausgesuchten LED-Array wären das ca. 90 V.
http://www.meanwell.com/search/lcm-60da/default.htm
hier über die DIP-Switches auf: 2 - 90 V @ 600 mA eingestellt

Damit wird das Array nicht vollständig ausgereizt, das sollte man aber auch nicht unbedingt tun, denn Lebensdauer und Effizienz leiden, abgesehen davon könnte die Spannung von 90 V für die 700 mA Durchlassstrom pro Array eventuell nicht reichen.
Über den Push Button der zwischen Push-PIN und AC/L-PIN eingeplant ist, kann das SNT von Meanwell: LCM-60DA sowohl ein/aus geschaltet werden als auch gedimmt werden (siehe Seite 4 oben des verlinkten PDF-Datenblatts).
Unbedingt beachten: Arrays nie ohne Kühlkörper betreiben, es dauert nur Sekunden bis die LEDs durchgebrannt sind.
Viel Erfolg!
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contour7
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Di, 11.06.13, 19:59

Hi,

Ich gebe folgendes zu Bedenken:

A ) 3 Arrays sind eigentlich zuviel für eine Deckenlampe, sie sind sehr hell!
B ) Gerade bei 3 Arrays musst Du enorm kühlen! Am besten aktiv.

Das Netzteil muss mindestens 32 V= bei 2A bringen. Jede KSQ braucht einen Slack, daher muss die Spannung des Netzteiles 2-3 Volt höher sein. Dann bräuchtest Du 3 KSQ, das wird auch teuer. Bei nur 2 Arrays könntest Du eine 1000 mA KSQ nehmen und die beiden Arrays parallel schalten. Jedes Array bekäme dann 500 mA ab.

c7
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Di, 11.06.13, 21:25

@c7
kann es bei der Parallelschaltung nicht zu Problemen mit der Durchlassspannung kommen. Es ist nicht sicher, das alle Arrays aus dem gleichen Binning bestückt wurden, dann haben die Arrays unter Umständen unterschiedliche Spannung bei denen die 500 mA fließen. Man kann sehen, das ein Array dann 700 mA bekommt , das andere aber nur 300 mA, was zusammen ja immer noch den 1000 mA entspricht. Die Differenz ist ausschließlich von den Schwankungen der Durchlassspannung bei LED und Arrays verursacht, wie kannst Du das ausschließen?

Es geht doch mit einer KSQ, solange man die Arrays in Reihe schaltet und den anliegenden Strom über die KSQ festlegt. 90 V @ 600 mA sollte klappen, zumindest bei dem ausgesuchten Produkt. Wenn die Spannung nicht für die 600 mA ausreicht, kann man das von mir vorgeschlagene SNT auch auf 90 V @ 500 mA umschalten (DIP-Schalter).

Natürlich wird reichlich Kühlung benötigt, ich bin jetzt auch nicht davon ausgegangen, dass die Arrays auf einem Kühler montiert werden. Auch für den Fall das eine aktive Kühlung benötigt wird, ist dieses SNT mit einem Anschluss 12 V @ 50 mA bestückt. Ein Lüfter darf allerdings nicht mehr als 0,6 W benötigen.

Das mit der Helligkeit ist ausschließlich von der Sehaufgabe abhängig, zudem kann man das ausgesuchte SNT von 10 -100% dimmen.
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contour7
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Mi, 12.06.13, 00:00

Also ich wollte nicht mit 90 Volt Gleichspannung herumhantieren!! Das liegt schon ü b e r dem ungefährlichen Bereich der Niederspannung. Mal nachlesen: "Kleinspannung, Sicherheitskleinspannung" etc.

Wenn man 2 Arrays parallel schaltet kann man im ungefährlichen Bereich arbeiten und außerdem kann man je Array den Strom messen und dann evtl. noch anders verfahren. Natürlich kann es sein dass das eine Array etwas mehr Strom zieht und das andere weniger und es kann auch sein dass eins kaputt geht usw. Das kennen wir alle. Ich habe es aber noch nie erlebt. Die Arrays vertragen ja im Fall eines Falles auch mehr Strom als hier vorgesehen. Ich habe auch schon 3 LED parallel an eine KSQ angeschlossen, geht normal auch.

Aber ein Anfänger sollte das mit 3 Strängen nicht machen aber er sollte auf keinen Fall mit 90 Volt herumhantieren! :evil:

Warten wir mal ab wie der TE antwortet...
Borax
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Mi, 12.06.13, 07:48

...kommt darauf an wie weit die Durchlassspannungen der Arrays auseinander liegen.
Ich kann es nur von diesen hier: http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... weiss.html sagen (und natürlich auch nur für speziell die Charge die ich bekommen habe). Ich hab 18 Stück davon (je 3 in Serie und das 6x parallel) an einer solchen KSQ: http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... 050mA.html am laufen (jedes Array bekommt 175mA). Die Arrays hab ich vorher alle einzeln geprüft. Bei 175mA lag die Spannung (warm) bei 11,2V, die maximale Abweichung eines Arrays lag bei unter 0.1V (ich hab ein 4 1/2 stelliges Messgerät mit nur 0.1% Fehler). Wenn man alles sauber verlötet (Kontaktmangel darf es nicht geben!) kann man die Arrays also problemlos parallel an einer KSQ betreiben. Auf dem Array selbst sind ja die LEDs auch schon parallel geschaltet.
dian
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Mi, 12.06.13, 08:08

hallo

vielen dank.

der erste treiber ist super, kostet jedoch sfr. 80.-. eigentlich habe ich auf eine günstigere lösung gehofft. von dem zweiten müsste ich drei stück haben, also euro 90.- als ich die leds kaufte, habe ich nicht geahnt, was für kosten noch dazukommen.

die 90v sind mir auch nicht sonderlich sympatisch, aber was solls, normalerweise hantiert man ja mit 230v herum.
Loong

Mi, 12.06.13, 08:19

contour7 hat geschrieben:Also ich wollte nicht mit 90 Volt Gleichspannung herumhantieren!! Das liegt schon ü b e r dem ungefährlichen Bereich der Niederspannung.
Du wolltest sicher "Kleinspannung" schreiben, "Niederspannung" ist Wechselspannung bis 1000 Volt und Gleichspannung bis 1500 Volt. Davon abgesehen: Warum wolltest Du nicht mit 90 Volt Gleichspannung arbeiten? Solange man nicht in der Badewanne liegt und beide Pole berührt, passiert da nix. Der Ausgang ist ja netzgetrennt. Ich betreibe inzwischen drei Konstantstromquellen mit Ausgangsspannungen deutlich über 100 Volt und habe auch keinerlei Bedenken deswegen.

Als günstigste nicht-dimmbare Lösung sehe ich diese hier, daran alle drei parallel. Auch ich betreibe LED-Module parallel, solange sie thermisch gleichlaufen, funktioniert das ganz wunderbar. Als günstigste dimmbare Lösung diese (daran drei Module parallel) oder jene (daran drei Module in Serie).
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Mi, 12.06.13, 09:26

Die Aufregung verstehe ich jetzt nicht ganz. Ich habe nur geschrieben, "es kann gesehen werden", nicht das es in jedem Fall so ist, das die Array in Parallelschaltung Probleme machen und wenn ich hier einem Einsteiger einen Rat gebe, dann muss ich auf Nummer sicher gehen. Auch wenn es schon oft geklappt hat, es gibt keine Garantie, das die Arrays aus unterschiedlichen Produktionen die gleiche Durchlassspannung haben. Zudem wird der Spielraum bei recht hoher Bestromung auch schnell sehr klein, und mit 500-700 mA ist das Array nahezu ausgereizt.

@dian
Der Preis erscheint mir sehr hoch:
http://www.elpro.org/shop/shop.php?p=LCM-60DA
hier kostet das SNT nur 41,39 ++. Also halb so viel wie Du gefunden hast. Bezugsquellen sind halt alles, möchte man die Kosten niedrig halten.

@loong
dann sage ich mal Danke, 90V sind in der Tat kein Thema, wenn c7 so argumentiert, dann darf er auch keine 48 bzw. 54 V nutzen um LEDs zu betreiben.
Gruß
Fix-it

Nachtrag:
Das SNT LCM-60DA verfügt zusätzlich über einen NTC Anschluss. Es kann also ein externer NTC (Thermistor = Temperaturabhängiger Widerstand) mit 470 kOhm angeschlossen werden, dann wird das System ab ca. 80°C down geregelt. Mit einem NTC von 330 kOhm wird der Startpunkt auf 70°C und mit 220 kOhm auf 60°C reduziert. Die Leistungs-Reduktion liegt bis ca. 95°C zwischen 15 und 25% des Outputs am SNT.

@Borax:
Auszug aus dem Lumix-Datenblatt zum Array Nichia 4W, 6W und 10W:
"Nur die elektrische Reihenschaltung ermöglicht einen sicheren Betriebszustand. Von der elektrischen
Parallelschaltung der LED Module wird ausdrücklich abgeraten. Unsymmetrische Spannungsabfälle können
zu einer starken Überlastung und Zerstörung einzelner Module fuhren."
Seite 4, letzter Absatz
Borax
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Mi, 12.06.13, 12:47

Ok. Ich werd's mir merken. Dann eben nur, wenn man sie auch selbst vermessen kann und entsprechend selektiert.
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Mi, 12.06.13, 16:35

@Borax
Mehrere Arrays parallel:
Um eine sichere Parallelschaltung betreiben zu können, müssen die Vorwärtsspannungen der Arrays beim gewünschten Strom bei Betriebstemperatur ausgemessen werden. Durch Vorschalten eines niederohmigen Widerstandes bei den Modulen, die unterhalb der maximal gemessenen Spannung liegen, können die Ströme angeglichen werden.

Beispiel:
Es sollen 3 Module bei je 500 mA parallel geschaltet werden.
Zunächst wird jedes Modul mit Wärmeleitpaste auf einen Kühlkörper "gepappt". Dann wird mit einer einstellbaren KSQ ein Strom von 500 mA eingestellt und ans Array angelegt. Nach einer Warmlaufphase von mindestens 30 Minuten (besser 1 Stunde) wird die Vorwärtsspannung des Arrays gemessen. Daraus ergeben sich 3 Spannungswerte.
Für dieses Beispiel nehmen wir mal an das: U1.: 28,7 V, U2.: 28,5 V und U3.: 27,9 V, ist.
Die höchste gemessene Spannung ist damit Utop: 28,7 V. Zu U2. ergibt sich eine Differenz von 0,2 V, zu U3. eine Differenz von 0,8 V. Folglich muss vor diese beiden Arrays je ein Vorwiderstand geschaltet werden, der bei 500 mA einen entsprechenden Spannungsabfall erzeugt.
Für U2. (0,2V) wären das dann:
R = U/I = 0,2 V / 0,5 A = 0,4 Ohm (Gute Näherung: 2 x 1 Ohm parallel, besser: 3 x 1,2 Ohm parallel)
Für U3. wären es entsprechend:
R = U/I = 0,8 V / 0,5 A = 1,6 Ohm (gute Näherung: 2 x 3,3 Ohm parallel)

Entsprechende Widerstände ab 1 Ohm gibt es für 8,2 Cent je Stück. Die Belastbarkeit von 0,6 W ist ausreichend.
Die so entstehende zusätzliche Verlustleistung kann man praktisch vernachlässigen.
Alles andere ist nicht fachgerecht, sind wir diese bezüglich d'accord?
Borax
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Mi, 12.06.13, 18:21

Klar sind wir hier d'accord!

Ich habe bei meinen Arrays mit einer einstellbaren KSQ die Flussspannungen der Arrays (mit Wärmeleitpaste auf einem wassergekühlten Kühlkörper - da bleibt die Temperatur konstant) nach ca. 30 Sekunden (keine Änderung der Spannung mehr feststellbar) vermessen. Wie gesagt, die größte Abweichung war weniger als 0.1V (genauer gesagt bewegten sich die Spannungen zwischen 11.17V und 11.26V). Bei einer so geringen Abweichung kann man sich die Ausgleichswiderstände IMHO sparen. Insbesondere wenn man die Arrays noch selektiert (ist ja bei mir eine 'gemischte' Schaltung) so dass jeweils ein Array mit Abweichung nach oben, eines mit Abweichung nach unten und eines 'aus der Mitte' in Serie geschaltet sind. Aus diese Weise liegen die Flussspannungen der 6 parallel geschalteten Array-Stränge bei 33.6 +/- 0.06V. Besser sind die einzelnen LEDs auf dem Array bestimmt auch nicht selektiert.
Was natürlich sehr wichtig bei einem solchen Aufbau ist: Alle (parallel geschalteten) Arrays müssen auf dem gleichen Kühlkörper montiert sein (thermisch gekoppelt). Es darf nicht passieren, dass einzelne Arrays eine andere Temperatur haben als die anderen (ich würde mal sagen, max. 5°C Differenz).
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Mi, 12.06.13, 21:20

@Borax
Bezüglich der Selektion der LEDs je Array sehe ich das auch so. Ich denke es gibt nur dann zu berücksichtigende Abweichungen, wenn man ein Array aus einer Produktion erhält und das zweite aus einer folge Produktion. Bei diesem Abstand können sich dann schon eher mal Abweichungen ergeben, sicher gibt es aus diesem Grund auch den Vermerk im Datenblatt. Auch gibt es den Vermerk, das man bei der Bestellung der Arrays darum bitten kann, das die Teile im "Finebin-Bereich abgestimmt sind:
Wortlaut:
"Bei jeder Lieferung garantieren wir auf Wunsch, dass die Module keine Farbabweichungen aufweisen und im gleichen Feinbin-Bereich liegen. ..."

Das mit der WAKÜ zum Messen ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn du später die Teile bei gleichen Betriebsbedingungen betreibst. Denn wie bekannt, steigt mit der Modultemperatur auch die Spreizung der Spannung, zumindest bis ca. 85°C, dann wirkt die Strom-Spannungs-Kennlinie der Temperatur-Spannungs-Kennlinie entgegen und beide heben sich gegenseitig auf. Deshalb ist auch der Betrieb mit Konstantspannung möglich, zumindest wenn man den hier beschriebenen Messaufwand betreibt.

Wir sind uns aber bestimmt darüber einig, das man einen Anfänger mit diesem Aufwand deutlich überfordert, dann lieber den einfachen und sicheren Weg gehen, das klappt auf Anhieb :) und verlangt keine Vorkenntnisse. Was wir als Selbstverständlich sehen, ist für Neulinge oft ein völlig neuer Bereich, dem wollte ich Rechnung tragen. Eben den User dort abholen wo er gerade steht!
Borax
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Do, 13.06.13, 08:11

Das mit der WAKÜ zum Messen...
Habe ich natürlich berücksichtigt. Ich hab sie bei 50°C Wassertemperatur vermessen. Aus Vorversuchen wusste ich schon, dass ich bei etwa so einer Temperatur 'landen' werde. Ich hab ein Array ja auch komplett thermisch vermessen (mit dieser Methode: viewtopic.php?f=31&t=12079 ) Von daher kannte ich die Eigenschaften dieser (meiner! - andere Lieferungen können durchaus anders liegen...) Arrays schon sehr gut. Um die LEDs dann im laufenden Betrieb zu prüfen, hab ich nach dem 'finalen' Aufbau (in diesem Alu Profil: http://www.ebay.de/itm/Aluminium-Alupro ... 3a80260ccf ) ein Array in der Mitte der Kette mit einem 66 Ohm Widerstand 'ersetzt' und dieses Array über die 'Wärmewiderstandsmessplatine' versorgt). Hier war dann erst nach knapp 2 Stunden(!!!) ein thermisches Gleichgewicht erreicht und die Junction Temperatur der LEDs auf dem Array betrug 63°C (bei einer Raumtemperatur von 21°).
Wir sind uns aber bestimmt darüber einig, das man einen Anfänger mit diesem Aufwand deutlich überfordert
Völlig richtig. Ich hab es bis vor kurzem auch eher vermieden, eine Parallelschaltung von LEDs an einer KSQ zu empfehlen. Auf Grund meiner jetzt recht guten Erfahrungen damit weise ich aber inzwischen durchaus darauf hin, aber Du hast Recht, für Anfänger ist es eigentlich eher schwierig das zu verstehen und korrekt durchzuführen.
dian
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Do, 13.06.13, 14:18

hallo

also ich habe jetzt beschlossen drei ip67 30v/700a zu bestellen. so kann ich einzelne arrays zu un abschalten. die lampe wird auch nicht tagelang brennen. so bleibe ich unter 40 euro, wir wohl das einfachste sein. oder?
Borax
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Do, 13.06.13, 15:35

Ja. Aber das ist trotzdem zu berücksichtigen:
Natürlich wird reichlich Kühlung benötigt
Auch wenn die Lampe nicht tagelang brennt. Ohne hinreichende Kühlung reichen wenige Stunden zum Überhitzen der LEDs aus...
Eine andere Möglichkeit (allerdings wieder nicht gerade 'Anfänger tauglich') wäre die Verwendung von 3 solchen KSQs:
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... id-18.html
Die kann man recht einfach auf z.B. 500mA 'drosseln' indem man einen Widerstand umlötet. Ist hier erklärt:
viewtopic.php?f=31&t=7370&start=0&hilit=95043
dian
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Do, 13.06.13, 17:02

o.k., wieviele von diesen brauche ich für drei arrays?

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/High ... xid-3.html

eins oder drei?

bei den stromquellen bin ich wieder überfordert: ip67/ip20, gleich teuer, was ist der unterschied? dass man einen wiederstand umlöten kann? ausserdem finde ich die ip20 unter stroquellen nicht.
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Achim H
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Do, 13.06.13, 17:51

dian hat geschrieben:o.k., wieviele von diesen brauche ich für drei arrays?

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/High ... xid-3.html

eins oder drei?
Mehr als 1 Array kann der Kühlkörper nicht kühlen.
Ergo: 3 Arrays = 3 Kühlkörper.

Die Leistung eines Array ist das Produkt aus Spannung x Strom.
Bei 500mA (0,5A) wird die Vorwärtsspannung ca. 28,5V betragen.
0,5A x 28,5V = 14,25 Watt.

Der Kühlkörper hat einen Wärmewiderstand von 3K/W (gleichbedeutend mit 3°C je 1 Watt Leistung).
Bei 14,25 Watt würde sich der Kühlkörper um 14,25 x 3°C = 42,75°C erwärmen.
Ausgehend von einer Umgebungstemperatur von 20°C würde der Kühlkörper insgesamt 62,75°C heiß werden.
bei den stromquellen bin ich wieder überfordert: ip67/ip20, gleich teuer, was ist der unterschied?
IP20 ist für Anwendung im Haus (nicht wasserdicht),
IP67 ist für Anwendung draußen (wasserdicht).

Wie sich der Schutz zusammensetzt und was die Zahlen bedeuten. kannst Du hier nachlesen:
IP-Schutzarten

Eine Konstantstromquelle in IP67 kann man nicht öffnen. Die Elektronik ist komplett vergossen, sodass kein Tröpfchen Wasser eindringen und möglicherweise einen Kurzschluss produzieren könnte.

Nicht alle Konstantstromquellen in IP20 können geöffnet werden.
Einige sind an den Gehäuse-Halbschalen miteinander verschweißt. Andere können aufgeschraubt werden.

Aufschrauben kann man diese Konstantstromquelle:
Konstantstromquelle 700mA, IP20

Den Hinweis mit der Schutzklasse "IP20" findest Du in den technischen Daten (vorletzte Zeile).
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