LED Beleuchtung

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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tommone
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So, 08.04.18, 22:55

Brauche Hilfe bei folgendem Projekt:

Ein 27" Monitor soll als Lichtquelle über einem Tisch platziert werden. Der Monitor zeigt kein Bild mehr, aber die LED Hintergrundbeleuchtung funktioniert. Habe ihn komplett zerlegt, die defekte Steuerelektronik und das Schaltnetzteil entsorgt. Das Netzteil deshalb, weil ich nicht herausgefunden habe, welche Signale an welchem Anschluß dem Netzteil sagen mach Bild. Alle Infos über das Panel hab ich aus dem Datenblatt.
Die eigentliche Beleuchtung ist eine LED Leiste mit 72 weißen SMD Leds, die in 4 Gruppen zu je 18Stk in Reihe geschalten sind. Nach meinen Infos zieht die Leiste 1,45A bei 54V aus dem Netzteil, nehme an, das das eine Konstantstromquelle ist.
Ich habe einen Ringkerntrafo 2x 25V 5A zur Verfügung, dazu und das ist meine Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet
- https://pcb-components.de/led-aufwaerts ... etail.html oder diese
- http://www.pur-led.de/LED-Netzteile-Wan ... -LEDs.html oder 4x diese
- http://www.pur-led.de/LED-Netzteile-Wan ... 30Vdc.html
wobei mir preislich natürlich Nummer 2 am liebsten wär!? Nummer 1 hat den Vorteil, das sie über eine Zusatzplatine auch noch dimmbar wäre.
Bin offen für alle Vorschläge, auch komplett Selbstbau, dann aber bitte mit Schaltplanvorschlag.
dieterr
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Mo, 09.04.18, 06:47

tommone hat geschrieben: Die eigentliche Beleuchtung ist eine LED Leiste mit 72 weißen SMD Leds, die in 4 Gruppen zu je 18Stk in Reihe geschalten sind. Nach meinen Infos zieht die Leiste 1,45A bei 54V aus dem Netzteil, nehme an, das das eine Konstantstromquelle ist.
Bevor man sinnvolles vorschlagen kann, muss man obiges sicher wissen, nicht nur annehmen. Ebenso die Daten der Leiste, deine Vorschläge können alle die 54V nicht.
Wegschmeißen des Original Netzteils war meiner Ansicht nach etwas voreilig.
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Achim H
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Mo, 09.04.18, 07:10

Ich habe einen Ringkerntrafo 2x 25V 5A zur Verfügung, dazu und das ist meine Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet

Dafür brauchst Du zuerst einmal eine Gleichrichtung nebst Stabilisierung, um aus dem Wechselstrom einen Gleichstrom zu machen.

2x 25V AC in Reihe = 50V AC

gleichgerichtet
50AC x SQRT[2] - Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter (bei 5A können das ca. 1,2V je Diode sein) =
50VAC x 1,414 - ca. 2,4V = ca. 68,3V DC

In Deutschland darf die Netzspannung um +/-10% schwanken. Folglich würde sich auch die Ausgangsspannung um +/-10% ändern.

Max. Spannung:
50V AC + 10% = 55V AC

55V AC x SQRT[2] - Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter =
55V AC x 1,414 - ca. 2,4V = ca. 75,37V DC.

Bei Verwendung einer Niederspannungs-Konstantstromquelle muss diese eine Eingangsspannung von bis zu 75,37V --> aufgerundet 80V vertragen können.

Nachtrag:
Nach meinen Infos zieht die Leiste 1,45A bei 54V aus dem Netzteil
54V x 1,45A = 78,3W.

Frage: war das ein Monitor mit einer Bildschirmdiagonalen von 100 Zoll = 2,54m?
Zuletzt geändert von Achim H am Mo, 09.04.18, 11:52, insgesamt 1-mal geändert.
tommone
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Mo, 09.04.18, 11:51

Erstmal Danke für die ersten Antworten.
Ja wie immer deutsche Sprache, schwere Sprache. Ich präzisiere:
an dieterr - vergiß den Teilsatz: nehme an, das das eine Konstantstromquelle ist. Bleibt die Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet?
an Achim H - das mit dem Trafo sollte bedeuten, daß ich genügend Saft und Power zur Verfügung habe, um die Leiste zu versorgen. Ich weiß, daß ich unstabilisiert auf ca. 70V komme. Ich bemesse das Netzteil so, wie es die Konstantstromquelle benötigt. Bleibt ebenfalls die Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet?
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Handkalt
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Mo, 09.04.18, 12:52

Würde die Leiste wirklich 1,45 A bei 54 V nehmen, wären das 78,3 W reine LED-Leistung! :shock: Das halte ich für eher unwahrscheinlich. Zum Vergleich: ich habe hier einen 24"-LED-Monitor. Der zieht 23 W aus der Steckdose, also nicht nur die LEDs, sondern das gesamte Gerät einschließlich sämtlicher Elektronik und der Netzteil-Verluste. Umgerechnet auf die Fläche einer 27"-Diagonale wären es immer noch unter 30 W. Wenn ich mal ein paar Treffer von 27"-Monitoren auf Amazon anklicke, sehe ich ebenfalls Leistungsaufnahmen von 28 W, 24 W, 29,1 W, 33,5 W usw.

Außerdem bekommst du beispielsweise mit einer LPC-60 eine komplette 60 W KSQ für den 230-V-Anschluss für 15,11 Euro. Da lohnt es sich m. E. nicht mal darüber nachzudenken, was man mit dem Ringkerntrafo so anstellen könnte.

Aber vorher musst du erst mal die wahren Betriebsparameter der LEDs herausbekommen. Wie gesagt denke ich nicht, dass deine Angaben stimmen.

-Handkalt
tommone
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Mo, 09.04.18, 21:16

Also ernsthaft Freunde. Mit würde, wäre, eher unwahrscheinlich und Amazon -Hallo Handkalt- hätte ich hier nicht gerechnet. Und ich geh jede Wette ein, daß du die Angaben deines Monitor nicht überprüft hast.
Ich habe das jetzt mal bei meinem LG Flatron 29EA93 getan. Laut mitgelieferter Beschreibung hat er einen Verbrauch von 55W. Gemessen habe ich mit einem Voltcraft Energy Check 3000 folgendes: Bei schwarzem Hintergrundbild und 55% Helligkeit im Monitormenü 28W, bei Weiß und 55% 33W, bei 100% Helligkeit im Monitormenü und weißem Hintergrund sind es 43W! Bleiben erstaunlicherweise noch 12W bis zur Herstellerangabe. Und ich bin überzeugt, daß die Leds zu keinem Zeitpunkt mit voller Leistung laufen. Das zu irgendwelchen Zahlenangaben, die du hier schreibst.
Wenigstens kam von Dir ein Gerätevorschlag, dafür Danke.

So, für den Rest noch ein paar Infos zur weiteren Präzisierung: Die 54V konnte ich in der kurzen Zeit messen, bis der Monitor in den Schlafmodus ging weil er kein Eingangssignal erkannte. Die 1,45A stehen als max. Stromaufnahme im Datenblatt des Panels! Der Monitor war ein GW 2760 von BenQ. An Hand der Fotos seht ihr den Aufbau der LED Leiste.

Also nochmal meine Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet?
Dateianhänge
003_3.jpg
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LEDleiste
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Mo, 09.04.18, 21:39

Ja, die 23 W habe ich selbst nachgemessen, ebenfalls mit einem Conrad-Gerät (Typ weiß ich nicht auswendig, kann ich morgen nachsehen). Und wenn sogar dein 29-Zoll-Monitor nur 43 W braucht, stützt das ja nur meine Zweifel. Für den GW 2760 von BenQ ist bei Amazon übrigens eine Leistungsaufnahme von 26 W angegeben.

Kann es vielleicht sein, dass die 1,45 A die Stromaufnahme des ganzen Panels (incl. LCD) ist und/oder sich das auf eine andere Versorgungsspannung bezieht, aus der erst durch einen Step-Up-Wandler die 54 V erzeugt werden?

Alles jedenfalls kein Grund, mich schräg anzumachen. Wenn dich die Überlegungen nicht interessieren, lasse die LEDs ruhig mal mit 78 W laufen und melde dich dann wieder...

-Handkalt
dieterr
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Mo, 09.04.18, 22:46

Da du dir deiner Daten ja so sicher bist, was spricht gegen den, gegenüber allen anderen günstigeren, Vorschlag mit dem LPC-60?

Aber bitte beim ersten Einstecken gleich das Video mitlaufen lassen, damit wir auch was von der Sternschnuppe haben :lol:
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Mo, 09.04.18, 23:24

Also nochmal meine Frage: welche Steuerelektronik ist dafür am besten geeignet?

Da gibt es nicht viele Möglichkeiten.

Für eine Niederspannungs-Konstantstromquelle ist die Eingangsspannung zu hoch.
Ein (nur als Beispiel) Meanwell LDD-1200H oder LDD-1500H verträgt nur max. 56V. Ca. 4V braucht die KSQ aber für sich selbst, sodass nur max. 52V heraus kämen. Und das ist zuwenig.
Die anderen, von Dir zuvor verlinkten KSQs vertragen eine so hohe Spannung überhaupt nicht.

Übrig bleibt folglich nur die Möglichkeit mit einer netzbetriebenen Konstantstromquelle wie die schon mehrfach benannte LPC-60.
tommone
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Di, 10.04.18, 06:09

Danke an Achim H.
Nehme heute die Leiste mal mit auf Arbeit und häng sie an ein Labornetzteil, da kann ich zumindest mal vorsichtig mit Strom und Spannung und Vorwiderständen experimentieren.
Parallel dazu bestelle ich mir das genannte LPC-60.
Und natürlich werde ich meine Versuche filmisch dokumentieren - auch zur allgem. Belustigung.
Bis später.
dieterr
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Di, 10.04.18, 06:42

Labornetzteil ist ein extrem sinnvoller Ansatz, nur haben das die allerwenigsten.

Und denke bei der Gelegenheit auch gleich daran, dass nicht die ganze Energie in Licht umgewandelt wird, sondern auch Wärme entsteht
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Handkalt
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Di, 10.04.18, 07:42

OK, jetzt mal wieder etwas ersthafter:

Sicherheitshalber der Hinweis (wenn das nicht schon bekannt war), unbedingt bei allen Experimenten mit LEDs an Labornetzteilen oder Konstantstromquellen beachten: Warum zerstört eine KSQ LEDs wenn man nach der KSQ schaltet

Das verlinkte LPC-60-1400 war ausschließlich als Preisbeispiel gemeint, warum sich der Ringkerntrafo-Ansatz nicht lohnt. Das brauchst du nicht zu bestellen, wäre herausgeworfenes Geld! Es liefert nur maximal 42 V bei 1,4 A, ist also weit von den gemessenen 54 V entfernt. Außerdem ist ja offensichtlich, dass die 1,45 bzw. 1,4 A nicht stimmen können. Damit würdest du die LEDs grillen, wenn sich die KSQ nicht ohnehin wegen Überlast abschalten würde.

Ein sinnvoller Anfang wäre mal, wenn du die Verschaltung der LEDs herausfindest, d. H. wie viele LEDs sind hier wie in Reihe und/oder parallel geschaltet. Außerdem sehe ich auf den Fotos, dass die Leiste nicht nur zwei Anschlüsse hat, sondern deren sechs. Was hat es denn damit auf sich? Wie waren die angeschlossen und wo hast du die 54 V gemessen? Beim flüchtigen Durchzählen (kann falsch sein) bin ich auf ca. 72 LEDs auf der Platine gekommen. Sind das vielleicht drei Reihen à 24 LEDs, jeweils mit einem eigenen Anschluss? Dann wären die 54 V aber etwas wenig (54/24 = 2,25 V).

-Handkalt

PS: mein Conrad-"Energiekostenmeßgerät" ist ein EKM 265. Ist ca. 15 Jahre älter als dein modernes Teil :D
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Di, 10.04.18, 08:19

Labornetzteil ist ein extrem sinnvoller Ansatz, nur haben das die allerwenigsten.
Insbesondere ein Labornetzteil mit mehr als 50V. Die Standard-Labornetzteile schaffen meist nur 30V...
Ich glaube aber auch nicht an die 1.45A. Weil dann würde die Leiste einen recht großen Kühlkörper brauchen. Knapp 80W auf 60cm ist ohne hinreichende Kühlung unmöglich.
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Di, 10.04.18, 09:01

Noch zwei Ergänzungen:

Hier gibt's eine Anleitung zum Betrieb von LEDs an Labornetzteilen. Es ist sicher auch in diesem Fall eine gute Idee, erst mal mit einem kleinen Strom wie den 50 mA zu beginnen.

Außerdem ist mir wegen der seltsamen 54 V für vermutlich 24 LEDs noch etwas eingefallen: es ist durchaus denkbar, dass die LED-Leisten in der originalen Ansteuerung mit PWM betrieben werden und daher die Spannungsmessung unbrauchbar ist.

-Handkalt
tommone
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Di, 10.04.18, 13:31

So lieb ich das.

Nächster Nachtrag: 72 Leds zu 4 Reihen a 18 Stk. Schwarz und Grün sind +, der Rest je Reihe 1 Anschluß. Herausbekommen mit Lupe anhand der Leiterzüge und zur Sicherheit mit Durchgangsmessung. Die Unterseite ist Aluminium und war mit Wärmeleitkleber am Gehäuserahmen verklebt. Kann alle einzeln testen, hab das auch gemacht, alle funktionieren.
tommone
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Di, 10.04.18, 18:26

So, das was ich die ganze Zeit so im Hinterkopf hatte, hat sich ungefähr bestätigt. Das Labornetzteil lieferte max. 30V bei max. 2,5A. Würde nicht für alle reichen, aber trotzdem ran an den Speck. Von unten her war mir zu gefährlich, also 30V eingestellt und den Stromregler 1/4 aufgedreht. Plus an Schwarz-Grün und mit Minus bei der ersten Reihe bei Nr.18 angefangen. Ja und endlich bei LED 12 fingen sie an zu glimmen. An Nr. 11 zeigten sie normale Helligkeit. Dort hab ich auch gleich wieder aufgehört und auf diese Art auch die anderen 3 Reihen getestet-das gleiche. Meine Schlußfolgerung: die Leds haben eine Betriebs od. Durchflussspannung von ca. 3V, also eigentlich stinknormale weiße Leds. Folglich wird sich die Stromaufnahme auch im Bereich von 20mA pro Led bewegen. Und letztendlich 18x3=54 voila da sind die 54V! So und jetzt kommt doch mein Ringkern wieder ins Spiel - oder???, mit Graetzbrücke ca 70V und dann stabilisiert und runtergeregelt auf 54V!!!?
dieterr
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Di, 10.04.18, 20:48

Und dennoch stimmt was an der Rechnung nicht: 20 mA pro LED, 4 Stränge parallel macht 80 mA, nicht 1.45A, und rund 4W. Oder hätte es 200 mA heißen sollen?
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Achim H
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Di, 10.04.18, 20:57

und den Stromregler 1/4 aufgedreht

Wieviel war das in A oder mA?
1/4 von max. 2,5A = 0,625A kann es unmöglich gewesen sein. Dann würden alle 4 Stränge 2,5A benötigen und die Leistung wäre noch weitaus höher als nur 78,3 Watt (siehe die Antworten von Handkalt und von mir, ziemlich am Anfantg dieses Thread), nämlich bei ungefähr 123 Watt.

In einer Reihenschaltung summieren sich nur die Vorwärtspannungen aller Leds in Reihe. Der Strom fließt in gleicher Höhe durch alle Leds in dieser Reihe.
Dein Labornetzgerät lieferte 30V, der Strom wurde auf 1/4 des Nennstroms (1/4 von 2,5A = 0,625A) aufgedreht. Diese wurde bei Led Nr. 11 angelegt.
Die Spannung für einen Strang mit 18 Leds würde entsprechend bei 30V / 11 Leds x 18 Leds = 49,09V liegen.

Wenn Du den Ringkerntrafo verwenden möchtest, müssten 68,3V - 49,09V = 19,21V vernichtet werden.
Bei einem Strom von 0,625A müsste der Vorwiderstand
19,21V / 0,625A = 30,736 Ohm bei einer Leistung von
19,21V x 0,625A = 12 Watt haben.
Da Widerstände verdammt heiß werden können (bis ca. 300°C) wäre mindestens eine 3-fache Leistung erforderlich --> ungefähr einen 30 Watt Widerstand nehmen.
Für 4 Stränge auf der gleichen Leiste müssten 4x 12W = 48W vernichtet werden.
Das passt doch vorne und hinten nicht.
tommone
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Mi, 11.04.18, 03:30

Also langsam kommt mir die Sache auch komisch vor. Hilft nur eins, 3 Schritte zurück, Hände hintern Kopf und an ne schöne Frau denken(muss nicht unbedingt die eigene sein). Bei mir hilfts.

Und siehe da-ich muss mich bei euch für meine falschen Infos entschuldigen. Wieso und woher ich die 1,45A habe, keine Ahnung mehr, wahrscheinlich von nem Leiterplattenaufdruck des Netzteils in der Nähe des Steckers der Ledleiste. So what, nochmal excuse me.

Ein zweiter Blick ins Datenblatt und siehe da max. 126 normal 120mA, also pro Strang 30mA. Jetzt brauch ich ja noch nicht mal ein stabilisiertes NT, ein Widerstand von 680 Ohm/1W pro Strang machts locker. Billiger geht ned. Ja ich gehöre zur Fraktion -Zeug auf den Tisch und los gehts, Zahlen schubsen später- , und dann hab ich ja noch -3 Schritte zurück.

Also noch mal tschuldigung.

Bleibt noch das Problem dimmen. Wie geh ich das an(nicht zu komplizert) ? Müsste ja mit Spannungsregelung machbar sein.
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tommone
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Mi, 11.04.18, 03:59

Ihr habt sicher an der Zeit gesehen, das mich die Sache nicht hat schlafen lassen. Aber ich mach auch Sachen, die funktionieren. Hier noch ein Foto, bevor ich wieder ins Bett schlüpfe.
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Achim H
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Mi, 11.04.18, 11:46

Bleibt noch das Problem dimmen. Wie geh ich das an(nicht zu komplizert) ? Müsste ja mit Spannungsregelung machbar sein.

Leds werden über den Strom (stromgesteuerte Produkte) oder mittels Pulsweitenmodulation (spannungsgesteuerte Produkte) gedimmt.

Ohne Vorwiderstände bräuchtest Du eine dimmbare Konstantstromquelle, die 120mA bei max. 64,8V liefern kann.
Siehe auch Seite 15 im Datenblatt: 5.2 Backlight Unit.

Mit Vorwiderstände kannst Du einen PWM-Dimmer verwenden.
Problem bei der Sache: Du wirst keinen finden, der 72V (gleichgerichtete Spannung des Netzgerät) verträgt.

PWM-Dimmer im Selbstbau:
Tschuldigung wegen der etwas unorthodoxen Bauteilebezeichnungen. Diese sind nur die Hälfte eines Layout, welches ich vor ein paar Tagen für einen Bekannten und für mich kreiiert hatte.
Der 5V Spannungsregler (IC01) und der Fet (Q11) vertragen max. 100V.
Schematik_PWM_Dimmer_10-60V.png
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