high power led's mit ksq an autobatterie

[uwe44k]

Hallo,
gibt es eine KSQ für eine Autobatterie damit man High power LED's anschließen kann?
Oder löst man das Problem auf einen anderen Weg?

Hintergrund von meinen Projekt ist das ich im Gartenhaus Solarpanels habe die zwei Autobatterien speisen. An diesen Autobatterien wollte ich Cree XR-E anschließen. Wie kann ich die cree's mit möglichst wenig Verlustleistung betreiben?

Gruß uwe44k

[Romiman]

Na klar. Nahezu jede KSQ funktioniert auch an Autobatterien. Du mußt nur den "Drop", also den Eigenverbrauch der KSQ (meist wie eine weiße LED 3-4V) und die Summe der LED-Spannungen addieren. Wären an der Autobatterie also zwei oder drei Crees in Reihe. Und den gewünschten Strom wählst Du durch Auswahl der KSQ.
Je mehr mA, desto mehr Verbrauch, Verlustleistung und Kühlung, also schlechtere Effizienz. Die XR-E leuchten auch bei 100mA schon schön, zwischen 200 und 450 richtig gut, und über 450 sehr hell aber verlustreich.
Die Auswahl des Stroms hängt also auch von der gewünschten Helligkeit und der möglichen Kühlung ab.

[Achim H]

Konstantstromquellen gibt es auch für Niederspannung.
Guckstu hier.

Das Gute an Konstantstromquellen ist, dass die Eingangsspannung in einem weiten Bereich variabel sein darf.
Am Ausgang kommt immer ein Konstantstrom heraus. Vorwiderstände werden keine benötigt.
minimale Eingangsspannung: 6V (für 1 Led)
maximale Eingangsspannung: 35V (für bis zu 10 Leds)
Je nach Höhe des Strom benötigt die Konstantstromquelle für sich selbst ungefähr 2 bis 3,5V (sogenannte Dropspannung).

Wie sind die beiden 12V Autobatterien verschaltet: in Reihe (2x ca. 13,2V = 26,4V) oder parallel (Verdoppelung des Strom)?


Zum Berechnen der Anzahl Leds brauchst Du die Vorwärtspannung der Led

Eingangsspannung minus Dropspannung
---------------------------------------------- = Anzahl
Vorwärtsspannung einer Led

[uwe44k]

Guten Morgen,
Danke für die schnellen Antworten.

Die Autobatterien sind parallel verschaltet, also 13V.

In meinen Fall heißt das dann
13,2V - 2,5V (die 350mA KSQ würde ich dann nehmen, wie kann ich diese Dropspannung berechnen?)
---------------
3,3V

Oder würdet ihr die Cree's http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html mit 500mA betreiben?

[Achim H]

Die Cree Q2 würde ich gar nicht mehr nehmen. Die ist alt.
Die Farbtemperatur ist mit 3500 Kelvin genau der Übergang von Warmweiß zu Neutralweiß.

Stattdessen würde ich diese Leiste empfehlen: PowerBar LED Leiste, 12 Nichia LEDs, CRI 90+ warmweiß

Mit einer PUK-Säge zerteilst Du die Leiste in 3 Stücke a 4 Leds.
Jedes Teilstück hängst Du mit einem 2,7 Ohm Widerstand (1 Watt) direkt an die Autobatterie. Keine Konstantstromquelle.

Einen Kühlkörper brauchst Du dafür allerdings auch.

[uwe44k]

Danke Achim,
das ist mal ne günstige Lösung!

Di Cree Q2 hab ich halt in meiner Küche hängen und diese macht ein schönes Licht. Ich kaufe auch nicht alle Tage LED's und somit bekomme ich das neuste nicht mit.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Noch ein ganz anderer Hinweis: Autobatterien sind nicht zyklenfest, nach ca. 50 Vollzyklen können die schon fast hinüber sein.
Du bräuchtest bei Blei-Akkus Traktionsbatterien (Gabelstapler, Rollstuhl, etc.) oder andere zyklenfeste Akkus (eneloop, LiFePo4).

[Achim H]

Autobatterien sind nicht zyklenfest, nach ca. 50 Vollzyklen können die schon fast hinüber sein.

Vollzyklen hat man aber selten bei einer Solaranlage. Die Solarzellen liefern auch bei bedecktem Himmel etwas Saft, sodass die Batterien quasi permanent geladen werden. Nachladen müsste man nur, wenn die Solarzellen insgesamt zuwenig Leistung haben oder wenn über einen längeren Zeitraum diese so gut wie keine Leistung erbringen können. Zum Beispiel: wenn Schnee drauf liegt, oder bei der Wintersonnenwende (kürzester Tag vs. längste Nacht, Region: nördlicher Wendekreis).

Besser (und da stimme ich Dir zu) wären in der Tat zyklenfeste Akkumulatoren zu verwenden. Diese sind allerdings etwas teurer in der Anschaffung. Für ein kleines Gartenhäuschen wird man wahrscheinlich kein Geld ausgegeben wollen. Dafür reichen auch Autobatterien (auch wenn diese nicht ewig leben werden).

[uwe44k]

Also mal zur Info:
Eine Autobatterie läuft seit einem Jahr mit einem 10W Panel. Daran hängt ein Autoradio und eine H4-Scheinwerfer-Lampe. Für die Außenbeleuchtung eine Rücklichtlampe. Natürlich werden die Lampen nur bei Dunkelheit vewendet Der Radio läuft, wenn ich im Garten bin (alle 2-3 Tage im Sommer) schon mal 4-5 Std.
Die Zweite Batterie habe ich im Sommer nachgerüstet, mit einem zweiten Panel. Weil ich Angst hatte das der Radio zuviel schluckt und noch für Regenwasser eine Scheibenwaschwasserpumpe in Planung war. Die übrigens jetzt installiert ist.
Gut, diese zyklenfeste Batterien - eigentlich Akkus - sind mit Sicherheit viel besser wie die vom Auto, aber wenn man zufällig an 0€ Angebote von neuwertigen 100Ah Akkus stößt... ich glaube da wird jeder schwach

[uwe44k]

@Achim
wie kommst du auf den 2,7 Ohm Widerstand?
So wie ich das sehe, benötigt jedes Teilstück von dieser Leiste 10 Watt. Das ist mir eigentlich auch noch zu viel für drei Leuchtquellen.
Ich habe auch noch die http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/S ... 70CSS.html
aber immer 3 auf ne Platine löten und Widerstand dazu...

Gruß uwe44k

[Achim H]

Die komplette Leiste (PowerBar) besteht aus 12 Leds, die zusammen 37,2V @ 0,5A benötigt.
Jedes Teilstück mit 4 Leds benötigt folglich: 37,2V / 12 Leds x 4 Leds = 12,4V.

Die Batterie hat voll geladen eine Spannung von 13,2V.

13,2V - 12,4V
---------------- = 1,6 Ohm
0,5A

Während des Betrieb wird die Vorwärtsspannung aufgrund der Wärme etwas kleiner.
Bei angenommenen 0,2V je Led wären das 4x 0,2V = 0,8V.

13,2V - 12,4V - 0,8V
------------------------ = 3,2 Ohm
0,5A

Wird ein Widerstand mit 2,7 Ohm verwendet, steigt der Strom etwas an.

13,2V - 12,4V - 0,8V
------------------------ = 0,59A
2,7R

Damit ändert sich aber auch die Vorwärtsspannung wieder etwas (wird minimal größer)
Die Leds dürfen mit max. 0,8A betrieben werden. Guckstu hier.
Und da sind wir definitiv drunter. Selbst wenn sich die Vorwärtsspannung um 0,3V je Led ändern würde.

13,2V - 12,4V - 1,2V
------------------------ = 0,74A
2,7R

Gut, diese zyklenfeste Batterien - eigentlich Akkus - sind mit Sicherheit viel besser wie die vom Auto, aber wenn man zufällig an 0€ Angebote von neuwertigen 100Ah Akkus stößt... ich glaube da wird jeder schwach

Du hast 2 Batterien a 100Ah = 200Ah

Die 3 Leisten benötigen zusammen maximal
3x 13,2V x 0,74A = 29,3 Watt

200Ah / (3x max. 0,74A) = 90h (rund 4 Tage im Nonstopp-Betrieb).

Ich habe auch noch die http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/S ... 70CSS.html
aber immer 3 auf ne Platine löten und Widerstand dazu...

Das ist Spielzeug. 3 Leds ergeben gerademal 30 Lumen. Von der Helligkeit entspricht das noch nicht einmal einer 5 Watt Glühbirne.
141 Stück (47 Stränge a 3 Leds = 141 Stück) machen genauso viel Licht wie die 3 Teilstücke der PowerBar. Sie benötigen dafür zwar nur
47x 13,2V x 0,03A = 18,22 Watt,
kosten dafür aber 125,49 EUR. Also mehr als 5mal so viel. Und dann hast Du noch die ganze Arbeit.

Sollte der Strom mal knapp werden, dann wäre ein 3. Solarmodul mit weiteren 10 Watt definitiv günstiger. Und dann hättest Du immer noch 50 EUR (oder mehr) übrig.

[uwe44k]

@ Achim

Vielen Dank für die Berechnung des Widerstandes

Du hast 2 Batterien a 100Ah = 200Ah

Ja, habe ich. Die 50Ah waren aus...
Nein,Blödsinn! Die erste 100Ah Batterie war zufällig rumgestanden. Die zweite Batterie sollte von der Leistung gleich sein da ich beide Batterien über einen Solarmodulregler laufen lasse. Darum zwei mal 100Ah. Hätte ich die erste Batterie z.B. als 60Ah bekommen, hätte ich jetzt zwei 60Ah Batterien.
Außerdem hab ich ja geschrieben das ich noch ein Autoradio und Scheibenwaschwasser-Pumpen laufen habe und es folgt bestimmt noch mehr.

[uwe44k]

Hallo,
ich habe wie mir Achim empfohlen und vorgerechnet hat meine LED’s angeschlossen, allerdings mit einem 3,3 Ohm Widerstand, da mir bei dem 2,7 Ohm Widerstand die LED’s mit Kühlblech nach mein Bauchgefühl und um die LED’s zu schonen zu heiß wurden.
Jetzt habe ich einen Strang (4 LED’s) über einen Bewegungsmelder und einer Diode (1N4007) mit laufen. Das die Diode mir den Strang dunkler macht war mir schon klar. Meine Frage jetzt: Welchen Widerstand benötige ich, damit der eine Strang mit der Diode annähernd genauso hell ist wie der Strang ohne Diode?
Für ein Rechenbeispiel wäre ich Dankbar

Gruß uwe44k

[Achim H]

Der Spannungsabfall an einer 1N4007 beträgt typisch 0,93V (maximal 1,1V).

Die Batterie liefert maximal 13,2V.
13,2V - 0,93V = 12,27V
12,27V reichen bestenfalls nur für 350-360mA.
Die Vorwärtsspannung von 4 Leds bei 350mA beträgt typisch 12V.

Für die Leiste mit der vorgeschalteten Diode (1N4007) müsste demnach ein Widerstand von
12,27V - 12V = 0,27V
0,27V / 0,35A = 0,77 --> 0,81 Ohm
eingebaut werden.

Rückrechnung:
0,27V / 0,81 Ohm = 0,33A

Bei der anderen Leiste (die ohne Diode) müsste ein Widerstand von
13,2V - 12V = 1,2V
1,2V / 0,35A = 3,43 --> 3,6 Ohm
eingebaut werden.

Rückrechnug:
1,2V / 3,6 Ohm = 0,33A

Wird die Batterie schwächer, leuchtet die Leiste ohne vorgeschalteten Diode heller.
Besser wäre es, wenn an beiden Leisten eine Diode vorgeschaltet wird.
Vorwiderstand 0,81 Ohm.

Ein gleicher Aufbau erzeugt mit gleichen Konditionen auch ein gleiches Ergebnis.

Was benutzt Du als Kühlkörper?

[uwe44k]

Danke für das Rechenbeispiel.

Ich mach es mal kurz: Gibt es eine Diode, die für 1A ausgelegt ist und weniger Spannung schluckt?

Meine Kühlbleche habe ich selbst hergestellt (70 x 70 x 4 Alublech - Sandgestrahlt, nur für die Optik). Am Anfang hatte ich 4 LED's mit einem 2,7 Ohm Widerstand auf einem Blech. Das ist mir zu heiß geworden, dann hatte ich nur 2 LED's mit einem 3,9 Ohm Widerstand auf einem Blech verbaut.

[Borax]

Gibt es eine Diode, die für 1A ausgelegt ist und weniger Spannung schluckt?

Ja. Schottky-Dioden. Z.B. diese hier: http://www.reichelt.de/MR-MURS-P600-RGP ... CLE=121184 oder diese hier: http://www.reichelt.de/MR-MURS-P600-RGP ... ICLE=41970
'Schlucken' bei 1A etwa 0.35V

[Achim H]

Ich mach es mal kurz: Gibt es eine Diode, die für 1A ausgelegt ist und weniger Spannung schluckt?

Warum?
Für Deine Sache ist es unerheblich, ob die überschüssige Spannung an einer Diode abfällt oder in einem Widerstand vernichtet (verheizt) wird. Wenn beide Leuchten gleich hell sein sollen, dann muss Typ 2 (ohne vorgeschaltete Diode) dem Typ 1 (mit Diode) angepasst werden. Nicht anders herum.

Der 1N400x verträgt max. 1 Ampere. Leistungsstärker wäre die 1N540x (max. 3A).

[uwe44k]

Danke Borax,
aber ich wollte nicht in die SMD-Technik gehen. Ich werde mir die SB330 bestellen.

Danke Achim,
wenn mit der 1N4007 schon 0,9V von der vollen Batterieleistung abfallen, reicht es für ca. 350 mA an den LED's.

Wenn ich aber mit der SB330 arbeite, dann hätte ich 13,2V max. Batteriespannung - 0,5V von der Diode. Stehen noch 12,7V zur Verfügung.
4 LED's benötigen 12,4V. Wenn die Vorwärtsspannung der LED's im Betrieb aufgrund der Wärme um 0,2V pro LED abfällt, würde die Rechnung doch so ausschauen:

12,7V - (12,4V - 0,8V) / 1,5R = 0,73A


Ich hoffe doch das ich richtig gerechnet habe. Falls nicht, bitte ich meine Rechnung zu verbessern.

[Achim H]

1,5R x 0,73A = 1,095V
Die zu vernichtende Spannung im Widerstand ist höher als die 0.9V, die in der Diode abfallen würde.
Wo die Spannung vernichtet wird (im Widerstand oder in der Diode) ist egal. Vernichtet werden muss sie ohnehin.
Hier auf eine Schottky-Diode auszuweichen und nur 0,5V in der Diode und den Rest im Widerstand zu verheizen, ist unnütze Arbeit.

[uwe44k]

Danke,
also dann doch die 1N400x oder 1N540x nehmen und komplett ohne Wiederstand anklemmen?

[Achim H]

Nicht dass wir uns jetzt wieder falsch verstehen. Einen Vorwiderstand brauchst Du auf jeden Fall. Dieser stellt den Strom durch die Leds ein. Es macht aber aufgrund der Höhe des Spannungsabfall keinen Sinn, eine Diode zu nehmen, deren Vorwärtsspannung geringer ausfällt.

[uwe44k]

So, jetzt bin ich komplett durcheinander…
Wenn ich doch die 1N400x vorschalte habe ich eine max. Spannung von 13,2V – 0,9V = 12,3V
12,4V können die LED’s vertragen. Das ist eine Differenz von -0,1V.
Mir ist jetzt nicht klar warum ich dann noch einen Widerstand bauche?

[Achim H]

Weil die Vorwärtsspannung im warmen Zustand geringer ist als die typische Spannung.
12,4V kalt,
ca. 11,6V (ca. 4x 0,2V = 0,8V weniger), wenn die Leds warm sind.

Ausgehend von 13,2V (typische Spannung der Batterie) fallen an der 1N4007 rund 0,9V ab. Bleiben 12,3V.
Da die Leds nicht von einer Konstantstromquelle versorgt werden, fließt noch immer eine Spannung von 12,3V. Der Strom durch die Leds steigt in zerstörerische Höhen (über das erlaubte Maximum). Damit das nicht passiert, muss ein Vorwiderstand vorgeschaltet werden, der den Strom durch die Leds einstellt und die noch immer überschüssige Spannung vernichtet.

Unter der Annahme, dass rund 12,3V nach der Diode zur Verfügung stehen und die Vorwärtsspannung durch 4 Leds nur rund 11,6V beträgt, müssen folglich noch immer 0,7V vernichtet werden.

0,7V / 0,7A = 1 Ohm
0,7V x 0,7A = 0,49 Watt --> besser einen 1 oder 2 Watt Typ verwenden.

[uwe44k]

Ok, ich hab die warmen LED's nicht beachtet!
Danke
Aber ein Mehraufwand gegenüber eine Schottkydiode ist es auch nicht, oder?

[Achim H]

Du hast Recht, ein Mehraufwand oder vereinfachter Aufbau gegenüber einer Schottky-Diode ist es nicht.

Standard-Dioden hat man eigentlich immer irgendwo rumliegen oder könnte sich diese sehr leicht besorgen (zum Beispiel aus einer Reparaturwerkstatt: Radio-/Fernsehgeschäft). Standard-Dioden kosten nur sehr wenig, Schottky-Dioden sind teurer.

Aufgrund der Höhe des Spannung, die vernichtet bzw. abfallen muss, macht es keinen Sinn, sich besondere Dioden zu kaufen.