Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED-Konstantstromquelle z.B. 1mA bei höherer Spannung


von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

folgende Aufgabenstellung: Ich habe in einem Flur LED-Flächenleuchten an 
der Decke, die bei abgeschaltetem Lichtschalter schwach leuchten sollen 
- als Nachtbeleuchtung. Es handelt sich um 2 LED-Flächenleuchten 
30x120cm, je 40W mit externem Konstantstromtreiber. Dieser ist für 950mA 
und max 42V ausgelegt (ganz schön knapp dimensioniert), aber 700mA 
reichen mir völlig, die Leuchten sind ganz schön hell für den Flur :-).
Bei abgeschaltetem Lichtschalter sollen diese mit etwa 1mA bestromt 
werden, um eine angenehme Helligkeit zu erhalten, etwas mehr wäre auch 
ok aber nicht nötig. Dabei stellt sich eine Spannung knapp über 30V ein, 
das ist das Limit von meinem Labornetzteil.

Erster Lösungsansatz: Dimmbares Konstantstromnetzteil kaufen.
Leider habe ich für bezahlbare Preise keine Netzteile gefunden, die so 
weit runter dimmbar sind, ich will ja auf fast 0,1% des Nennstroms 
runter. Die Effizienz der Netzteile leidet auch sehr darunter. Angesehen 
habe ich mir zum Beispiel die ganzen Modelle von Meanwell mit 
Konstantstrom, die sind laut Datenblatt nur auf mindestens 5-8% 
einzustellen, je nach Model, das ist viel zu viel.

Zweiter Lösungsansatz: Zwei Konstantstromnetzteile, umschaltbar:
Hierzu muss ich die Netzteile scheinbar auf AC und DC-Seite umschalten, 
sonst funktioniert es nicht. Wenn ich nur AC-Seitig umschalte 
funktioniert die Regelung der 950mA Konstantstromnetzteile nicht mehr 
richtig, durch das parallele andere Netzteil fängt die Leuchte an zu 
flackern / blitzen. Auch eine eingebrachte Diode hilft nicht, Ursache 
unklar. Wenn ich nur DC-seitig umschalte läuft das jeweils andere 
Konstantstromnetzteil in die Überspannungsbegrenzung und verbraucht 
unnötig viel Leistung.

Da der Flur eh über einen Stromstoßschalter geschaltet wird, könnte ich 
diesen durch einen 4 poligen Eltako ersetzen, 2 Schließer und 2 Öffner, 
Typ Eltako S12-220-230V. Ich hoffe, dass es reicht auf AC und DC-Seite 
jeweils nur einen Pol zu schalten, sonst brauche ich je Leuchte 2 
Eltakos. Dazu muss ich noch die 1mA Konstantstromquellen kaufen können, 
für die 950mA lagen die Netzteile bei den Leuchten bei. 1mA entweder aus 
24V DC oder 230V AC, 24V DC Steuerspannung ist vorhanden und mit ein 
paar Watt belastbar.

Dritter Lösungsansatz: 1mA Konstantstrom durch Konstantspannung und 
Widerstand ersetzen:
Ich kann derzeit nicht abschätzen, wie konstant die Flussspannung der 
LEDs über die Zeit bleibt. Einfache fertige DC-Konstantstromregler für 
die relativ hohen Spannungen habe ich nicht gefunden. 15V wären ja kein 
Problem, aber > 30V find ich nichts. Wenn es das nicht gibt, so ist 
Konstantspannung mit Widerstand der einzige verbleibende Weg, z.B. 48V 
mit 10-18kOhm oder einem Poti.

Je nach Kosten müsste man dann noch sehen, ob man die beiden Leuchten 
als Reihenschaltung (ca 60-84V) oder mit separaten Netzteilen pro 
Leuchte (30-42V) versorgt. Bei der Reihenschaltung muss nicht alles 
doppelt gebaut werden, das wäre vom Platzbedarf der Komponenten sehr 
vorteilhaft. Als Netzteil für den großen Strom wäre dann das Meanwell 
HVGC-65-700 mein Favorit, ist aber mit 60€ auch recht teuer.

Kennt jemand Bezugsquellen für geeignete aber bezahlbare 1mA 
Konstantstrom-Netzteile?

Ich habe zwar nicht allzuviel freie Freizeit, aber ich könnte natürlich 
mit überschaubarem Aufwand für die 1mA ein Kondensatornetzteil bauen. 
Mir macht dabei die fehlende galvanische Trennung sorgen, da die 
Leuchten ja nur für Kleinspannung gebaut sind. Ganz so schlimm ist es 
wahrscheinlich nicht, da L und N fest angeschlossen werden, sodass im 
Worst-Case beim Berühren der Leuchte 1mA durch die Person fließen 
könnte. Eine 100V Z-Diode parallel begrenzt die Spannung ebenfalls auf 
sichere Werte. Und Oberwellen und sonstige Störungen werden die Leuchten 
nicht zerstören, bis 950mA ist ja noch genug Luft.

Alternativ: Hat jemand eine Empfehlung für eine 
Boost-Konstantstromquelle 30-84V aus 24V DC? Am besten fertig oder als 
Bausatz, denn Leiterplattenentwicklung kostet viel Freizeit :-)

Hat noch jemand andere Lösungsvorschläge? Die Entwicklung eines 
isoliertem AC/DC Schaltnetzteils macht für die den Einsatzzweck aber 
einfach keinen Sinn und ist nicht gerade meine Kernkompetenz.

Grüße
Stefan

PS: Bevor hier Einwände kommen: Ich bin gelernte Elektrofachkraft und 
darf an der Hausinstallation arbeiten. Ich bin aber mitlerweile in der 
Embedded-Welt gelandet, sodass ich auch der Leiterplattenentwicklung 
mächtig bin.

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> sollen diese mit etwa 1mA bestromt

Ohne die ganze Lyrik gelesen zu heben behaupte ich mal, dass mit  1 mA 
wahrscheinlich die Leuchten nur zyklisch blinken wenn das Schaltnetzteil 
mal Lust hat.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> Zweiter Lösungsansatz: Zwei Konstantstromnetzteile, umschaltbar

Das ist sicher die praktischere Lösung.

> Hierzu muss ich die Netzteile scheinbar auf AC und DC-Seite umschalte

z.B. mit einem Relais

Auf 1mA kommst du am einfachsten mit einem Festspannungsnetzteil plus 
Widerstand.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Da deine bisherigen LED Treiber einen SELV isolierten LED Ausgang haben 
werden, und die Lampen vielleicht allseitig isoliert sind, könnte man 
die 1mA direkt aus den 230V~ gewinnen, durch ein Kondensatornetzteil, so 
15nFX2, ein 10kOhm Sicherungs-Serienwiderstand, drei 470k in Reihe als 
Bleeder, ein Brückengleichrichter aus 4  x 1N4148 und ja: + und - des 
Brückengleichrichters direkt an das LED Panel das bei eingeschaltetem 
Lichtschalter aus dem Konstantsttlromtreiber versorgt sird.
Zuleigungen zur LED und Ausgang des LED Treibers lirgen damit natürlich 
an 230V~, passend isolieren und kennzeichnen.

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Zum Betrieb einer Flächenleuchte, deren LED statt mit 350mA mit kleinen 
Strömen betrieben werden, lese bitte auch den Thread, insbesondere den 
Beitrag von Achim:
Beitrag "Re: LED mit Kondensatornetzteil - Strom passt nicht"

Es lohnt sich durchaus querzulesen in ähnlichen Beiträgen.

von Sven P. (svepas)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> Auch eine eingebrachte Diode hilft nicht, Ursache
> unklar.
Hast du auch in beide Netzteile eine Diode gemacht? Dann müsste es doch 
eigentlich auch funktionieren. Anbei mal ein skizzierter Vorschlag wie 
ich es probieren/machen würde.
Den DC/DC Wandler SIM1-2424 gibt es bei Reichelt


Gruß Sven

: Bearbeitet durch User
von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

So in etwa hab ichs probiert, mangels anderer Komponenten mit 1x 950mA 
Netzteil und einmal 350mA Netzteil (Meanwell HVGC-100-350) und je einer 
Diode zur LED. Ich vermute, dass die Strommessung / Regelung der 
Netzteile gegeneinander schwingen. Mit einer konstanten Spannung 
(ebenfalls Schaltnetzteil, aber geglättet) hab ichs noch nicht probiert, 
da ich derzeit kein Netzteil mit mehr als 30V DC hier habe.

Gibt es ganz andere Vorschläge, wie ich das realisiert bekomme? Habe ich 
irgendwas nicht bedacht?

Weiter: Kennt jemand eine Bezugsquelle für kleine 
Boost-Konstantstromregler für Spannungen bis 42V und mehr oder 
Boost-Konverter, die einfach auf Konstantstrom umbauen kann?

Grüße
Stefan

: Bearbeitet durch User
von Sven P. (svepas)


Lesenswert?

Wenn ich nochmal drüber nachdenke kann das auch garnicht funktionieren, 
da die Netzteile ja einen Konstanten Strom regeln. Somit kommt keine der 
Dioden zum sperren und die Regelkreise der Netzteile können sich 
gegenseitig stören.
Also muss die Seite die den Nachtstrom liefert ein Festspannungsnetzteil 
sein mit einer Ausgangsspannung mittig zwischen den beiden Spannungen 
die an der LED abfällt, einmal bei einem Strom von 1mA und einmal bei 
einem Strom von 700mA.
Dann kann man den Rv berechnen damit 1mA durch die LED fließt. Und wenn 
dann das Originalnetzteil den Strom auf 700mA aufdreht steigt die 
Spannung an der LED über die Festspannung und die andere Diode kann 
sperren und somit wird die Nachtstromschaltung komplett abgekoppelt und 
fuscht nicht mehr in die Regelung mit rein.

Gruß Sven

von Matze (Gast)


Lesenswert?

Wenn die Ausgangsspannung max. 42V beträgt und 1mA bei 30V fließt, hast 
Du doch 12 V übrig. Wenn wir davon ausgehen, dass diese Angaben 
zuverlässig und geprüft sind, würde ich wahrscheinlich eine 
Konstantstromquelle mit einem BSS139 (Verarmungs-FET) bauen. Der verbrät 
dann, bei passender Beschaltung, 12mW. Das ist ein Furz und sehr billig 
umzusetzen. Einfach die Konstantstromquelle überbrücken, wenn das Licht 
eingeschaltet werden soll und fertig. Du brauchst im einfachsten Fall 
nur einen Widerstand und einen BSS139.

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Ich habe gerade nochmal gemessen, bei 30,0v 0,7mA und bei 950mA 38-39V. 
Sind immer noch genügend Abstand, ich schau mal das ich mir aus dem 
Labornetzteil und ner Batterie 35V mache und probiere es mal aus! Danke 
für alle Beiträge!

von Matze (Gast)


Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> aus dem
> Labornetzteil und ner Batterie 35V mache

DAS LASS BLEIBEN!!!
Wenn die Batterie verbraucht ist, resp. der Innenwiderstand zu hoch 
wird, polst Du die Baterie auf diese weise um um. Dann kann es 
passieren, dass sie platzt oder ausläuft!

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Matze schrieb:
> Wenn die Ausgangsspannung max. 42V beträgt und 1mA bei 30V fließt, hast
> Du doch 12 V übrig.

Dagegen sprechen die Leerlaufverluste des Netzteils von knapp 10W. Ich 
denke nicht das das Netzteil für dauerhaften Betrieb bei 42V gedacht 
ist, ist halt ein billig China LED-Treiber.

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Matze schrieb:
> Stefan H. schrieb:
>> aus dem
>> Labornetzteil und ner Batterie 35V mache
>
> DAS LASS BLEIBEN!!!
> Wenn die Batterie verbraucht ist, resp. der Innenwiderstand zu hoch
> wird, polst Du die Baterie auf diese weise um um. Dann kann es
> passieren, dass sie platzt oder ausläuft!

Ganz ruhig! Zum einmaligen messen ob der Aufbau wie geplant funktioniert 
wirds wohl gehen. Dauerhaft wollte ich das sicher nicht so laufen lassen 
;-)

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Mal eine ganz dumme Frage zu den vorhandenen Konstantstromnetzteilen der 
Flächenleuchten.

Wie verhält sich dieses, wenn Du dazwischen (Netzteilausgang und LED) 
einen Widerstand hängst?

Wie hoch wird die maximale Spannung?

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Das kann ich morgen mal messen, ich vermute etwa die Typenschildangabe, 
also Leerlaufspannung 42V.

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Irgendwie ist Weihnachten dazwischen gekommen, aber ich habs jetzt 
provisorisch am laufen. Ich habe ein altes Netzteil mit 36V in einer 
Kiste gefunden, das hängt mit je einem 4k7 Widerstand und Diode an den 
beiden Leuchten. Die beiden 950mA LED-Treiber sind ebenfalls mit je 
einer Diode angeschlossen. Hier muss noch ne andere Diode herbei, am 
besten Schottky mit viel Leistung. Die derzeit angeschlossene 1N4007 
wird mir ein wenig zu warm.

Die Lösungsvorschläge, bei denen ich den vorhandenen LED-Treiber mit 
Widerstand/Strombegrenzung dauerhaft laufen lasse habe ich aus 3 Gründen 
nicht umgesetzt:
1) Hoher Leerlaufverlust von 10W, das sind pro Treiber 20€ im Jahr!
2) Die China-Kracher werden für diesen Betriebszustand nicht gebaut 
sein, ich möchte die lieber nicht 24/7 am Netz haben
3) Ich habs mit nem Widerstand ausprobiert und mir die Leuchten damit 
durch Überstrom "massiv gealtert". Nachtlicht-Funktion geht, aber wenn 
ich den Widerstand zum vollen Einschalten überbrücke, fließt für einen 
Moment (gefühlt Sekunden) ein viel zu großer Strom in die LEDs. Kurz 
wird es sehr hell, bis die Netzteile runteregeln. Können auch große 
Kapazitäten oder so sein. Dadurch habe ich jetzt bei 1mA Strom dunklere 
Bereiche in den eigentlich homogenen LEDs, ärgerlich. Bei voller 
Beleuchtung sieht man noch keinen Unterschied.


Fazit: Problem gelöst, aber Aufgabe für demnächst gefunden: Die LEDs mit 
10mA und 10% PWM ansteuern, damit die Helligkeitsunterschiede schwächer 
werden. Ich hab schonmal gesucht, ich denke ich werd nen Boost-LED-PMIC 
mit allen nötigen Funktionen onboard nehmen, z.B. LT3955. Eingebaut in 
nen 1TE-Hutschienengehäuse sieht das auch hübscher aus, als dieses olle 
36V Netzteil.

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> Kurz wird es sehr hell, bis die Netzteile runteregeln.

Das war der Hintergrund zu folgender Meßfrage:

Dieter schrieb:
> Wie hoch wird die maximale Spannung?

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Sven P. schrieb:
> Wenn ich nochmal drüber nachdenke kann das auch garnicht funktionieren,

Nee, egal

> da die Netzteile ja einen Konstanten Strom regeln.

Ist ok, 700mA + 1mA macht 701mA.

> Somit kommt keine der
> Dioden zum sperren und die Regelkreise der Netzteile können sich
> gegenseitig stören.

Doch, wenn das 700mA Netzteil abgeschaltet ist, schickt nur noch das 1mA 
Netzteil seinen Strom durch die LEDs.

Da ein abgeschaltetes LED Netzteil i.A. keinen Strom in sich 
hineinlässt, kann man sich die Dioden meistens sogar sparen.

> fuscht

Meinst fu pfuscht ?

von Stefan H. (the2masters)


Lesenswert?

Dieter schrieb:
> Stefan H. schrieb:
>> Kurz wird es sehr hell, bis die Netzteile runteregeln.
>
> Das war der Hintergrund zu folgender Meßfrage:
>
> Dieter schrieb:
>> Wie hoch wird die maximale Spannung?

Es handelt sich leider um kein vernümpftiges Netzteil, es fehlt eine 
ordentliche Spannungsbegrenzung. Ohne Last fährt das Netzteil die 
Bauteile in die obere Sättigung, eine dicke Z-Diode verhindert das 
schlimmste. Daher auch der Verbrauch von 10W.

Zu den Antworten von Mawin: Doch, die Netzteile stören sich 
gegeneinander, daher der ganze Thread. Und ja, es fließt ein Strom 
rückwärts in die Netzteile, von 1mA etwa 0,9mA ins Netzteil ohne Diode.

=> Thema ist für mich erledigt, es läuft!

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Stefan H. schrieb:
> Zu den Antworten von Mawin: Doch, die Netzteile stören sich
> gegeneinander, daher der ganze Thread. Und ja, es fließt ein Strom
> rückwärts in die Netzteile, von 1mA etwa 0,9mA ins Netzteil ohne Diode.

Am Ausgang ist in der Regel intern ein Spannungsteiler um die 
tatsachliche Ausgangsspanung auszuwerten. ZB abzuschalten wenn der 
Spannungsabfall an der Last zu gross oder zu klein waere.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.