Hallo zusammen,
wir haben an der Hochschule einen Test geplant, in dem wir eine sehr
helle blaue LED über lange Zeit (mehrere Monate) auf eine Materialprobe
strahlen lassen wollen.
Die LED hat Angaben von 10A bei 4.3V = 43W.
https://www.osram.com/ecat/OSRAM%20OSTAR%C2%AE%20Projection%20Power%20LE%20B%20P1W/com/en/class_pim_web_catalog_103489/prd_pim_device_2191168/
Nun wäre die Aufgabe, das alles ziemlich zuverlässig und günstig zu
bewerkstelligen.
Ist der Test erfolgreich, sollen im nächsten Schritt (Ende des Jahres)
dann 50-200 Proben und LEDs aufgebaut werden. Ich kann also aufgrund der
Kosten kein Labornetzteil für 200€ verwenden.
Gibt es einfache und "günstige" Lösungen, die den Strom konstant halten,
auch über einen weiten Temperaturbereich hin (-20-85°C)?
Die Helligkeit der LED ist die definierte Grüße.
Die einfachste Lösung wäre also.
Wir wollen die LED also in den thermisch stabilen Zustand bringen, dann
vermessen und den Strom entsprechend einstellen. Ab da kann sicher alle
paar Wochen jemand mal nachgemessen, aber im Grunde soll ab da alles
stabil bleiben, solange die Temperatur stabil bleibt.
Eine closed loop Regelung über die Helligkeit direkt ist sicher viel zu
teuer und zu komplex hinsichtlich Ausfall, wenn ich an die 200 Proben
über 6-10 Monate denke.
Ich finde das hier immer wieder als Referenz:
Beitrag "Re: Emitterschaltung als Laserdiodentreiber"
Die Schaltung verstehe ich und man kann sicher über ein Poti den Strom
einstellen.
Aber
- so ein 10-12A Poti kostet sicher auch eine Menge?
- den Aufbau auf 10-12A Dauerstrom auslegen ist sicher nicht einfach?
- Wenn der Transistor dann zu macht, wird der doch super heiß? Hier wäre
also eine Dimensionierung wichtig, wo der PNP einen kleinen Widerstand
hat und fast offen ist?
- So eine "Kontantstromquelle" würde aber direkt alle Kabellängen im
Aufbau kompensieren, so dass der Aufbau an sich einfacher wird, ist das
korrekt?
Gibt es vielleicht LED Treiber als Zukaufteil, die zuverlässig sind und
die LEDs "dimmen" können, aber ohne PWM?
Macht es vielleicht Sinn, die LEDs von der Helligkeit her zu selektieren
(Strom vs. Helligkeit) und dann mehrere in Reihe zu betreiben? Dann
hätte man am Ende nicht 10A*200 Ampere, sondern vielleicht nur 10A*50,
aber bei höherer Spannung. Da kommt es dann darauf an, was die
Kostentreiber sind, Strom oder Spannung (gefühlt ist es der Strom, wenn
man die Preise der Netzteile anschaut).
Oder verwendet man am Ende einfach ein "Steckernetzteil mit Poti als
Vorwiderstand"? ;)
Für die entstehende Abwärme werden wir einen entsprechenden Raum haben,
in dem auch mehrere kW Abwärme abtransportiert werden können.
Entsprechende Lüfter und Kühlkörper werden dafür vorgesehen.
Ich bin leider nur Werkstofftechniker, so dass ich in Sachen Elektronik
nur Grundkenntnisse habe.
Ich bedanke mich für die Unterstützung!
BlueLED schrieb:> über lange Zeit (mehrere Monate) auf eine Materialprobe strahlen lassen> wollen.
PWM ist zwar für den Transistor günstiger, weil er sich nicht erwärmt,
aber ist das Pulsen für die Materialoberfläche gut? Man hat dann keine
Referenz mehr! Für eine hohe Wiederholbarkeitsgenauigkeit müssten dann
alle weiteren Konstantstromquellen die gleiche Pulsweite und Frequenz
haben.
Die LED ist eh obsolete, ob sich eine Beschaftigung damit lohnt ?
Es sind 2 LEDs a 5A/4.2V auf dem Träger. Das macht 42Watt und bei 1K/W
sollte man einen Kühlkörper um 1K/W haben damit die LED nicht zu heiss
wird. Passive Kühlkörper ersparen Probleme mit ausfallenden Lüftern.
Als Stromquelle tut es ein 5V/10A Netzteil und je ein Vorwiderstand. Den
muss man an die reale LED anpassen wenn man solle Leistung haben will,
zuerst 0.36Ohm/10W, dann verringern bis auf 0.16Ohm/5W bis 5A pro LED
fliessen.
Man braucht weder eine Konstantstromquelle noch ein regelbaren Netzteil,
wenn man sie sowieso auf voller Leistung betreiben will.
https://www.pollin.de/p/schaltnetzteil-meanwell-lrs-50-5-5-v-10-a-352167
BlueLED schrieb:> wir haben an der Hochschule einen Test geplant, in dem wir eine sehr> helle blaue LED über lange Zeit (mehrere Monate) auf eine Materialprobe> strahlen lassen wollen.
Reklameschild für die AfD zur Bundestagswahl? ;-)
> Nun wäre die Aufgabe, das alles ziemlich zuverlässig und günstig zu> bewerkstelligen.
There are three way the Project can be done.
Fast, cheap, good.
Choose any two.
> Ist der Test erfolgreich, sollen im nächsten Schritt (Ende des Jahres)> dann 50-200 Proben und LEDs aufgebaut werden. Ich kann also aufgrund der> Kosten kein Labornetzteil für 200€ verwenden.
Logo.
> Gibt es einfache und "günstige" Lösungen, die den Strom konstant halten,> auch über einen weiten Temperaturbereich hin (-20-85°C)?
Mit einer Konstantstromquelle. Wobei sich die Frage stellt, ob die
auch diesen Temperaturbereich sehen muss. Kann die nicht bei normalen
Raumtemperaturen arbeiten und nur die LED und die Proben im Klimaschrank
liegen?
> Die Helligkeit der LED ist die definierte Grüße.
Du meinst die Regelgröße, welche konstant gehalten werden soll.
> Wir wollen die LED also in den thermisch stabilen Zustand bringen, dann> vermessen und den Strom entsprechend einstellen.
Und dann darf sich die Umgebungstemperatur nicht mehr ändern . . .
Ab da kann sicher alle
> paar Wochen jemand mal nachgemessen, aber im Grunde soll ab da alles> stabil bleiben, solange die Temperatur stabil bleibt.
Naja, mehr oder minder. Kommt auf die Alterung und Stabilität des Stroms
an.
> Eine closed loop Regelung über die Helligkeit direkt ist sicher viel zu> teuer und zu komplex hinsichtlich Ausfall, wenn ich an die 200 Proben> über 6-10 Monate denke.
Das würde ich spontan nicht sagen. Eine Photodiode + Verstärker kostet
nicht allzuviel. Die Regelung muss ja nicht superschnell sein, sondern
ebstenfalls im Sekundenbereich reagieren, eher Minuten bis Stunden.
> Ich finde das hier immer wieder als Referenz:> Beitrag "Re: Emitterschaltung als Laserdiodentreiber"
Hehe, die kenne ich irgendwie ;-)
> Die Schaltung verstehe ich und man kann sicher über ein Poti den Strom> einstellen.
Wo ist denn da ein Poti?
> Aber> - so ein 10-12A Poti kostet sicher auch eine Menge?
Ohje. Du hast gar nicht verstanden, wie das funktioniert.
> - den Aufbau auf 10-12A Dauerstrom auslegen ist sicher nicht einfach?
Du hast nicht viel Ahnung und Erfahrung mit Elektronik, nicht wahr?
> - Wenn der Transistor dann zu macht, wird der doch super heiß? Hier wäre> also eine Dimensionierung wichtig, wo der PNP einen kleinen Widerstand> hat und fast offen ist?
Dito.
> - So eine "Kontantstromquelle" würde aber direkt alle Kabellängen im> Aufbau kompensieren, so dass der Aufbau an sich einfacher wird, ist das> korrekt?
Ja.
> Gibt es vielleicht LED Treiber als Zukaufteil, die zuverlässig sind und> die LEDs "dimmen" können, aber ohne PWM?
Einen linear arbeitenden LED-Treiber für 10A wird man vermutlich nicht
finden, denn die Masse braucht das nicht. Aber man kann sowas relativ
einfach und preiswert bauen, wenn man weiß wie.
> Macht es vielleicht Sinn, die LEDs von der Helligkeit her zu selektieren> (Strom vs. Helligkeit) und dann mehrere in Reihe zu betreiben?
Kann man machen.
> Dann> hätte man am Ende nicht 10A*200 Ampere, sondern vielleicht nur 10A*50,> aber bei höherer Spannung. Da kommt es dann darauf an, was die> Kostentreiber sind, Strom oder Spannung (gefühlt ist es der Strom, wenn> man die Preise der Netzteile anschaut).
Ist relativ egal.
> Oder verwendet man am Ende einfach ein "Steckernetzteil mit Poti als> Vorwiderstand"? ;)
NEIN!
> Für die entstehende Abwärme werden wir einen entsprechenden Raum haben,> in dem auch mehrere kW Abwärme abtransportiert werden können.> Entsprechende Lüfter und Kühlkörper werden dafür vorgesehen.
Na immerhin.
> Ich bin leider nur Werkstofftechniker, so dass ich in Sachen Elektronik> nur Grundkenntnisse habe.
Aha.
Ich würde das hier nehmen.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Natürlich muss man da noch an der Dimensionierung feilen, damit das paßt
und man nicht sinnlos viel Wärme produziert.
BlueLED schrieb:> Die Helligkeit der LED ist die definierte Grüße.
Das ist nicht sehr intelligent. Man könnte zwar den Strom nachregeln,
wenn die Helligkeit abnimmt, aber dann wird die LED noch höher belastet,
nimmt noch schneller ab, wird noch höher belastet...
Es ist damit zu rechnen, dass sich das immer mehr beschleunigt und die
LED in kurzer Zeit vollkommen ausfällt. Da die Konstantstromquelle auf
diese Weise ja nicht konstant ist sagt das auch über den normalen
Betrieb absolut garnichts aus.
Georg
BlueLED schrieb:> Ich kann also aufgrund der> Kosten kein Labornetzteil für 200€ verwenden.
das ist dann aber eine arme Uni, so ein LNT sollte irgedwo in einem
E-Labor schon vorhanden sein.
Ich habe die älteren LED in dieser Bauform, die hatten nur bis 11 Watt,
aber da ist es schon aufwändig die Wärme wegzubekommen. Dafür gibt es da
eine Appnote, die Vorschläge sollte man befolgen.
Brauchst du unbedingt die Leuchtdichte dieser LED? Sonst könnte man ja
auch mehrere LED in Reihe schalten, sodass man für die gleiche Leistung
weniger Strom braucht.
Johannes S. schrieb:> das ist dann aber eine arme Uni, so ein LNT sollte irgedwo in einem> E-Labor schon vorhanden sein.
Lesen! Er braucht das 200 mal.
Hallo,
MaWin schrieb:> Die LED ist eh obsolete, ob sich eine Beschaftigung damit lohnt ?
Wir verwenden die LEDs aus Restbeständen. Es geht nicht um die LED, es
geht um einen Werkstoff. Die LED ist also nur Mittel zum Zweck und "eh
da".
Falk B. schrieb:> Reklameschild für die AfD zur Bundestagswahl? ;-)
Äh... nein ;)
Falk B. schrieb:> Kann die nicht bei normalen> Raumtemperaturen arbeiten und nur die LED und die Proben im Klimaschrank> liegen?
Ja, die "Elektronik" kann man extern verbauen, also abseits der Proben.
Daher auch meine Bemerkung/Frage mit den Kabeln.
Falk B. schrieb:> Und dann darf sich die Umgebungstemperatur nicht mehr ändern
Ja, das muss ich prüfen, ob das, einmal eingeschaltet, in diesem
klimatisierten Raum gegeben ist.
Falk B. schrieb:> Wo ist denn da ein Poti?> Ohje. Du hast gar nicht verstanden, wie das funktioniert.> Du hast nicht viel Ahnung und Erfahrung mit Elektronik, nicht wahr?
Ich hätte gedacht, dass man statt R1 ein Poti einbaut, der dann mit
seinem größeren/kleineren Spannungsabfall den Transistor zu oder auf
macht (UBE) und damit den Strom einstellen kann.
Aber wahrscheinlich hat man den gleichen Effekt mit der Spannung an der
Basis. Wird die kleiner, geht auch der Strom runter?
Falk B. schrieb:> NEIN!
Wenn alles thermisch stabil ist, sollte es doch theoretisch gehen, wenn
man einen entsprechend "dicken" Lastwiderstand/-Poti verwendet?
Wobei ein 10A Steckernetzteil sicher auch anfällig ist bzw. am Ende auch
teuer. Oder was spricht "elektrsich" dagegen, außer dass man die LED
dann nicht sauber mit einer Konstantstromquelle betreibt?
Johannes S. schrieb:> das ist dann aber eine arme Uni, so ein LNT sollte irgedwo in einem> E-Labor schon vorhanden sein
Es geht am Ende um die Skalierbarkeit. Deswegen möchte ich nicht einfach
ein LNT nehmen, sondern direkt die vermeintlich finale Lösung testen.
J. S. schrieb:> Brauchst du unbedingt die Leuchtdichte dieser LED? Sonst könnte man ja> auch mehrere LED in Reihe schalten, sodass man für die gleiche Leistung> weniger Strom braucht.
Ja, wir brauchen die Leuchtdichte für den Versuch und können daher nicht
auf die "Fläche" ausweichen.
hinz schrieb:> https://de.aliexpress.com/item/4000983161073.html
Schaue ich mir mal an, ob es da auch "normale" Quellen ohne Seeweg
dazwischen gibt. Der Preis ist in jedem Fall super... einstellbar
scheint es auch zu sein.
Vielen Dank für alle hilfreichen Antworten!
BlueLED schrieb:>> Wo ist denn da ein Poti?>> Ohje. Du hast gar nicht verstanden, wie das funktioniert.>> Du hast nicht viel Ahnung und Erfahrung mit Elektronik, nicht wahr?>> Ich hätte gedacht, dass man statt R1 ein Poti einbaut, der dann mit> seinem größeren/kleineren Spannungsabfall den Transistor zu oder auf> macht (UBE) und damit den Strom einstellen kann.
Könnte man. Ist aber gerade bei 15A nicht sonderlich sinnvoll.
> Aber wahrscheinlich hat man den gleichen Effekt mit der Spannung an der> Basis. Wird die kleiner, geht auch der Strom runter?
BINGO!
>> Falk B. schrieb:>> NEIN!>> Wenn alles thermisch stabil ist, sollte es doch theoretisch gehen, wenn> man einen entsprechend "dicken" Lastwiderstand/-Poti verwendet?
Es ist die DEUTLICH schlechtere Variante, weil die Stromkonstanz sowie
der nötige Spannungsabfall deutlich höher ist. Klar wird die LED
leuchten, fragt sich nur, wie konstant. Und das ist ja dein Ziel,
mindestens den LED-Strom, besser noch die Lichtleistung konstant zu
halten. Fragt sich halt, wie konstant. 1%, 10% 50% genau?
> Wobei ein 10A Steckernetzteil sicher auch anfällig ist
Sowas gibt es nicht. Und komm mir jetzt nicht, daß jedes Netzteil einen
Stecker hat, und somit ein Steckernetzteil ist! ;-)
> bzw. am Ende auch> teuer. Oder was spricht "elektrsich" dagegen, außer dass man die LED> dann nicht sauber mit einer Konstantstromquelle betreibt?
Reicht das nicht? Dein Strom wird nicht sonderlich genau und stabil
sein.
>>>Die LED hat Angaben von 10A bei 4.3V = 43W.
Bei 11 Stück in Reihe kommt man auf knapp 47V. Ein 48V Netzteil wäre
ideal, das gibt es von der Stange zum guten Preis. Die restlichen 1-2V
gehen dann für den den Leistungstransistor drauf. Macht immerhin satte
30W bei 15A! Aber das sind trotzdem nur ca. 4% der Gesamtleistung. Da
kommt selbst ein Schaltregler nur sehr schwer an den Wirkungsgrad ran!
Bei den meisten Netzteilen kann man die Ausgangsspannung in einem
kleinen Bereich einstellen, damit kann man den Spannungsabfall über dem
Leistungstransistor minimieren.
BlueLED schrieb:> hinz schrieb:>> https://de.aliexpress.com/item/4000983161073.html>> Schaue ich mir mal an, ob es da auch "normale" Quellen ohne Seeweg> dazwischen gibt.
Das kommt stets per Luftfracht, wenn man mehr bezahlt auch viel
schneller als die üblichen drei bis vier Wochen.
hinz schrieb:> Und natürlich gibts auch Händler in Deutschland:>> Ebay-Artikel Nr. 293856630333>> (diesen nur als Beispiel)
Fragt sich nur, wie echt die 20A im Dauerbetrieb wirklich sind.
PMPO und so . . .
Falk B. schrieb:> hinz schrieb:>> Und natürlich gibts auch Händler in Deutschland:>>>> Ebay-Artikel Nr. 293856630333>>>> (diesen nur als Beispiel)>> Fragt sich nur, wie echt die 20A im Dauerbetrieb wirklich sind.> PMPO und so . . .
Hab ich berücksichtigt. Die von TE geforderten 10A macht das Ding,
darüber muss man schon aktiv kühlen, und die 20A sind natürlich Quatsch.
Falk B. schrieb:> Bei 11 Stück in Reihe kommt man auf knapp 47V. Ein 48V Netzteil wäre> ideal,
Oh Mann, wieder die hirnlosesten Typen die sich hier den Nachmittag der
Arbeitslosigkeit vergnügen.
Schau halt EIN MAL ins Datenblatt dieser LED.
Sie hat eine Flusspannung bei 10A in Höhe von 3.2 bis 4.2V. Genauer
wollte Osram sich nicht festlegen. Also 11 zwischen 35.2 und 46.2V.
An 48V ergibt das einen Verlust im stromregelnden Transistor bzw.
Vorwiderstand zwischen 18W und 128W. Sicher nicht 'ideal'.
MaWin schrieb:> Oh Mann, wieder die hirnlosesten Typen die sich hier den Nachmittag der> Arbeitslosigkeit vergnügen.>> Schau halt EIN MAL ins Datenblatt dieser LED.> Sie hat eine Flusspannung bei 10A in Höhe von 3.2 bis 4.2V. Genauer> wollte Osram sich nicht festlegen. Also 11 zwischen 35.2 und 46.2V.>> An 48V ergibt das einen Verlust im stromregelnden Transistor bzw.> Vorwiderstand zwischen 18W und 128W. Sicher nicht 'ideal'.
Du solltest dir mal den Schaum vorm Mund abwischen und dein göttliches
Auge auf die Details richten.
"Bei den meisten Netzteilen kann man die Ausgangsspannung in einem
kleinen Bereich einstellen, damit kann man den Spannungsabfall über dem
Leistungstransistor minimieren."
Wenn die Flußspannung zu niedrig ist, als daß man sie mit der
Einstellung der Speisespannung kompensieren kann, schaltet man halt noch
ne LED in Reihe.
Am Ende landen sowieso um die 80% der Nennleistung im Kühlkörper, ganz
egal ob bei den LEDs oder dem Stromregler.
BlueLED schrieb:> J. S. schrieb:>> Brauchst du unbedingt die Leuchtdichte dieser LED? Sonst könnte man ja>> auch mehrere LED in Reihe schalten, sodass man für die gleiche Leistung>> weniger Strom braucht.>> Ja, wir brauchen die Leuchtdichte für den Versuch und können daher nicht> auf die "Fläche" ausweichen.
Ok, aber möglicherweise kommt ihr doch noch mit anderen LEDs aus. Als
Beispiel die Cree XP-G3 Royalblau auf einer 10mm Platine oder die Osram
Oslon Horticulture Royalblau auf gleicher Platine.
Die erste erreicht 3,2W Strahlungsleistung bei 2A, die Osram 1,49W bei
1A. Bezogen auf die Platinenfläche von 1cm² macht es eine Intensität von
32kW/m² bzw 15kW/m².
Reicht das nicht? Die könntest du dann aufgrund der kleinen
quadratischen Form zu Arrays anordnen, je nachdem wie viel Licht du
brauchst.
https://www.led-tech.de/de/CREE-XP-G3-Royal-Blau-auf-Square-10https://www.led-tech.de/de/OSRAM-Oslon-SSL-120-Deep-Blue-Square-10-Horticulture
Sonst gibt es auch andere Platinen, wo z.B. 4 LEDs in Reihe geschaltet
sind, nach beieinander.
