Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsspitzen von Netzteil zu LED


von Kay B. (kay-b)


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Hallo miteinander,


schließe ich drei LEDs mit je 2,6W über ein Relais an ein Netzteil an 
und lasse das Relais durchschalten, sollten sich ja im ersten Moment 
Spannungspitzen ergeben, die eine oder mehrere LEDs zerstören können, 
wobei ein Kondensator Abhilfe schaffen sollte, richtig?
Welche Kapazität sollte dieser grob haben (lieber zu viel, als zu 
wenig).
Danke für jede Mühe.


Grüße, Kay

von U. B. (Gast)


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So geht das schlecht ...

von Kay B. (kay-b)


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Schlecht ... ^^
Kannst du mir einen Tip geben, wie ich das besser mache?


Grüße, Kay

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Warum sollten sich da Spannungsspitzen ergeben? Die Spannung steigt von 
0V auf die Betriebsspannung und das war's. Oder hast Du noch 
Induktivitäten verbaut? Dann bitte Schaltbild posten.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Kay Bouché schrieb:
>
> schließe ich drei LEDs mit je 2,6W über ein Relais an ein Netzteil an
> und lasse das Relais durchschalten, sollten  (?)

Sollten? Muessten? Duerften? Koennten?

Willst Du Spannungsspitzen oder willst Du welche untersdruecken?

Welche LED schliesst Du ueber welche treiber/Stromquellen... an?

Weder MUSS das Spannungsspitzen erzeugen, noch muessen Spannungsspitzen 
Deinen LED schaden..,..... so ist die Frage nicht zu ebantworten.



Gruss


Michael

von Kay B. (kay-b)


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In Ordnung. Ich glaube, es ist besser, wenn ich nochmal etwas weiter 
aushole, da sich noch weitere Fragestellungen ergeben haben.

Ich möchte drei verschiedene Sorten von LEDs betrieben, jeweils 3 Stück.

a) 3x 3,55V / 1A insg. 3A = 10,65W  Netzteil a)
b) 3x 3,70V / 1A insg. 3A = 11,10W  Netzteil b)
c) 3x 2,70V / 1A insg. 3A = 8,10W   Netzteil b)
(Osram Oslon SSL)

Das wären ja insg. 29,85W.
Dafür habe ich zwei Netzteile angedacht.
a) 12V/1A
b) 12V/2A (und 5V/2A)

Eine niedrige Verlustleistung wäre wünschenswert, viel wichtiger ist 
aber, dass die LEDs so konstant wie nur möglich leuchten. Sie werden 
nicht immer alle gleichzeitig betrieben, sondern mit 3 Relais zu- und 
abgeschaltet (jewils a), b) oder c) ).
Meine Befürchtung war daher, dass wenn sich die Last ändert, sich auch 
kurzzeitig die Spannung ändert und damit einerseits dazu führt, dass die 
LEDs ihre Helligkeit ändern und andererseits mindestens die Lebensdauer 
der LEDs verkürzt wird oder diese eben zerstört werden.
Deswegen dachte ich, ein Pufferkondensator sei wohl nützlich.
Zumal die LEDs bei je 1A sowieso an ihrer Leistungsgrenze sind.


Wie dem auch sei, für Vorschläge, wie das am besten zu realisieren ist, 
bin ich sehr dankbar.


Grüße, Kay

von Harald W. (wilhelms)


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Kay Bouché schrieb:

> Ich möchte drei verschiedene Sorten von LEDs betrieben, jeweils 3 Stück.
>
> a) 3x 3,55V / 1A insg. 3A = 10,65W  Netzteil a)
> b) 3x 3,70V / 1A insg. 3A = 11,10W  Netzteil b)
> c) 3x 2,70V / 1A insg. 3A = 8,10W   Netzteil b)

Willst Du die LEDs über Vorwiderstände oder KSQs anschliessen?

> Eine niedrige Verlustleistung wäre wünschenswert, viel wichtiger ist
> aber, dass die LEDs so konstant wie nur möglich leuchten.

Dann wären KSQs in Form von Schaltreglern sinnvoll.
Du wolltest doch hoffentlich Deine LEDs nicht direkt an
Dein Spannungsgeregeltes Netzteil anschließen?
Gruss
Harald

von Kay B. (kay-b)


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Nein, direkt anschliessen wollte ich die LEDs nie. Das wäre ja schon 
hammerhart. :D

Dann wohl am ehesten spannungsgeregeltes Netzteil mit Vorwiderständen?! 
KSQ müsste ich mir eben extra besorgen.


Grüße, Kay

von Kay B. (kay-b)


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Außerdem bräuchte ich gleich drei KSQ, da man sie laut Online-Shop nur 
auf Primärseite schalten soll.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Kay Bouché schrieb:
> Nein, direkt anschliessen wollte ich die LEDs nie. Das wäre ja schon
> hammerhart. :D

Das ist hier aber schon fast ueblich ;-)


> Dann wohl am ehesten spannungsgeregeltes Netzteil mit Vorwiderständen?!
> KSQ müsste ich mir eben extra besorgen.

Aber egal wie, Vorwiderstand oder KSQ, mit einer "Spannungsspitze" wirst 
Du keine Probleme haben.


Gruss

Michael

von Bernd K. (bmk)


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Kay Bouché schrieb:
> Meine Befürchtung war daher, dass wenn sich die Last ändert, sich auch
> kurzzeitig die Spannung ändert und damit einerseits dazu führt, dass die
> LEDs ihre Helligkeit ändern und andererseits mindestens die Lebensdauer
> der LEDs verkürzt wird oder diese eben zerstört werden.

Die Lebensdauer wirst du ganz sicher verkürzen, wenn du die LEDs
im 'maximum rating' = 1A betreibst. Außerdem wirst du dich über
die Größe des notwendigen Kühlkörpers wundern, abgesehen von der
notwendigen guten Wärmekopplung zwischen Emitter und Kühlkörper.

Schau mal bei den 'charakteristischen Kennwerten' nach. Dort ist der
Strom mit 350mA angegeben, und das nicht ohne Grund. Das ist nämlich
der Strom mit der ausgewogensten Mischung aus Lebensdauer, Lumen/Watt,
Kühlbedarf und Leuchteigenschaften.

von Kay B. (kay-b)


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Michael Roek schrieb:
> Aber egal wie, Vorwiderstand oder KSQ, mit einer "Spannungsspitze" wirst
> Du keine Probleme haben.

Das hört sich ja schonmal gut an.


Bernd K. schrieb:
>Die Lebensdauer wirst du ganz sicher verkürzen, wenn du die LEDs
>im 'maximum rating' = 1A betreibst. Außerdem wirst du dich über
>die Größe des notwendigen Kühlkörpers wundern, abgesehen von der
>notwendigen guten Wärmekopplung zwischen Emitter und Kühlkörper.

>Schau mal bei den 'charakteristischen Kennwerten' nach. Dort ist der
>Strom mit 350mA angegeben, und das nicht ohne Grund. Das ist nämlich
>der Strom mit der ausgewogensten Mischung aus Lebensdauer, Lumen/Watt,
>Kühlbedarf und Leuchteigenschaften.

Hmmmmmmm... dann mache ich wohl besser 700mA, ein bisschen hell sollen 
sie ja noch sein.


Nochmal zu den Vorwiderständen:
Wenn ich die LEDs mit 12V in Reihe schalte, muss ich dann die 
Flussspannung der angeschlossenen LEDs summieren, also z.B. 3x 3V = 9V 
und die restlichen 3V mit einem Widerstand runterbrechen, also im 
Beispiel und bei einem Stromfluss von bspw. 1A 3 Ohm, stimmt das?
Wohl eher nicht, denn dann würden ja nach 12V / 3 Ohm 4A Strom fließen.
Wie muss ich das also machen?


Grüße, Kay

von Bernd K. (bmk)


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Kay Bouché schrieb:
> Wohl eher nicht, denn dann würden ja nach 12V / 3 Ohm 4A Strom fließen.

Am Widerstand liegen ja nicht die vollen 12V an, sondern nur 3V.
Ergo: 3V / 3 Ohm = 1A

von Udo S. (urschmitt)


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Kay Bouché schrieb:
> ein bisschen hell

Du drückst dich immer so herrlich präzise aus :-)

Nimm die Leds die hell genug sind. Und betreibe sie mit guter Kühlung in 
ihren Nenn-Daten, nicht darüber. Sonst sind sie ganz schnell nicht mal 
mehr "ein bischen" hell.

Bei einer KSQ die bis zu 12V liefert könntest du die Leds in Reihe 
schalten. Indem du mit dem Schalter einzelne Leds brückst kannst du sie 
ein und ausschalten.

Nachtrag: Nur bitte nicht alle 3 gleichzeitig brücken!

von Kay B. (kay-b)


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Bernd K. schrieb:
> Am Widerstand liegen ja nicht die vollen 12V an, sondern nur 3V.
> Ergo: 3V / 3 Ohm = 1A

In Ordnung, sieht eindeutig besser aus. ^^


Udo Schmitt schrieb:
>Nimm die Leds die hell genug sind. Und betreibe sie mit guter Kühlung in
>ihren Nenn-Daten, nicht darüber. Sonst sind sie ganz schnell nicht mal
>mehr "ein bischen" hell.

>Bei einer KSQ die bis zu 12V liefert könntest du die Leds in Reihe
>schalten. Indem du mit dem Schalter einzelne Leds brückst kannst du sie
>ein und ausschalten.

>Nachtrag: Nur bitte nicht alle 3 gleichzeitig brücken!

Müsste aber möglich sein, alle gleichzeitig zu brücken.
Also lieber keine KSQ, ist mir auch wiegesagt zu teuer.


Im Datenblatt steht als Anmerkung zur in einer Tabelle angegebenen max. 
Sperrschichttemperatur von 160°C:
> Dieser Wert wird durch den Test von 30 Bauteilen abgesichert. Dabei dürfen
> keine Totalausfälle auftreten und der Lichtstrom muß nach 1000 h über L70B50
> liegen.

Die LEDs sind für einen Farbmischkopf in der Dunkelkammer gedacht, daher 
waren insg. mind. 800 Lumen angedacht, besser 1000.
Die LEDs wären dort nicht daueraktiv und brennen auch selten länger als 
eine Minute, meist eher einige Sekunden. Selbst 1000h Stunden 
Haltbarkeit wären hier schon sehr viel.
Zwischen den Einschaltphasen ist genug Zeit zum Abkühlen.
700mA ist was die Helligkeit angeht fast doppelt so viel wie 350mA, das 
lohnt sich vor allem preislich. Denn drei LEDs mit Kühlkörpern etc. 
kosten 15€. Und Geld habe ich eigentlich nicht. ;)


Ausgehend davon habe ich jetzt mal ein wenig rumgerechnet:

Rot: 12V - 3x 2,64V = 4,65V
     4,65V / 0,7A = 6,64 Ohm ~ 6,8 Ohm mit 2 Watt (kann nicht schaden)

Blau: 12V - 3x 3,4V = 1,84V
      1,84V / 0,7A = 2,62 Ohm ~ 2,7 Ohm mit 2 watt

Grün: 12V - 3x 3,55V = 1,35V
      1,35V / 0,7A = 1,92 Ohm ~ 2x 1 Ohm mit 2 Watt

Die korrekten Spannungen für 700mA habe ich jeweils den Datenblättern 
entnommen. Passt gewiss nicht 100%ig, sollte aber schon recht genau 
sein.

Stimmt die gesamte Rechnung?


Grüße, Kay

von Kay B. (kay-b)


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Push

von Bernd K. (bmk)


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Von Ansatz her stimmt die Rechnung.

Rot passt nicht ganz, da sehe ich im Datenblatt 2,35V @ 700mA.

Rot: 12V - 3x 2,35V = 4,95V
     4,95V / 0,7A = 7,07 Ohm    P = I² x R = 3,46W -> 5 Watt

Jedenfalls gemäß den Datenblättern aus diesem Angebot:
http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Osram/Osram-Oslon-SSL-c_206_207.html

Was mir noch aufgefallen ist:
Jede Farbe gibt es in 2 etwas unterschiedlichen Farbtönen,
da differieren auch die Vorwärtsspanungen etwas.

Und jeweils als Emitter und auf Star. Star ist leichter zu
verarbeiten, wenn man keine Reflow Anlage hat.

Und noch was: Die Hochlastwiderstände schön 'langstielig'
und mit guten Abstand zu anderen Bauteilen einlöten. Die werden
nämlich im Betrieb 'unfassbar' heiß. Die halten das aber aus.

von xyz (Gast)


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>      4,65V / 0,7A = 6,64 Ohm ~ 6,8 Ohm mit 2 Watt (kann nicht schaden)

kann nicht schade ist hier absolut falsch weil 2Watt zu wenig sind:

4,65V*0,7A = 3,25W

von Kay B. (kay-b)


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Bernd K. schrieb:
> Von Ansatz her stimmt die Rechnung.
>
> Rot passt nicht ganz, da sehe ich im Datenblatt 2,35V @ 700mA.
>
> Rot: 12V - 3x 2,35V = 4,95V
>      4,95V / 0,7A = 7,07 Ohm    P = I² x R = 3,46W -> 5 Watt
>
Danke für die Korrektur, auch xyz.


> Was mir noch aufgefallen ist:
> Jede Farbe gibt es in 2 etwas unterschiedlichen Farbtönen,
> da differieren auch die Vorwärtsspanungen etwas.
Danke für den Hinweis, habe mir bereits die ausgesucht, die am besten 
zur Farbsensibilisierung von Farbpapier passen.


> Und jeweils als Emitter und auf Star. Star ist leichter zu
> verarbeiten, wenn man keine Reflow Anlage hat.
Nein, eine Reflow-Anlage habe ich nicht. xD


> Und noch was: Die Hochlastwiderstände schön 'langstielig'
> und mit guten Abstand zu anderen Bauteilen einlöten. Die werden
> nämlich im Betrieb 'unfassbar' heiß. Die halten das aber aus.
In Ordnung.

Wenn ich jetzt dennoch Pufferkondensatoren an die Spannungsversorgung 
der LEDs schalten will (in der Nähe läuft noch eine 1,4kW-Last, die sich 
schnell mal ab- und zuschaltet, dazu noch ein Wasserboiler einige Meter 
weiter), was wäre dann naheliegend? Passt das, wenn ich je LED-Farbe 
einen 1000µF Elko mit max. 1600mA reinmache (für jeweils ca. 10W)? 
Einfach, um wirklich sicherzugehen, dass keine Schwankungen auftreten.



Grüße, Kay

von Alexander Schmidt (esko) (Gast)


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Kay Bouché schrieb:
> Die LEDs wären dort nicht daueraktiv und brennen auch selten länger als
> eine Minute, meist eher einige Sekunden.
> Zwischen den Einschaltphasen ist genug Zeit zum Abkühlen.

Trotzdem musst du einen Kühlkörper anbringen. Hier eine stark 
vereinfachte Überschlagsrechnung, wie lange die LEDs ohne Star und ohne 
Kühlkörper überleben:
0.5 kJ/(kg * K) * 2.5 mg * 100 K / 2.6 W = 50 ms (Millisekunden)
Die Wärmekapazität habe ich Pi-mal-Daumen genommen. Die Masse von 
2,5 Milligramm ist aus dem Datenblatt. Die maximale Temperaturdifferenz 
ist 120 °C - 20 °C = 100 K.

von Kay B. (kay-b)


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Alexander Schmidt (esko) schrieb:
> Trotzdem musst du einen Kühlkörper anbringen.

Hatte ich nie anders vor. ;)
Nur eben, die LEDs nicht mit 350mA, sondern mehr zu betreiben, wodurch 
sie dann weniger für den Langzeitbetrieb geeignet sind, was beim 
genannten Verwendungszweck aber egal ist.
Kühlkörper müssen natürlich immer sein.


Grüße, Kay

von Kay B. (kay-b)


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Kay Bouché schrieb:
> Wenn ich jetzt dennoch Pufferkondensatoren an die Spannungsversorgung
> der LEDs schalten will (in der Nähe läuft noch eine 1,4kW-Last, die sich
> schnell mal ab- und zuschaltet, dazu noch ein Wasserboiler einige Meter
> weiter), was wäre dann naheliegend? Passt das, wenn ich je LED-Farbe
> einen 1000µF Elko mit max. 1600mA reinmache (für jeweils ca. 10W)?
> Einfach, um wirklich sicherzugehen, dass keine Schwankungen auftreten.

Dürfte das grob passen? :)


Grüße, Kay

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