Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-up oder Step-down Konverter


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von Michael M. (michael456)


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Hallo!

Ich baue gerade einen Camper-Van und möchte da drin eine LED Beleuchtung 
die mit einem Arduino gesteuert wird.

Die LEDs und der Arduino (aber besonders die LEDs) benötigen ziemlich 
genau 12V.
Nun möchte ich das ganze mit einer Autobatterie mitversorgen. Diese hat 
voll geladen ca. 12,6V und leer ca. 11,8V.

Ich dachte mir, da baue ich einen 12V DC-DC Wandler ein um stabile 12V 
zu bekommen.
Aber für über 12V der Autobatterie bräuchte ich ja einen Step-Down 
Konverter und für unter 12V der Autobatterie bräuchte ich ja einen 
Step-Up Konverter?!

Oder denke ich da falsch? :D

Der Konverter sollte min. 8A Ausgangsleistung haben.

LG
Michael

von Luca E. (derlucae98)


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Die LEDs werden auch mit ±5% noch zurechtkommen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael M. schrieb:
> Die LEDs und der Arduino (aber besonders die LEDs) benötigen ziemlich
> genau 12V.
Ich würde einfach mal probieren, ob die LEDs nicht auch im Bereich 
zwischen "ca. 12,6V und leer ca. 11,8V" hinreichend gut funktionieren.

Wenn die nicht damit klarkommen, dann schmeiß sie weg, denn wenn ein 
Bauteil mit derartig geringen(!!) Schwankungen nicht zurechtkommt, dann 
wirst du auch beliebige andere Probleme damit erleben.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael M. (michael456)


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Das mit der Schwankung war auch mein Gedanke, jedoch habe ich dann beim 
Hersteller der LEDs nachgefragt, ob diese mit den 12,6V zurechtkommen 
und der sagte, dass es eben schon ziemlich genau 12V sein sollten.

(sind professionelle Beleuchtungs LEDs von LED-Studien)

von hinz (Gast)


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Michael M. schrieb:
> (sind professionelle Beleuchtungs LEDs von LED-Studien)

Zeig mal, und insbesondere darin verbaute Elektronik.

von Wolfgang (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Die LEDs und der Arduino (aber besonders die LEDs) benötigen ziemlich
> genau 12V.

Ein Arduino benötigt bestimmt nicht "ziemlich genau 12V". Der wird mit 
3.3 oder 5V betrieben und hat meist sogar noch einen Spannungsregler 
(Linear- oder Step-Down) drauf. Die verbauten Linearregler benötigen oft 
nur einen Spannungabfall von weniger als 1V, so dass so ein Arduino bei 
Nutzung des Spannungsreglers ab 6V sicher läuft.

von MaWin (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Oder denke ich da falsch?

Natürlich.

Auch wenn beim Camping der Motor meist aus ist, soll es wohl doch den 
laufenden Motor überleben.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Kauf dir einfach KFZ taugliche Teile, das lebt länger.

Man kann ein isolierendes KFZ Netzteil vorschalten, dann hat man saubere 
12V und kann auch irgendeinen Billigscheiss wie Arduinos anschliessen, 
aber erstens kosten solche Wandler Geld und zweitens ziehen sie auch 
Strom selbst wenn nichts dahinter eingeschaltet ist. Das macht am Akku 
keine Freude ausschalten vergisst man.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Michael M. schrieb:
> Das mit der Schwankung war auch mein Gedanke, jedoch habe ich dann beim
> Hersteller der LEDs nachgefragt, ob diese mit den 12,6V zurechtkommen
> und der sagte, dass es eben schon ziemlich genau 12V sein sollten.

Natürlich hat er das gesagt.

> (sind professionelle Beleuchtungs LEDs von LED-Studien)

Stell dir mal für einen Moment vor, du wärst der Hersteller. Jetzt kommt 
so ein Dödel daher gelaufen, der deine Leuchten zweckentfremdet 
betreiben will und stellt eben jene Frage. Welche Antwort würdest du dem 
geben, angesichts der Möglichkeit, daß der die LED kaputt macht und 
nachher wiederkommt und Ersatz haben will?

Sachen zweckentfremdet verwenden ist eine schöne Sache, nennt sich 
"Hacking". Aber: man ist da auf sich gestellt und keiner gibt dir 
Garantien, daß es funktionieren wird. Wenn du erfolgreich sein willst, 
mußt du dir das nötige Wissen halt aneignen.

Andererseits werden LED in hochwertigen Leuchten immer mit Stromregelung 
betrieben. Oder doch mindestens mit einer Strombegrenzung in Form eines 
Widerstands (z.B. bei LED-Streifen für 12V). Eine Stromregelung kommt im 
Prinzip mit deutlich größeren Schwankungen der Spannung zurecht.

von Michael M. (michael456)


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Wolfgang schrieb:

> Ein Arduino benötigt bestimmt nicht "ziemlich genau 12V".

Der Arduino nicht aber wie bereits geschrieben die LEDs



Ok Danke für eure Antworten. Ich werde das mal mit einem kleinen Stück 
versuchen.

Was mir noch einfiel...:
Der Step-Down Konverter gibt ja die gleiche Eingangsspannung oder 
weniger aus das heißt bei einer Einstellung von 12V Ausgang ergeben sich 
folgende Spannungen richtig?:

In     Out
12,6   12
12,3   12
12,1   12
12     12
11,9   11,9
11,5   11,5

Ist das so korrekt?
Denn dann hätte ich nie zu viel Spannung und zu wenig schadet ja 
nicht...

von Kevin M. (arduinolover)


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Michael M. schrieb:
> Ist das so korrekt?

Nein.

Die meisten schaffen nicht 100% Tastverhältnis. Dementsprechend gibt es 
einen gewissen dropout der mehr oder weniger sein kann. Ich würde mal 
mit 1V oder mehr rechnen.

Es gibt welche die permanent durchschalten können, da fällt je nach 
Strom natürlich auch ein geringer Teil an Spannung ab. Das sollte aber 
eher irrelevant sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael M. schrieb:

> Die LEDs benötigen ziemlich genau 12V.

Nein. (Weisse bzw. blaue) LEDS benötigen je nach Exemplar etwa
2,7...3,3V. Es ist also zusätzliche Elektronik nötig, um diese
mit 12V zu betreiben. Es kommt also auf die Elektronik an, die
in den LED-Leuchten verbaut ist.

> Ich dachte mir, da baue ich einen 12V DC-DC Wandler ein um
> stabile 12V zu bekommen.

Solche Wandler gibt es. Sie sind aber aufwändig und haben einen
schlechteren Wirkungsgrad als einfache StepUp oder StepDown-
Wandler. Und sie sind, wie bereits gesagt wurde, in den meisten
Fällen nicht nötig.

von H. B. (communicator9)


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Wenn du in allen Autobatterie Ladezuständen genau 12V benötigst dann 
musst du dir einen Buck/Boost Converter bauen.

von MaWin (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Ist das so korrekt?

Nein.
Eher:

In Out
12,6 10.6
12,3 10.3
12,1 10.1
12 10
11,9 9.9
11,5 9.5

So ein step down braucht nämlich auch Spannung für sich selbst, hier 2V.

von Franko P. (sgssn)


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von Harald W. (wilhelms)


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Franko P. schrieb:

> fürs Womo: mach was gescheites:
> 
https://www.conrad.de/de/p/tracopower-tep-100-1212-dc-dc-wandler-baustein-12-v-dc-12-v-dc-8-4-a-100-w-anzahl-ausgaenge-1-x-1086435.html
> Dann haste Ruhe.

Es war schon immer etwas teurer, einen besonderen Geschmack zu haben.

von falker (Gast)


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MaWin schrieb:
> So ein step down braucht nämlich auch Spannung für sich selbst, hier 2V

Nein es gibt auch Regler mit 100% Duty Cycle z.B.  LM 25085
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm25085.pdf?ts=1602427661045&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FLM25085

solong

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael M. schrieb:
> ich dann beim Hersteller der LEDs nachgefragt, ob diese mit den 12,6V
> zurechtkommen und der sagte, dass es eben schon ziemlich genau 12V sein
> sollten.
Konnte er auch sagen, was er mit "ziemlich genau" meinte?

H. B. schrieb:
> Wenn du in allen Autobatterie Ladezuständen genau 12V benötigst dann
> musst du dir einen Buck/Boost Converter bauen.
Ich würde LEDs kaufen, die nicht so dermaßen "genaue" 12V brauchen.

Kannst du die noch geheimen LEDs evtl auch so in Reihe verschalten, dass 
du mit 24V und 4A auskommst? Dann würde nämlich ein simpler 
handelsüblicher Stepup ausreichen.

Michael M. schrieb:
> Der Konverter sollte min. 8A Ausgangsleistung haben.
100W in LEDs? Brauchst du es wirklich "mindestens" so brachial hell?

H. B. schrieb:
> Wenn du in allen Autobatterie Ladezuständen genau 12V benötigst dann
> musst du dir einen Buck/Boost Converter bauen.
Man könnte auch aus dem Regal einen einfachen StepUp auf z.B. 18V nehmen 
und dahinter einen üblichen StepDown auf 12V schalten. Über den 
Wirkungsgrad unerhalten wir uns dann später...

Und: nimm von den Chinesen-Modulen welche, die völlig überdimensioniert 
erscheinen (also irgendwas im Bereich "ab 250W und aufwärts, eher 
mehr").

falker schrieb:
> Nein es gibt auch Regler mit 100% Duty Cycle z.B.  LM 25085
Trotzdem kommen dann bei 8A keine 12,0V heraus, wenn 12,0V hineingehen.

: Bearbeitet durch Moderator
von MaWin (Gast)


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falker schrieb:
> es gibt auch Regler mit 100% Duty Cycle z.B.  LM 25085

Klar (wobei auch der Spannung für sich selber braucht, einen ganz ohne 
Spannungsverlust gibt es nicht, bei 10A vielleicht nur 0.5V statt 2V) 
aber den, den ER sich kauft, den billigen aus China, der macht das 
nicht.

von W.S. (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Ich baue gerade...

OK, das Bauen von Fahrzeugen liegt dir also offenbar. Bei Elektrik oder 
gar Elektronik sieht das bei dir wohl etwas anders aus. Also ein paar 
Gegenfragen:

1. Wie kommst du auf einen Ausgangsstrom von 8 Ampere? Soll das auch 
noch für die Kaffeemaschine reichen?

2. Was hast du da eigentlich an LED eingekauft, daß die Dinger exakt 12V 
brauchen?

3. Was soll eigentlich ein Arduino bei dem Projekt tun?

An deiner Stelle würde ich mir eine Innen-Beleuchtungsanlage selber 
bauen aus einigen 3 Watt LED's und dazu als Regler die PT4115. Bei 12 V 
kannst du bei denen 2 (evtl. auch 3) LED's in Reihe nehmen. Bei den 
PT4115 ist die Regel, daß die Flußspannungen der LED's in Summe kleiner 
sein muß als die Versorgungsspannung.

Und für das Ganze brauchst du keinen Arduino, sondern einen Schalter.

Und wenn du aus hier nicht genannten Gründen präzise 12 V haben mußt, 
dann brauchst du einen SEPIC Wandler. Der hat entweder 2 gleiche 
Wicklungen auf einem Kern oder zwei separate Drosseln.

W.S.

von Michael M. (michael456)


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W.S. schrieb:
> Michael M. schrieb:

> OK, das Bauen von Fahrzeugen liegt dir also offenbar. Bei Elektrik oder
> gar Elektronik sieht das bei dir wohl etwas anders aus. Also ein paar
> Gegenfragen:

Ich habe sehr wohl Ahnung von Elektronik. Wollte nur eure Meinung Wissen 
bzw. eine bessere Idee haben

>
> 1. Wie kommst du auf einen Ausgangsstrom von 8 Ampere? Soll das auch
> noch für die Kaffeemaschine reichen?

Sind LED Streifen mit 1050 Lumen pro Meter bzw. 15 Watt pro Meter. Ich 
möchte 5 Meter verbauen

> 2. Was hast du da eigentlich an LED eingekauft, daß die Dinger exakt 12V
> brauchen?

Vielleicht vertragen sie mehr. Laut Hersteller nicht. Sind diese hier: 
https://shop.led-studien.de/de/led-komponenten/led-streifen-weiss/flexband-5050-1-led-cut

> 3. Was soll eigentlich ein Arduino bei dem Projekt tun?

Ich weiß ist unnötig aber ich wollte mir ein kleines Touch-Display 
basteln um verschiedene Beleuchtungen zu schalten. (Wie gesagt ist sehr 
unnötig aber ich habe sowa gerne :) werde es aber sein lassen)


> Und wenn du aus hier nicht genannten Gründen präzise 12 V haben mußt,
> dann brauchst du einen SEPIC Wandler. Der hat entweder 2 gleiche
> Wicklungen auf einem Kern oder zwei separate Drosseln.

Der Grund ist wie eigentlich schon erwähnt, dass der Hersteller sagte 
12,5V sind schon zu viel. Da die 5 Meter kanpp 80€ kosteten wollte ich 
einfach nur eine bessere Idee zu meiner haben... ohne dieses Chaos hier 
:/

von Michael M. (michael456)


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Lothar M. schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> ich dann beim Hersteller der LEDs nachgefragt, ob diese mit den 12,6V
>> zurechtkommen und der sagte, dass es eben schon ziemlich genau 12V sein
>> sollten.
> Konnte er auch sagen, was er mit "ziemlich genau" meinte?

Er sagte 12,5V sind schon zu viel.

> H. B. schrieb:
>> Wenn du in allen Autobatterie Ladezuständen genau 12V benötigst dann
>> musst du dir einen Buck/Boost Converter bauen.
> Ich würde LEDs kaufen, die nicht so dermaßen "genaue" 12V brauchen.

Habe ich in der gewünschten Helligkeit keine gefunden.


> Michael M. schrieb:
>> Der Konverter sollte min. 8A Ausgangsleistung haben.
> 100W in LEDs? Brauchst du es wirklich "mindestens" so brachial hell?

Der Camper-Van wird eine "halbe Werkstatt" für mein Motorrad. Dafür 
möchte ich es schon hell haben. (Habe schon viele LED-Streifen getestet 
diee mir aber zu dunkel waren.

Habe nun diese gefunden: 
https://shop.led-studien.de/de/led-komponenten/led-streifen-weiss/flexband-5050-1-led-cut

Diese sind sehr hell und benötigen laut Hersteller fast genau 12V

von H. B. (communicator9)


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von Michael M. (michael456)


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von Axel S. (a-za-z0-9)


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Michael M. schrieb:
> W.S. schrieb:
>> Michael M. schrieb:
>
>> 1. Wie kommst du auf einen Ausgangsstrom von 8 Ampere? Soll das auch
>> noch für die Kaffeemaschine reichen?
>
> Sind LED Streifen mit 1050 Lumen pro Meter bzw. 15 Watt pro Meter. Ich
> möchte 5 Meter verbauen

Das sind dann aber erst 75W bzw. 6.25A

>> 2. Was hast du da eigentlich an LED eingekauft, daß die Dinger exakt 12V
>> brauchen?
>
> Vielleicht vertragen sie mehr. Laut Hersteller nicht. Sind diese hier:
> 
https://shop.led-studien.de/de/led-komponenten/led-streifen-weiss/flexband-5050-1-led-cut

OMFG! Das sind stinknormale LED-Streifen mit 3 in Reihe geschalteten LED 
und einem Vorwiderstand. Natürlich funktionieren die auch an 12.5V. Oder 
11.8V. Jeweils etwas heller bzw. dunkler als bei genau 12.0V. Aber 
vollkommen unbedenklich.

von Maxim B. (max182)


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Michael M. schrieb:
> Die LEDs und der Arduino (aber besonders die LEDs) benötigen ziemlich
> genau 12V.

Arduino wird viel besser von 9V arbeiten und noch besser von 7V. Einmal 
habe ich erlebt, daß Arduino Uno, von 12V gespeist, starb, da 
angeschlossene LCD zusätzlichen Strom brauchte, und das war für in 
Arduino eingebauten Regler schon zu viel, wegen Überwärme.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

den Speicher-Trafo mit Kern müßtest Du selbst herstellen und die 
Strombegrenzung, Diode sowie den FET anpassen, andere ICs gehen auch.

http://danyk.cz/univ_m_en.html

Oder was fertiges aus China.

MfG

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Michael M. schrieb:
> Sind LED Streifen mit 1050 Lumen pro Meter bzw. 15 Watt pro Meter. Ich
> möchte 5 Meter verbauen

Vor kurzem gab es zu LED einen Beitrag hier zu SMD-LED mit über 200lm/W 
und damit bestückten LED-Streifen.

Auf die Schnelle nur gefunden die Alustreifen/-flachprofile:
https://www.led-tech.de/de/50cm-Alustreifen-mit-98x-Samsung-LM301B-LEDs-2700k

Etwas teurere Module aber dafür weniger Akkus dürften sich für Deinen 
Fall lohnen.

von H. B. (communicator9)


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Michael M. schrieb:
> H. B. schrieb:
>> Kauf dir sowas:
>>
> https://www.aliexpress.com
>
>
> Danke für deine Antwort - Die erste nützliche!

Wenn du dir das Teil besorgst, dann nimm die 10A Ausführung, da hast 
noch ein wenig Reserven.
Die Ausführung kann man unter "Color" auswählen - warum auch immer :)

Verwende Kabel mit genügend Querschnitt um Spannungsabfälle zu 
vermeiden.

Setz jeweils eine KFZ-Sicherung vor und hinter den Wandler, damit bei 
einem Bauteildefekt oder einem Kurzschluss nicht der ganze Camper 
abfackelt ;)

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael M. schrieb:
> Danke für deine Antwort - Die erste nützliche!
Oder die eine, die du unbedingt hören wolltest?
Ich finde meine Anmerkung mit den Chinesen-Watt auch nützlich. Probiers 
einfach aus. Ich schreibe aus Erfahrung.

H. B. schrieb:
> Wenn du dir das Teil besorgst, dann nimm die 10A Ausführung, da hast
> noch ein wenig Reserven.
Ich würde da mindestens 2 oder eher sogar 3 dieser Module installieren 
und einen hitzefesten, gut durchlüfteten Montageort aussuchen.

Maxim B. schrieb:
> Arduino wird viel besser von 9V arbeiten und noch besser von 7V. Einmal
> habe ich erlebt, daß Arduino Uno, von 12V gespeist, starb, da
> angeschlossene LCD zusätzlichen Strom brauchte, und das war für in
> Arduino eingebauten Regler schon zu viel, wegen Überwärme.
Ja, das ist so, dass der interne Regler eben vorrangig für den 
internen Verbrauch ausgelegt ist. Wenn man weitere Verbraucher 
anschließt, dann muss man sich dessen bewusst sein und elektrotechnische 
und thermische Grundlagen beachten.

Axel S. schrieb:
> OMFG! Das sind stinknormale LED-Streifen mit 3 in Reihe geschalteten LED
> und einem Vorwiderstand.
Sogar mit einem 150 Ohm Widerstand.

Und jetzt rechnen wir mal ein wenig: 3 LEDs mit je 3V ergeben 9V, 
verbleibenbei 12V Versorgung noch 3V für die 150 Ohm. Das ergibt einen 
Strom von 3V/150 Ohm = 20mA (aha, die "Naturkonstante")
Die selbe Rechnung aus der anderen Richtung zur Kontrolle: 14,4W / 60 
LEDs = 0,24W pro LED. Das ergibt einen Strom von 0,24W/12V = 20mA. Damit 
fallen am Widerstand 3V ab. Passt, Rechnung korrekt.

So, und wenn wir jetzt die Spannung auf 12,6V erhöhen, dann fließen 
3,6V/150Ohm = 24mA durch die LEDs (eher etwas weniger, weil die 
LED-Spannung durch den etwas höheren Strom noch ein wneig ansteigt). Das 
überleben die LEDs mit der passenden und sowieso nötigen Kühlung locker.

Wenn aber statt 12V nur noch 11,8V anliegen, dann fließen 2,8V/150Ohm = 
19mA. Du wirst diese Helligkeitsreduzierung vermutlich nicht mal 
bemerken.

Michael M. schrieb:
> Sind LED Streifen mit 1050 Lumen pro Meter bzw. 15 Watt pro Meter.
Du solltest übrigens dafür sorgen, dass diese Wärme gut von den LEDs 
wegkommt.

Michael M. schrieb:
> Habe nun diese gefunden:
> 
https://shop.led-studien.de/de/led-komponenten/led-streifen-weiss/flexband-5050-1-led-cut
> Diese sind sehr hell und benötigen laut Hersteller fast genau 12V
Und hast du (wie ich es laut meinem ersten Post in diesem Thread getan 
hätte) einfach mal mit einer dieser jeweils nach 1,7cm abtrennbaren LEDs 
ausprobiert, das Netzteil zum Test ein wenig von "fast genau 12V" 
wegzudrehen?

: Bearbeitet durch Moderator
von W.S. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Und hast du (wie ich es laut meinem ersten Post in diesem Thread getan
> hätte) einfach mal mit einer dieser jeweils nach 1,7cm abtrennbaren LEDs
> ausprobiert,

Lothar, es hat wohl keinen Zweck. Der TO meint, er sei ein 
Elektronk-Experte und realiter ist er eher ein KFZ-Experte. Wenn 
elektronisch, dann baut er nur mit fertigen Bauklötzchen. Siehe seine 
Bemerkung "Die erste nützliche!". Du hast da schon Recht: es war die 
erste, die er lesen wollte. Alles Andere ist ihm nix.

Im Grunde ist er wie falsch an die Sache herangegangen: Zuerst sich 
einen LED-Streifen aussuchen, weil ihm der Eigenbau zu hoch ist - erster 
Bauklotz. Dann - huch - festgestellt, daß der Hersteller sagt 12 Volt 
und eng toleriert, basta. Also will er einen nächsten Bauklotz haben, 
der ihm aus der Akkuspannung mit oder ohne LiMa exakte 12 Volt macht. 
Aber es solletwas Fertiges sein, was man auf die Hutschiene klicken 
kann. Kein Eigenbau, kein eigenes Verständnis der Innereien.

Und dann kommt eben ein Thread wie dieser dabei heraus.

Ich habe im übrigen den leisen Eindruck, daß man mit dedizierten 
Leistungs-LED in jeder Hinsicht (Leuchtstärke/Leistung sowie 
Preis/Leuchtstärke) besser fährt als mit irgendwelchen LED-Streifen. Da 
würde der TO mit einem billigen Eigenbau-Wandler für je 3 LED á 3 Watt 
weitaus besser fahren als mit besagten Streifen - sowohl von der 
Helligkeit, als auch von der Gutmütigkeit gegenüber schwankenden 
Betriebsspannungen her, denn sowas ist stromgeregelt und OHNE 
Vorwiderstände, die nur Leistung fressen.

Und gekühlt müssen sie alle werden, sonst ist das Vergnügen nur von 
kurzer Dauer. OK, für das Umwickeln des Baumes im Vorgarten zur 
Adventsszeit mag das auch freiluft gehen.

W.S.

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