COB LED Schaltungen
Moderator: T.Hoffmann
Die sind schon ok. Achte auf den Drop (Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der maximal möglichen Ausgangsspannung)! Ist bei denen nicht angegeben, aber bei den vergleichbaren Meanwell-KSQs liegt der bei 3V. Also würde ich bei denen auch erst mal von 3V ausgehen.
An dieser Stelle möchte ich vor gefährlichem Halbwissen warnen!
Bei einer Parallelschaltung von Dioden muß man, sofern korrekte Schaltungstechnik erwünscht ist, immer Symmetrierwiderstände vorsehen! In jeden Strang gehört ein Vorwiderstand. Ob durch das Weglassen gleich die
ganze Schaltung zerstört wird, die Lebensdauer sich stark verringert oder nur ungleiche Helligkeiten auftreten,
hängt von den konkreten Umständen ab. Eine Konstantstromquelle, vor zehn parallelen Strängen, hilft da nicht!
Die Begründung ist recht einfach und folgendes sollte man wissen:
1.Dioden haben einen negativen Temperaturkoeffizienten
2.Ausnahme Z-Dioden über etwa 5V und FET´s, haben einen positiven Temperaturkoeffizienten
3.es gibt keine zwei gleichen Dioden
Aus 3. folgt, bei einer Parallelschaltung, von nur zwei Dioden, ergibt sich IMMER ein Ungleichgewicht der Ströme.
Eine Diode erwärmt sich folglich stärker als die Andere. Durch den negativen Temperaturkoeffizienten wird das Verhalten
noch wesentlich verstärkt. Bei Parallelschaltung von Reihenschaltungen können sich die Ungleichgewichte addieren.
Ein Messen der Einzelströme führt auch nicht zum Erfolg,da man
a) immer warten muß bis die Erwärmung abgeschlossen ist und
b) das Meßgerät auch einen stromabhängigen Spannungsabfall hat, was auch das Ergebnis beeinflußt und zu nachträglichen umfangreichen Berechnungen und Austauschlötereien führt.
Das Verwenden von Vorwiderständen, mit nur wenigen Ohm bringt schon deutliche Verbesserungen und hat noch zwei weitere Vorteile, der Strom jedes Einzelstranges kann über Spannungsmessung, des zugehörigen Widerstandes ermittelt werden.
Durch Spannungsmessung an den Einzelsträngen und oder Dioden, lassen sich "Ausreißer" leicht ermitteln und gegebenen Falls leichter Austauschen.
Bei solchen Anordnungen lohnt es oft folgende Überlegung anzustellen:
Beispiel
Ich habe ein Schaltnetzteil mit 35V, die Spannung ist geregelt also konstant.
Es sollen 20mA durch die LED`s fließen.
Bei diesem Strom könnten die LED´s eine Uf=3V haben.
Bei 11 LED´s müßten am Vorwiderstand 2V abfallen, ein 100Ohm Widerstand erfüllt diese Bedingung.
Der Wirkungsgrad wäre über 90%!
Eine KSQ währe hier vermutlich nicht einmal verwendbar.
Bei 10 LED´s und 5V Spannungsabfall, währen KSQ und Widerstand, vom Wirkungsgrad her, etwa gleichwertig. Nur der Widerstand ist deutlich billiger und kleiner.
Selbst bei 9 LED´s würde ich mich noch, nur, für einen Widerstand entscheiden, es sei denn, es währen mehrere Stränge nötig.
Dann Benötigt man aber sowieso einen Vorwiderstand, trotz KSQ.
Bei einer Parallelschaltung von Dioden muß man, sofern korrekte Schaltungstechnik erwünscht ist, immer Symmetrierwiderstände vorsehen! In jeden Strang gehört ein Vorwiderstand. Ob durch das Weglassen gleich die
ganze Schaltung zerstört wird, die Lebensdauer sich stark verringert oder nur ungleiche Helligkeiten auftreten,
hängt von den konkreten Umständen ab. Eine Konstantstromquelle, vor zehn parallelen Strängen, hilft da nicht!
Die Begründung ist recht einfach und folgendes sollte man wissen:
1.Dioden haben einen negativen Temperaturkoeffizienten
2.Ausnahme Z-Dioden über etwa 5V und FET´s, haben einen positiven Temperaturkoeffizienten
3.es gibt keine zwei gleichen Dioden
Aus 3. folgt, bei einer Parallelschaltung, von nur zwei Dioden, ergibt sich IMMER ein Ungleichgewicht der Ströme.
Eine Diode erwärmt sich folglich stärker als die Andere. Durch den negativen Temperaturkoeffizienten wird das Verhalten
noch wesentlich verstärkt. Bei Parallelschaltung von Reihenschaltungen können sich die Ungleichgewichte addieren.
Ein Messen der Einzelströme führt auch nicht zum Erfolg,da man
a) immer warten muß bis die Erwärmung abgeschlossen ist und
b) das Meßgerät auch einen stromabhängigen Spannungsabfall hat, was auch das Ergebnis beeinflußt und zu nachträglichen umfangreichen Berechnungen und Austauschlötereien führt.
Das Verwenden von Vorwiderständen, mit nur wenigen Ohm bringt schon deutliche Verbesserungen und hat noch zwei weitere Vorteile, der Strom jedes Einzelstranges kann über Spannungsmessung, des zugehörigen Widerstandes ermittelt werden.
Durch Spannungsmessung an den Einzelsträngen und oder Dioden, lassen sich "Ausreißer" leicht ermitteln und gegebenen Falls leichter Austauschen.
Bei solchen Anordnungen lohnt es oft folgende Überlegung anzustellen:
Beispiel
Ich habe ein Schaltnetzteil mit 35V, die Spannung ist geregelt also konstant.
Es sollen 20mA durch die LED`s fließen.
Bei diesem Strom könnten die LED´s eine Uf=3V haben.
Bei 11 LED´s müßten am Vorwiderstand 2V abfallen, ein 100Ohm Widerstand erfüllt diese Bedingung.
Der Wirkungsgrad wäre über 90%!
Eine KSQ währe hier vermutlich nicht einmal verwendbar.
Bei 10 LED´s und 5V Spannungsabfall, währen KSQ und Widerstand, vom Wirkungsgrad her, etwa gleichwertig. Nur der Widerstand ist deutlich billiger und kleiner.
Selbst bei 9 LED´s würde ich mich noch, nur, für einen Widerstand entscheiden, es sei denn, es währen mehrere Stränge nötig.
Dann Benötigt man aber sowieso einen Vorwiderstand, trotz KSQ.
Laß mal stecken. Generell und als Halblaie sollte man es nicht tun. Es gibt aber durchaus Dioden und Anwendungen, bei denen das klappt, die vorgenannte 757 ist so ein Beispiel. Es handelt sich meist um Dioden kleiner bis mittlerer Leistung mit relativ großem Bahnwiderstand auf dem Chip, die bei einem Bruchteil der zulässigen Leistung betrieben werden.luckylu1 hat geschrieben:An dieser Stelle möchte ich vor gefährlichem Halbwissen warnen! [...]
-
Loong
Der einzige, der hier Halbwissen verbreitet, der bist du. LEDs lassen sich durchaus parallelschalten, wenn gewisse Grundvoraussetzungen erfüllt sind, und man brauchst nicht mal Ausgleichswiderstände dafür.luckylu1 hat geschrieben:An dieser Stelle möchte ich vor gefährlichem Halbwissen warnen!
Hier kam von Lumitronix selbst der Rat, die SmartArrays parallelzuschalten, wobei die SmartArrays selbst intern schon serien-parallelgeschaltet sind.
Loong hat Dein Wissen schon korrekt eingeordnet.An dieser Stelle möchte ich vor gefährlichem Halbwissen warnen!
Richtig, gilt auch für LEDs. Man muss allerdings Datenblätter auch "lesen" bzw. korrekt interpretieren können. Gefährliches Halbwissen hilft da nicht. Negativer Temperaturkoeffizient bedeutet, dass das Bauteil (die LED) bei steigender Temperatur bei gleichem Strom eine geringere Durchlaßspannung hat.Dioden haben einen negativen Temperaturkoeffizienten
Resultat: bei steigendem Strom sinkt die Leistung und damit die Erwärmung.
LEDs haben im Vergleich zu Siliziumdioden (auf die Du Dich offensichtlich beziehst) eine relativ flache Kennlinie. Strom-Spannungs-Kennlinie und Spannungs-Temperatur-Kennlinie bewirken einen stabilen Arbeitspunkt - Voraussetzung ist natürlich wie schon zuvor erwähnt - eine enge thermische Kopplung.
Mit anderen Worten:
Der von Dir angesprochene negative Temperaturkoeffizient bewirkt nicht, dass eine Parallelschaltung von LEDs nicht funktioniert, sondern dass diese funktioniert.
Auswendiglernen von irgendwelchen Sachen hilft nicht, man muss die Materie schon verstehen.
Hallo ustoni!
Zitat:
LEDs haben im Vergleich zu Siliziumdioden (auf die Du Dich offensichtlich beziehst) eine relativ flache Kennlinie. Strom-Spannungs-Kennlinie und Spannungs-Temperatur-Kennlinie bewirken einen stabilen Arbeitspunkt - Voraussetzung ist natürlich wie schon zuvor erwähnt - eine enge thermische Kopplung.
Wie willst Du die bei Einzeldioden im Kleinleistungsbereich Sicherstellen?
Zitat:
Mit anderen Worten:
Der von Dir angesprochene negative Temperaturkoeffizient bewirkt nicht, dass eine Parallelschaltung von LEDs nicht funktioniert, sondern dass diese funktioniert.
Na, diesen Satz solltest Du nochmal überdenken. Oben schriebst du schon, in übertragenem Sinn, etwas Anderes.
Klar wird das, wenn Du das mal durchrechnest.
Gruß lu
PS: Ich bezweifele nicht Deine Kompetenz, jedoch Deine Gewissenhaftigkeit und Deine Kritikfähigkeit.
Jeder hat mal einen schlechten Tag. Das berechtigt aber nicht zu Tiefschlägen.
Zitat:
LEDs haben im Vergleich zu Siliziumdioden (auf die Du Dich offensichtlich beziehst) eine relativ flache Kennlinie. Strom-Spannungs-Kennlinie und Spannungs-Temperatur-Kennlinie bewirken einen stabilen Arbeitspunkt - Voraussetzung ist natürlich wie schon zuvor erwähnt - eine enge thermische Kopplung.
Wie willst Du die bei Einzeldioden im Kleinleistungsbereich Sicherstellen?
Zitat:
Mit anderen Worten:
Der von Dir angesprochene negative Temperaturkoeffizient bewirkt nicht, dass eine Parallelschaltung von LEDs nicht funktioniert, sondern dass diese funktioniert.
Na, diesen Satz solltest Du nochmal überdenken. Oben schriebst du schon, in übertragenem Sinn, etwas Anderes.
Klar wird das, wenn Du das mal durchrechnest.
Gruß lu
PS: Ich bezweifele nicht Deine Kompetenz, jedoch Deine Gewissenhaftigkeit und Deine Kritikfähigkeit.
Jeder hat mal einen schlechten Tag. Das berechtigt aber nicht zu Tiefschlägen.
Aufgrund der in diesem Thread gemachten gegensätzlichen Aussagen könnten Zweifel an der Machbarkeit der Parallel-Serien-Schaltung (Matrix, siehe Bild 2 des Eingangsposts) auftreten. Deshalb will ich hier nochmals näher und ausführlicher darauf eingehen.
Zunächst nochmals der Hinweis: bei bedrahteten LEDs (wie z.B. 3mm-LEDs, 5mm-LEDs oder Super-Flux-LEDs) funktioniert diese Schaltung nicht, da hierbei u.a. die erforderliche thermische Kopplung nicht gewährleistet werden kann. Dazu aber später mehr.
Grundvoraussetzung für diese Schaltung ist zunächst, dass die Vorwärtsspannung der jeweils parallel geschalteten LEDs annähernd gleich ist. Eingangs hatte ich behauptet, dass es ausreicht, LEDs der gleichen Produktionsserie bzw. Charge zu verwenden, da in diesem Fall die Vorwärtsspannungen produktionsbedingt kaum voneinander abweichen. Werden LEDs in einem durchgehenden Plastikstreifen geliefert, ist diese Bedingung erfüllt. Diese Aussage beruht auf Messreihen, die ich vor ca. 3 Jahren bei meinen ersten Projekten durchgeführt hatte.
Die entsprechenden Daten liegen mir leider nicht mehr vor, deshalb habe ich meine Restbestände durchgesehen und noch einen Streifen LEDs vom Typ NS2W757AT-V1 mit 58 LEDs gefunden:
Von beiden Enden des Streifens habe ich je 10 LEDs entnommen und diese bei einem Strom von 13mA durchgemessen. Ergebnis:
Die Differenz zwischen maximaler und minimaler Vorwärtsspannung beträgt gerade mal 5 mV. Für eine Parallelschaltung ist dies mehr als ausreichend.
Die folgenden Betrachtungen beziehen sich auf den LED-Typ NS2W757AT-V1, lassen sich aber problemlos auf jede andere SMD- oder Power-LED übertragen, solange entsprechende Datenblätter zur Verfügung stehen.
Anschließend habe ich das Datenblatt dieser LEDs genommen:
http://www.leds.de/out/media/65783(1).pdf
Auf Seite 12 des Datenblatts findet man die für die Schaltung relevanten Spannungs-Strom und Temperatur-Spannungs-Diagramme.
Diese habe ich in CorelDraw vektorisiert (dabei habe ich mich auf die tatsächlichen Kennlinien beschränkt), die Spannungs-Strom-Kennlinie horizontal gestreckt, die Temperatur-Spannungskennlinie vertikal gestreckt und in beiden Diagrammen zusätzliche Unterteilungen eingefügt. Dadurch lassen sich Kennwerte besser auslesen. Ergebnis:
Betrachten wir zunächst das erste Diagramm.
Die allgemein bekannte Aussage ist ja: "Eine relativ geringe Erhöhung der Spannung bewirkt eine relativ große Änderung des Stroms."
Das ist auch völlig richtig. Bei etwa 2,76 V fließt typisch ein Strom von 40 mA, bei etwa 2,96 V überschreitet der Strom die 100 mA deutlich, der Strom verdreifacht sich also nahezu.
Voraussetzung für unsere Parallelschaltung ist aber eine annähernd gleiche Vorwärtsspannung. Es geht also um eine Spannungsdifferenz von wenigen Millivolt.
Um die Auswirkung in diesem Fall näher zu untersuchen, betrachten wir 2 Fälle:
1. Der Sollstrom soll 90 mA betragen. Welche Änderung der Vorwärtsspannung bewirkt eine Stromänderung von 10 mA?
2. Der Sollstrom soll 60 mA betragen. Welche Änderung der Vorwärtsspannung bewirkt eine Stromänderung von 10 mA?
Den ersten Fall habe ich in rot, den zweiten in grün im Diagramm eingetragen:
Fall 1:
Der Sollstrom von 90 mA wird bei einer Spannung von etwa 2,92 V erreicht.
Bei 100 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,94 V.
Bei 80 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,89 V.
Eine Differenz von 50 mV bewirkt folglich eine Stromänderung von 20 mA.
Unterteilt man eine nichtlineare Kurve in kleine Einzelsegmente, kann man mit guter Näherung von einem linearen Zusammenhang ausgehen. In der Mathematik ist dies bei einer Kurvendiskussion völlig legitim. Je kleiner die Segmente sind, desto näher liegt das Ergebnis am wahren Wert. In unserem Fall ergibt dies ca. 0,4 mA je mV oder bei 5 mV Differenz eine Stromdifferenz von 2 mA.
Fall 2:
Der Sollstrom von 60 mA wird bei einer Spannung von etwa 2,83 V erreicht.
Bei 70 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,86 V.
Bei 50 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,79 V.
Eine Differenz von 65 mV bewirkt folglich eine Stromänderung von 20 mA.
Daraus ergeben sich 0,308 mA je mV, entsprechend 1,54 mA bei 5 mV.
In beiden Fällen ist die Stromdifferenz bezogen auf den Sollwert gering (2,2% im ersten Fall, 2,6% im zweiten Fall). Selbst eine Differenz von 20 mV wäre noch tragbar. Eine Differenz des Lichtstroms von 10% kann vom menschlichen Auge gerade noch differenziert werden.
Nun zum Temperatur-Spannungs-Diagramm, welches für die Parallelschaltung mindestens genauso wichtig ist. Bei steigender Temperatur bei gleichem Strom sinkt die Vorwärtsspannung der LED. Diese Aussage ist zunächst völlig neutral.
Betrachten wir auch hier wieder 2 Fälle:
1. Die Temperatur steigt von 0°C auf 20°C. Wie verhält sich die Vorwärtsspannung?
2. Die Temperatur steigt von 40°C auf 60°C. Wie verhält sich die Vorwärtsspannung?
Hierzu zunächst eine Begriffserklärung:
Das Diagramm bezieht sich auf die "Ambient Temperature", also die Umgebungstemperatur der LED. Dieser Begriff sollte keinesfalls mit der Raumtemperatur verwechselt werden!
Bei der NS2W757AT-V1 ist dies die Temperatur, die der Kathodenanschluss "sieht", bei anderen LEDs kann dies eine spezielle Kühlfläche sein. Prinziepbedingt ist dies folglich die Temperatur des Kühlkörpers, auf dem die LEDs montiert sind.
Beide Fälle im Diagramm:
Im Fall 1 ergibt sich eine Änderung von ca. 70 mV (3,06 mV - 3,13 mV) bei 20° Differenz und damit etwa 3,5 mV je °C.
Im Fall 2 dementsprechend ca. 2,5 mV je °C.
In beiden Fällen ist die Spannungdifferenz relativ groß, entsprechend wäre auch die durch Temperaturdifferenz entstehende Stromdifferenz grenzwertig.
Deshalb ist auch eine möglichst optimale thermische Kopplung aller LEDs einer Parallelschaltung erforderlich. Dies wird durch eine relativ nahe Montage aller Einzel-LEDs einer einzelnen Parallelschaltung auf einer Kühlfläche erreicht. Dies kann ein spezielles Kühlprofil oder im einfachsten Fall durch ein Alu-Profil mit entsprechender Wandstärke (Erfahrungswert: 3 mm) erreicht werden.
Bei entsprechend guter Kopplung "ziehen" sich die LEDs auf ausreichend gleiche Betriebstemperatur.
Unterstützend wirkt hierbei die Tatsache, dass der Temperaturkoeffizient bei steigender Temperatur abnimmt.
Effekt:
Je höher die Temperatur einer einzelnen LED wird, desto geringer wird die Änderung der Vorwärtsspannung. Gleichzeitig heizt eine solche LED die benachbarten LEDs auf, was eine Verringerung deren Vorwärtsspannungen bewirkt. Dadurch gleichen sich die parallel geschalteten LEDs immer mehr an, bis ein stabiles thermisches Gleichgewicht erreicht wird.
Nach diesem Prinzip habe ich inzwischen mehr als 1500 LEDs der 757er-Serie in den letzten 3 Jahren verarbeitet - ohne jegliche Ausfälle.
Ein Extrembeispiel:
Für einen Bekannten mit eigenem Schuhgeschäft habe ich vor 2 Jahren eine Schaufensterbeleuchtug mit 324 LEDs der 757er-Serie gebaut, verteilt auf ein Alu-U-Profil mit insgesamt 3 m Länge, je 12 LEDs parallel geschaltet. Die LEDs werden dabei mit einem mittleren Strom von 70 mA belegt. Diese Leuchte wird über eine Zeitschaltuhr gesteuert und leuchtet von morgens 6 Uhr bis abends 22 Uhr, also 16 Stunden pro Tag, und das seit 2 Jahren. Diese Leuchten arbeiten also inzwischen seit mehr als 11000 Stunden ohne jeglichen Ausfall.
Zunächst nochmals der Hinweis: bei bedrahteten LEDs (wie z.B. 3mm-LEDs, 5mm-LEDs oder Super-Flux-LEDs) funktioniert diese Schaltung nicht, da hierbei u.a. die erforderliche thermische Kopplung nicht gewährleistet werden kann. Dazu aber später mehr.
Grundvoraussetzung für diese Schaltung ist zunächst, dass die Vorwärtsspannung der jeweils parallel geschalteten LEDs annähernd gleich ist. Eingangs hatte ich behauptet, dass es ausreicht, LEDs der gleichen Produktionsserie bzw. Charge zu verwenden, da in diesem Fall die Vorwärtsspannungen produktionsbedingt kaum voneinander abweichen. Werden LEDs in einem durchgehenden Plastikstreifen geliefert, ist diese Bedingung erfüllt. Diese Aussage beruht auf Messreihen, die ich vor ca. 3 Jahren bei meinen ersten Projekten durchgeführt hatte.
Die entsprechenden Daten liegen mir leider nicht mehr vor, deshalb habe ich meine Restbestände durchgesehen und noch einen Streifen LEDs vom Typ NS2W757AT-V1 mit 58 LEDs gefunden:
- Tabelle.jpg (71.85 KiB) 6793 mal betrachtet
Die folgenden Betrachtungen beziehen sich auf den LED-Typ NS2W757AT-V1, lassen sich aber problemlos auf jede andere SMD- oder Power-LED übertragen, solange entsprechende Datenblätter zur Verfügung stehen.
Anschließend habe ich das Datenblatt dieser LEDs genommen:
http://www.leds.de/out/media/65783(1).pdf
Auf Seite 12 des Datenblatts findet man die für die Schaltung relevanten Spannungs-Strom und Temperatur-Spannungs-Diagramme.
Diese habe ich in CorelDraw vektorisiert (dabei habe ich mich auf die tatsächlichen Kennlinien beschränkt), die Spannungs-Strom-Kennlinie horizontal gestreckt, die Temperatur-Spannungskennlinie vertikal gestreckt und in beiden Diagrammen zusätzliche Unterteilungen eingefügt. Dadurch lassen sich Kennwerte besser auslesen. Ergebnis:
Die allgemein bekannte Aussage ist ja: "Eine relativ geringe Erhöhung der Spannung bewirkt eine relativ große Änderung des Stroms."
Das ist auch völlig richtig. Bei etwa 2,76 V fließt typisch ein Strom von 40 mA, bei etwa 2,96 V überschreitet der Strom die 100 mA deutlich, der Strom verdreifacht sich also nahezu.
Voraussetzung für unsere Parallelschaltung ist aber eine annähernd gleiche Vorwärtsspannung. Es geht also um eine Spannungsdifferenz von wenigen Millivolt.
Um die Auswirkung in diesem Fall näher zu untersuchen, betrachten wir 2 Fälle:
1. Der Sollstrom soll 90 mA betragen. Welche Änderung der Vorwärtsspannung bewirkt eine Stromänderung von 10 mA?
2. Der Sollstrom soll 60 mA betragen. Welche Änderung der Vorwärtsspannung bewirkt eine Stromänderung von 10 mA?
Den ersten Fall habe ich in rot, den zweiten in grün im Diagramm eingetragen:
Der Sollstrom von 90 mA wird bei einer Spannung von etwa 2,92 V erreicht.
Bei 100 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,94 V.
Bei 80 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,89 V.
Eine Differenz von 50 mV bewirkt folglich eine Stromänderung von 20 mA.
Unterteilt man eine nichtlineare Kurve in kleine Einzelsegmente, kann man mit guter Näherung von einem linearen Zusammenhang ausgehen. In der Mathematik ist dies bei einer Kurvendiskussion völlig legitim. Je kleiner die Segmente sind, desto näher liegt das Ergebnis am wahren Wert. In unserem Fall ergibt dies ca. 0,4 mA je mV oder bei 5 mV Differenz eine Stromdifferenz von 2 mA.
Fall 2:
Der Sollstrom von 60 mA wird bei einer Spannung von etwa 2,83 V erreicht.
Bei 70 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,86 V.
Bei 50 mA beträgt die Vorwärtsspannung etwa 2,79 V.
Eine Differenz von 65 mV bewirkt folglich eine Stromänderung von 20 mA.
Daraus ergeben sich 0,308 mA je mV, entsprechend 1,54 mA bei 5 mV.
In beiden Fällen ist die Stromdifferenz bezogen auf den Sollwert gering (2,2% im ersten Fall, 2,6% im zweiten Fall). Selbst eine Differenz von 20 mV wäre noch tragbar. Eine Differenz des Lichtstroms von 10% kann vom menschlichen Auge gerade noch differenziert werden.
Nun zum Temperatur-Spannungs-Diagramm, welches für die Parallelschaltung mindestens genauso wichtig ist. Bei steigender Temperatur bei gleichem Strom sinkt die Vorwärtsspannung der LED. Diese Aussage ist zunächst völlig neutral.
Betrachten wir auch hier wieder 2 Fälle:
1. Die Temperatur steigt von 0°C auf 20°C. Wie verhält sich die Vorwärtsspannung?
2. Die Temperatur steigt von 40°C auf 60°C. Wie verhält sich die Vorwärtsspannung?
Hierzu zunächst eine Begriffserklärung:
Das Diagramm bezieht sich auf die "Ambient Temperature", also die Umgebungstemperatur der LED. Dieser Begriff sollte keinesfalls mit der Raumtemperatur verwechselt werden!
Bei der NS2W757AT-V1 ist dies die Temperatur, die der Kathodenanschluss "sieht", bei anderen LEDs kann dies eine spezielle Kühlfläche sein. Prinziepbedingt ist dies folglich die Temperatur des Kühlkörpers, auf dem die LEDs montiert sind.
Beide Fälle im Diagramm:
Im Fall 2 dementsprechend ca. 2,5 mV je °C.
In beiden Fällen ist die Spannungdifferenz relativ groß, entsprechend wäre auch die durch Temperaturdifferenz entstehende Stromdifferenz grenzwertig.
Deshalb ist auch eine möglichst optimale thermische Kopplung aller LEDs einer Parallelschaltung erforderlich. Dies wird durch eine relativ nahe Montage aller Einzel-LEDs einer einzelnen Parallelschaltung auf einer Kühlfläche erreicht. Dies kann ein spezielles Kühlprofil oder im einfachsten Fall durch ein Alu-Profil mit entsprechender Wandstärke (Erfahrungswert: 3 mm) erreicht werden.
Bei entsprechend guter Kopplung "ziehen" sich die LEDs auf ausreichend gleiche Betriebstemperatur.
Unterstützend wirkt hierbei die Tatsache, dass der Temperaturkoeffizient bei steigender Temperatur abnimmt.
Effekt:
Je höher die Temperatur einer einzelnen LED wird, desto geringer wird die Änderung der Vorwärtsspannung. Gleichzeitig heizt eine solche LED die benachbarten LEDs auf, was eine Verringerung deren Vorwärtsspannungen bewirkt. Dadurch gleichen sich die parallel geschalteten LEDs immer mehr an, bis ein stabiles thermisches Gleichgewicht erreicht wird.
Nach diesem Prinzip habe ich inzwischen mehr als 1500 LEDs der 757er-Serie in den letzten 3 Jahren verarbeitet - ohne jegliche Ausfälle.
Ein Extrembeispiel:
Für einen Bekannten mit eigenem Schuhgeschäft habe ich vor 2 Jahren eine Schaufensterbeleuchtug mit 324 LEDs der 757er-Serie gebaut, verteilt auf ein Alu-U-Profil mit insgesamt 3 m Länge, je 12 LEDs parallel geschaltet. Die LEDs werden dabei mit einem mittleren Strom von 70 mA belegt. Diese Leuchte wird über eine Zeitschaltuhr gesteuert und leuchtet von morgens 6 Uhr bis abends 22 Uhr, also 16 Stunden pro Tag, und das seit 2 Jahren. Diese Leuchten arbeiten also inzwischen seit mehr als 11000 Stunden ohne jeglichen Ausfall.
Das ist allerdings ein wenig seltsam. Bei allen meinen Messungen war der immer konstant: viewtopic.php?f=31&t=12079 Auch in den dort angegebenen Artikeln wird der Temperaturkoeffizient als konstant gemessen/betrachtet.Unterstützend wirkt hierbei die Tatsache, dass der Temperaturkoeffizient bei steigender Temperatur abnimmt.
Aber ansonsten hast Du völlig recht. Ich betreibe auch sehr viele LEDs so...
Mal was ganz anderes... Weil hier danach gefragt wurde:
und ich die selbst gerade bei meiner neuen Wohnzimmerstehlampe verbaue, hab ich sie ein wenig überprüft/nachgemessen.Hat eine billige Konstantstromquelle Nachteile? Oder kann man da prinzipiell nicht viel falsch machen? Ich habe an diese gedacht: http://www.pollin.de/shop/dt/OTQ3ODQ2OT ... 50_mA.html
Meine 3 Exemplare haben allerdings alle nur 125-135mA (auch wenn 150mA drauf steht). Das sind schon mehr als 10% weniger als angegeben. Ansonsten sieht sehr gut aus. Restwelligkeit am Eingang und Ausgang ist sehr gering (<500mV - was bei rund 40V völlig ok ist).
Test erfolgte mit einer Cree CXA2011 (39,7V bei 150mA) mit einer Versorgungsspannung zwischen 39V und 48V
1. Drop nur 0.4V (!!!) Wobei der Strom ein wenig ansteigt (bei mir bis auf 140mA, wenn man bis zu diesem Punkt heruntergeht). Darunter nimmt der Strom dann schnell ab (was aber auch klar ist - wäre auch ohne die KSQ dazwischen nicht anders)
2. Dimmbar mit einfachem Poti, wobei man dabei nur bis etwa 25% runterdimmen kann - und außerdem der 'ungedimmte' Zustand auch schon ca. 10-20% weniger Strom als der Nennstrom beträgt. Das Poti hat ja nie unendlich viel Widerstand, und damit man sinnvoll regeln kann, sollte man ein 100K oder 250K Poti verwenden, sonst wird der 'nützliche' Drehbereich zu stark eingeschränkt. Falls man diese Möglichkeit verwenden will, sollte man das wenigstens wissen. Mit PWM kann man auch ohne diese Einschränkungen dimmen (ca. 2% - 100%). Achtung: Die PWM Spannung darf nur 1.25V betragen, weil man den Dimmeingang auch mit einer Spannung steuern kann und diese 0.2 - 2.5V betragen kann. 0.2V ist dabei 'Aus' und 2.5V entspricht 200% Strom (Datenblattangabe - hab ich aber nicht ausprobiert). An besten einfach einen Transistor als Open Kollektor an den Dimmeingang anschließen. Dann ist die eigentliche PWM Spannung ziemlich egal.
3. Effizienz ist ausgezeichnet. Bei 42,3V und 125mA am Eingang habe ich 39,7V und 128mA am Ausgang gemessen. Das sind fast 95%
Hallo, Borax!
Das passt schon. Bei Deinen Messungen hast Du ja direkt die Chiptemperatur gemessen.
Das Diagramm aus dem Herstellerdatenblatt zeigt aber die Ambient Temperatur vs Forward Voltage, bei korrekter Montage also die Kühlkörpertemperatur über der Vorwärtsspannung.
Das Diagramm stellt also im Prinzip dar, wie gut die Wärmeenergie des Chips über den Keramikträger an den Kühlkörper abgeleitet wird. Der Effekt dürfte dabei der gleiche wie bei einem Kühlkörper sein. Je höher die Kühlkörpertemperatur ist, desto niedriger wird der Wärmewiderstand, d.h. desto besser wird die Wärme abgeleitet.
Schau Dir hierzu einfach mal die Tabelle auf Seite 4 dieses Datenblatts an:
http://www.elpro.org/shop/_pdf_products_new/9006.pdf
Das ist leider auch der bisher einzige Hersteller, bei dem ich diese Angaben gefunden habe. Deshalb sollte man bei anderen Herstellern wie z.B. Fischer immer mit der vollen LED-Leistung rechnen, um eine halbwegs verlässliche Temperaturvorhersage machen zu können. Der Wärmewiderstand von Fischer-Kühlkörpern bezieht sich meines Wissens auf eine recht hohe Kühlkörpertemperatur, die bei LED-Anwendungen ja unerwünscht ist.
Ausserdem hast Du in Deinem Diagramm die Chiptemperatur von 30°C bis 90°C dargestellt. Wenn Du Dir die Kurve im Diagramm in meinem letzten Post ansiehst, wirst Du feststellen, dass die Krümmung der Kurve hierbei nur sehr gering ist.
Hauptaussage sollte ja eigentlich auch sein, dass eine gute thermische Kopplung der LEDs zwingend erforderlich ist. Der nichtlineare Verlauf der Kennlinie ist hierbei eher ein angenehmer Nebeneffekt.
Gruß
Uwe
Das passt schon. Bei Deinen Messungen hast Du ja direkt die Chiptemperatur gemessen.
Das Diagramm aus dem Herstellerdatenblatt zeigt aber die Ambient Temperatur vs Forward Voltage, bei korrekter Montage also die Kühlkörpertemperatur über der Vorwärtsspannung.
Das Diagramm stellt also im Prinzip dar, wie gut die Wärmeenergie des Chips über den Keramikträger an den Kühlkörper abgeleitet wird. Der Effekt dürfte dabei der gleiche wie bei einem Kühlkörper sein. Je höher die Kühlkörpertemperatur ist, desto niedriger wird der Wärmewiderstand, d.h. desto besser wird die Wärme abgeleitet.
Schau Dir hierzu einfach mal die Tabelle auf Seite 4 dieses Datenblatts an:
http://www.elpro.org/shop/_pdf_products_new/9006.pdf
Das ist leider auch der bisher einzige Hersteller, bei dem ich diese Angaben gefunden habe. Deshalb sollte man bei anderen Herstellern wie z.B. Fischer immer mit der vollen LED-Leistung rechnen, um eine halbwegs verlässliche Temperaturvorhersage machen zu können. Der Wärmewiderstand von Fischer-Kühlkörpern bezieht sich meines Wissens auf eine recht hohe Kühlkörpertemperatur, die bei LED-Anwendungen ja unerwünscht ist.
Ausserdem hast Du in Deinem Diagramm die Chiptemperatur von 30°C bis 90°C dargestellt. Wenn Du Dir die Kurve im Diagramm in meinem letzten Post ansiehst, wirst Du feststellen, dass die Krümmung der Kurve hierbei nur sehr gering ist.
Hauptaussage sollte ja eigentlich auch sein, dass eine gute thermische Kopplung der LEDs zwingend erforderlich ist. Der nichtlineare Verlauf der Kennlinie ist hierbei eher ein angenehmer Nebeneffekt.
Gruß
Uwe