Schreibtischlampe 5V (USB-Stromversorgung) bauen

Unterbodenbeleuchtung, Pimp my room, usw.

Moderator: T.Hoffmann

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bademeisterpaul
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Di, 15.12.20, 16:39

Hallo Zusammen,

ich bin neu hier und habe bis auf den Bau einer Esstischleuchte (24V LED Streifen, dimmbar - also elektrisch und Lichttechnisch kaum anspruchsvoll) wenig Erfahrung in der LED-Technik und Elektronik. Elektrik Kenntnisse sind in der Basis vorhanden.

Was ich nun vorhabe ist der Bau einer Schreibtischlampe mit USB Buchse zur Stromversorgung, also 5V. Keine Angst, ich möchte die nicht am Laptop betreiben, eher an einem Handy-Ladegerät, also so um die 2A Strom würden zur Verfügung stehen. Ich denke aber nicht dass ich die brauchen werde.
So, nun einige Fragen, ich hoffe die sind nicht zu dämlich:

USB Buchse: Ich würde gerne eine USB C Buchse verbauen. Wie bekomme ich die mit meinem Handelsüblichen Lötkolben am Besten angeschlossen? Oder wäre es sinnvoll ein "Breakout Board" zu nehmen? Spricht da was dagegen? Vorteil wäre wohl, dass ich das auch mechanisch gut befestigen könnte?

Schalter: Da habe ich die Idee einen Kapazitiven Sensor (Touch) zu verbauen (muss aber auch nicht, falls zu kompliziert). Es gibt diese TTP223 Module, die auch via Lötbrücke als Schalter funktionieren, allerdings nur geringe Ströme vertragen. Also wäre wohl sowas wie ein Relais nötig. Hat schonmal jemand hier sowas gemacht? Gibt's passende Relais die auch klein bauen? (Ich hab relativ wenig Platz bei meinem Vorhaben)

LEDs: Dafür habe ich eine Fläche von ca. 15mm x 100mm zur Verfügung (Gerne auch deutlich weniger/ kürzer) und eine Tiefe von ca. 15mm für die Kühlung. Reicht ein Alu-Flachprofil hierzu aus? In der Länge kann das auch deutlich über die LED Fläche hinausragen (insgesamt meinetwegen 250mm).
Was meint Ihr sollte ich an Licht vorsehen? 200-300 Lumen? Farbtemperatur dachte ich an 3.000K. Oder besser 3.500 oder 4.000 für ein Arbeitslicht?
Ich scheue mich nicht vor ein bisschen Lötarbeit, also einzelne LEDs mit Vorwiderstand wären voll OK für mich. Wären z.B. 3 Stück von https://www.leds.de/cree-xp-g2-q2-smd-l ... 68438.html, Parallel an 5V mit Vorwiderstand denkbar?

Ich hoffe ich habe nichts vergessen? Wär Toll wenn jemand seinen fundierten Senf zu meinen Ideen geben könnte.

Ganz lieben Dank im Voraus schonmal,
Timo
Borax
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Di, 15.12.20, 23:32

Hallo Timo,
welcome on board!
mit USB Buchse zur Stromversorgung, also 5V.
Irgendein bestimmter Grund dafür? 5V ist für LEDs keine gut geeignete Spannung. Besser wäre ein zu den LEDs passendes Konstantstromnetzteil. Gute weiße LEDs brauchen meist etwas weniger als 3V Flussspannung. Die 'übrigen' 2V müsstest Du an einem Widerstand verbraten, was dann wieder den Kühlaufwand erhöht (mal abgesehen von der Stromverschwendung). Oder mit einem Step-Up Wandler (so was: https://www.amazon.de/dp/B089QHXF8K/ref ... B07ZPCZFR7 ) zuerst auf eine sinnvolle Spannung wandeln (z.B. etwa 12V). Aber warum dann nicht gleich ein passendes Netzteil nehmen?
Oder wäre es sinnvoll ein "Breakout Board" zu nehmen?
Das ist die einzige sinnvolle Möglichkeit. Sonst müsstest Du eine passende Platine selbst ätzen.
diese TTP223 Module
Kannst Du nehmen. Da kann man problemlos eine Mosfet nachschalten um damit beliebige Leistungen zu schalten.
200-300 Lumen ist recht wenig. Ich würde eher mind. 500 Lumen vorsehen.
LEDs: Dafür habe ich eine Fläche von ca. 15mm x 100mm zur Verfügung
Nicht gerade viel, aber ok. Da passen die 10x10mm Platinen ja gut drauf. Sagen wir mal 4 solche:
https://www.leds.de/nichia-nvsle21at-sm ... 65506.html mit etwa 300mA betrieben liefern die etwa 500 lm bei knapp 4W. Farbtemperatur ist reine Geschmackssache.
und eine Tiefe von ca. 15mm für die Kühlung
Das verstehe ich jetzt nicht so ganz... Wenn Du den Kühlkörper in ein Gehäuse 'einbaust' hat der (ohne Lüfter) nicht mehr viel Wirkung.
Da wäre jetzt eine Zeichnung hilfreich.
Reicht ein Alu-Flachprofil hierzu aus
Du meinst nur ein Blech? Das reicht nicht.
Sagen wir mal Du schneidest von diesem Kühlkörper https://www.reichelt.de/kuehlkoerper-50 ... 27986.html ein 15x100 mm Stück ab. Das hätte dann etwa 10K/W Kühlleistung. Das reicht um die 4W weg zu kühlen. Gilt aber auch nur, wenn die Kühlrippen senkrecht frei in der Luft montiert sind. Schon bei waagrechter Montage reduziert sich die Kühlleistung auf ca. 70% was auch noch reicht, aber weniger sollte es nicht sein.
bademeisterpaul
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Mi, 16.12.20, 13:00

Danke schonmal für die schnelle Antwort.

Zu den Rückfragen:

5V, weil ich das einfach gerne mal probieren möchte, USB Ladegeräte überall verfügbar sind, ich auch mal eine Powerbank nutzen kann, etc.... Außerdem werde ich in der Lampe wenig Platz für ein Konstantstromnetzteil haben.
Ich wills halt einfach mal bastenl;-)
Ja, effizient ist es nicht besonders, aber ich das ist auch nicht der Fokus in dem Fall.
diese TTP223 Module
Kannst Du nehmen. Da kann man problemlos eine Mosfet nachschalten um damit beliebige Leistungen zu schalten.
200-300 Lumen ist recht wenig. Ich würde eher mind. 500 Lumen vorsehen.
Und jetzt fängts schon an mit meinen mangelnden Elektronikkenntnissen. Was genau macht ein MOSFET und wie schaut eine Schaltung damit aus? Ein Kontakt an +5V, einer an den TTP223 Schaltausgang und einer zu den LEDs mit Vorwiderständen und das wars?
20201216_124455.JPG
20201216_124455.JPG (4.32 KiB) 4863 mal betrachtet
LEDs: Dafür habe ich eine Fläche von ca. 15mm x 100mm zur Verfügung
Nicht gerade viel, aber ok. Da passen die 10x10mm Platinen ja gut drauf. Sagen wir mal 4 solche:
https://www.leds.de/nichia-nvsle21at-sm ... 65506.html mit etwa 300mA betrieben liefern die etwa 500 lm bei knapp 4W. Farbtemperatur ist reine Geschmackssache.
Was ist der Vorteil vier der LES mit 300mA zu betreiben, gegenüber z.B. zwei mit den nominalen 700mA (oder auch 600mA)?

Zur Kühlung:
Die LEDs kommen in ein Aluminiumrohr mit ca. 20mm Innendurchmesser, wo sie durch eine Ausfräsung raus leuchten sollen. Ich könnte ja z.b. ein Alu Profil(Träger der LEDS) mit diesem Rohr mit Wärmeleitpaste thermisch verbinden und dann das Rohr aus Kühlkörper mit nutzen. Ich hab das mal aufgekritzelt, ich hoffe man kanns erkennen?
DSC_1071.JPG
DSC_1071.JPG (5.87 KiB) 4863 mal betrachtet
Den Wärmeverlust an den Widerständen könnte ich ja ggf auch an einem Anderen Ort abführen? Müssen z.B. solchehttps://www.conrad.de/de/p/hochlast-wid ... 84540.html Widerstände gekühlt werden?

Schöne Grüße,
Timo
Borax
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Mi, 16.12.20, 16:56

Was ist der Vorteil vier der LES mit 300mA zu betreiben, gegenüber z.B. zwei mit den nominalen 700mA (oder auch 600mA)?
Leichtere Kühlung. Bei niedrigerem Strom sind die LEDs effizienter (also mehr Lumen/Watt) und die Wärme ist besser verteilt.
Was genau macht ein MOSFET und wie schaut eine Schaltung damit aus? Ein Kontakt an +5V, einer an den TTP223 Schaltausgang und einer zu den LEDs mit Vorwiderständen und das wars?
Mehr oder weniger ja. Zwischen TTP223 Schaltausgang und Mosfet Eingang (GATE) sollte noch ein Vorwiderstand (z.B. 1KOhm). Geeignet wäre ein P-Mosfet z.B.: https://www.conrad.de/de/p/infineon-tec ... 62537.html Den TTP223 müsstest Du dann so jumpern (per Lötbrücken), dass er im ausgeschalteten Zustand am Ausgang High ist (also Active Low)
Ich könnte ja z.b. ein Alu Profil(Träger der LEDS) mit diesem Rohr mit Wärmeleitpaste thermisch verbinden und dann das Rohr aus Kühlkörper mit nutzen
Prinzipiell gut, aber ich glaube es wird schwierig mit Wärmeleitpaste eine halbwegs brauchbare Wärmeübertragung hinzukriegen. Mit Einlöten wäre das was anderes.
Müssen z.B. solche Widerstände gekühlt werden?
Nicht zwingend. Aber sie werden auch sehr warm.
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