LED vs Strom vs Spannung?

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Moderator: T.Hoffmann

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tom22
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Di, 12.03.13, 16:50

Hallo!

Ich bräuchte dringend Eure Hilfe.

Ich habe mir für mein Aquarium mehrere Led Lampen gebastelt.
Die Leds und KSQ habe ich bei Satisled bestellt zb. http://www.satisled.com/waterproof-driv ... _p756.html und http://www.satisled.com/3w-high-power-l ... p1110.html
Da man die Leds zwecks längerer Lebensdauer nicht mit max Leistung betreiben soll, habe ich zb. bei der verlinkten KSQ 14 Leds angeschlossen.
Meine Überlegung: Strom 0,650A bleibt gleich die max 45Volt teilen sich auf die Leds bei Serienschaltung auf = 3,21 Volt pro Led wären dann x 0,650A = 2,08 Watt pro Led. Die Gesamtleistung der KSQ bliebe gleich nur die Einzellleistung der leds hätte ich so auf mehrere aufgeteilt = weniger Wärmeentwicklung längere Lebensdauer.
So und nun zu meinem Problem: Heute habe ich ein Energiekostenmessgerät angeschlossen (Voltcraft Energy Check 3000)
Das zeigt mir bei 14 Leds 22 Watt Verbrauch und bei 12 Leds 31 Watt.
Strommessung hat ergeben das der Konstantstrom bei 14 Leds auf ca. 0,480A abfällt.
Die Leuchtstärke der Leds bleibt aber optisch ident, ich habe sogar Vergleichsfotos gemacht und kann keinen Unterschied erkennen.
Ich muß noch bei meinen größeren leuchten je 23 Leds genau nachmessen, da habe ich ca. 28 Watt gemessen bei einer 51Watt KSQ.
Leuchten die Leds immer gleich egal welchen Strom ich habe oder warum kenne ich keinen Unterschied?

lG Tom
Borax
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Di, 12.03.13, 17:36

Hollo Tom,
welcome on board!
die max 45Volt teilen sich auf die Leds bei Serienschaltung auf
Ja. Genau das ist auch das Problem. Weil die Strom/Spannungs- Kennlinie bei LEDs ja nicht linear ist, 'ziehen' LEDs bei geringfügig geringer Spannung wesentlich weniger Strom. Daher bekommen die LEDs jetzt wesentlich weniger Strom.
Strom 0,650A bleibt gleich
Wie sollte er das? Damit der Strom gleich bleibt, müsste die Spannung entsprechen steigen...
Strommessung hat ergeben das der Konstantstrom bei 14 Leds auf ca. 0,480A abfällt.
Eben (siehe oben)
Die Leuchtstärke der Leds bleibt aber optisch ident,
Aber wahrscheinlich nur, wenn Du direkt rein schaust. Real ist die Leuchtstärke deutlich geringer.
warum kenne ich keinen Unterschied?
Weil das Auge auch nicht gerade linear ist. Wenn Du mit einem Luxmeter nachmessen würdest, dann könntest Du den Unterschied direkt 'sehen'
tom22
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Di, 12.03.13, 18:01

Hallo!
Danke für deine schnelle Antwort.

Ich dachte das die KSQ den Strom eben "konstant" hält...heißt ja auch so.

Aber wahrscheinlich um den Strom konstant zu halten erhöht die KSQ die Spannung, geht das nicht mehr sinkt auch der Strom....
stimmt das so?

Kann ich die KSQ überhaupt so betreiben (mit 14 Leds)?

lG Tom
tom22
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Di, 12.03.13, 18:10

Hallo!
Noch eine Frage ;)
Die von mir verwendeten Leds werden mit 3 Watt angegeben mit einem max Vorwärtsstrom von 0,750A und 3,2-3,7 Volt
Wie kommt man denn da auf die 3Watt? Da müsste ich ja 4 Volt anlegen?!
Bzw. wieviel % der Leistung einer Led (bei Entsprechender Kühlung) wird für lange Lebensdauer empfohlen?

Und wenn ich ein anderes KSQ für 10-18 Led verwende erreiche ich auch nur ca. 34 watt = 2,42 Watt pro Led also auch keine 3 watt!

lG Tom
Borax
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Di, 12.03.13, 19:38

Aber wahrscheinlich um den Strom konstant zu halten erhöht die KSQ die Spannung, geht das nicht mehr sinkt auch der Strom....stimmt das so?
Genau :)
Kann ich die KSQ überhaupt so betreiben (mit 14 Leds)?
Jain. Meist sinkt die Effizienz bei 'Überlastung' der KSQ ab. Ideal sind meist 80-90% der 'typischen' Maximalspannung (also nicht die Leerlaufspannung - die ist noch höher). CRI hat das bei der EagleRise KSQ mal recht genau vermessen:
viewtopic.php?f=24&t=7152&p=100077
Ich glaube nicht das es der KSQ schadet (den LEDs sowieso nicht), wenn Du 14 LEDs daran betreibst, aber wie gesagt, die Effizienz ist weniger gut als bei einer 'gleichartigen' KSQ die z.B. für 350mA spezifiziert ist und bei 80-90% 'Auslastung' betrieben wird.
Die von mir verwendeten Leds werden mit 3 Watt angegeben
Das ist nur ein 'Pseudorichtwert'. Üblicherweise werden LEDs mit typischem Betriebsstrom von 350mA als 1W LEDs bezeichnet und LEDs mit typischem Betriebsstrom von 0.7A bis 1A als 3W LEDs. Bei manchen neuen LEDs mit einer Flussspannung von nur 2.8V bei 700mA ist das natürlich 'Käse' weil real sind das nicht mal 2W...
Wegen der Lebensdauer...
Zu empfehlen ist, dass die Junction-Temperatur (also die Temperatur im inneren der LED) unter 90° bleibt. Ob Du das mit einer besonders guten Kühlung erreichst oder mit niedrigerem Betriebsstrom ist fast egal. Als 'Daumenwert' kann man sagen, dass bei passender Kühlung (die leider von ziemlich vielen Faktoren abhängt) und Betrieb beim sogenannten typischen Strom (siehe Datenblatt der LEDs) auch eine hohe Lebensdauer (>50000h) erreicht wird.
Siehe z.B. auch hier: viewtopic.php?f=34&t=16414
tom22
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Di, 12.03.13, 20:47

Hallo!
Danke dir, jetzt kenne ich mich schon besser aus :wink:

lG Tom
tom22
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Mi, 13.03.13, 20:01

Hi!
Jetzt sind noch 2 fragen aufgetaucht :wink:

1.Innerhalb 2 Tagen sind bei mir bei den Leds 3x50W bei 2 (alten)Schaltuhren die Kontakte "kleben" geblieben.
Haben die KSQs so einen hohen Einschaltstrom?

2.Und wie heiß soll/darf der Kühlkörper werden damit die Leds keinen Schaden nehmen (in Bezug auf Lebensdauer)?
Mein Kühlkörper wird nach mehreren Stunden 38°C warm (neben der led gemessen)

lG Tom
Baika
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Mi, 13.03.13, 20:08

Hallo Tom,

kannst Du mal ein paar Fotos Deiner Aquarienbeleuchtung hier einstellen?
tom22
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Mi, 13.03.13, 20:42

Hallo Baika!

Bin noch nicht ganz fertig muß noch was löten, mal schauen wann ich fertig bin und obs funkt :wink:

lG Tom
Borax
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Mi, 13.03.13, 23:33

Haben die KSQs so einen hohen Einschaltstrom?
Ja. Haben sie. Du kannst NTCs davor setzen. Das hilft, verbrät aber auch eine gewisse Menge Strom. Abhilfe gibt es auch da, mit einer 'aktiven' Schaltung die den NTC nach einiger Zeit per Relais überbrückt. Oder Solid-State Relais. Aber auch die verbraten ein wenig mehr Strom als mechanische Relais.
Und wie heiß soll/darf der Kühlkörper werden damit die Leds keinen Schaden nehmen (in Bezug auf Lebensdauer)?
Mein Kühlkörper wird nach mehreren Stunden 38°C warm (neben der led gemessen)
Das ist leider noch kein 'sauberes' Kriterium. Wie weiter oben schon gesagt, kommt es auf die Junction-Temperatur an. Die kann man nur indirekt messen (ist leider nicht ganz trivial siehe: viewtopic.php?f=31&t=12079 )
Wenn der Wärmeübergang schlecht ist, dann ist der Kühlkörper (auch nach mehreren Stunden) relativ kühl, aber die LED intern 'kocht' schon. Bei einem guten Wärmeübergang wären 38°C schon ein sehr guter Wert (=> Lebensdauer sollte > 50000h sein).
tom22
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Do, 14.03.13, 19:02

Hallo!

Vielen Dank für Eure Hilfe.
lG Tom
LED-cribber
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So, 23.02.14, 12:09

Hallo allerseits,

ich wollte einen eigenen Beitrag schreiben, weiss aber nicht wie es geht. Daher die Antwort zu diesem Beitrag....
Ich bastele einen Modelflughafen zur Zeit mit meinem Sohn. Für die Landebahn benutze ich gelb, rot, und grüne LEDs. Weisse sollen demnächst hinzukommen. Die sind alle 3mm. Die werden mit einem Netzteil betrieben und das Teil ist auf 3,5 V runter gedreht worden. Wir benutzen keine Vorwiderstände.

Jetzt meine Fragen da wir viel arbeit in die Anlage gesteckt haben und wir ein wenig unsicher sind, da wir gehört haben, dass, wenn man LEDs mit zu höher Spannung betreibt gehen sie kaputt. Vorweg - wir haben keine Ahnung von Elektronik. Volt sagt mir was, aber ansonsten keine Ahnung was Ma und soweite bedeuten...Außerdem ist meine Muttersprache nicht Deutsch, daher wäre ich auf ganz einfache Antworten dankbar:-)

1. Warum haben LED unterschiedliche Voltspannungen wenn die Farbe unterschiedlich ist?
2. Habe gehört, dass wenn man unterschiedliche LEDs (was die Spannung betrifft) mit 3,5V betreibt gehen sie kaputt. Aber wir haben ca. 40 LEDs in reihen gelötet (die Landebahn Lichte) und alles läuft wunderbar.Reihen für mich bedeutet ( 2 Drähte, plus und minus und dann mit verschieden Abständen hinter einander). Wieviel kann man noch anschliessen? Das Netzteil ca. 2.000 Ma...
3. Obwohl alles jetzt gut läuft gehen sie irgendwann kapput oder können die LEDs die 3,5 V aushalten?
4. Soll ich ein Vorwiderstand einbauen?
5. ich möchte weisse und blaue LEDs auch kaufen. Haben die 1,8mm Lichte andere Voltzahlen als die 3mm? Kann ich sie auch mit 3,5V betreiben? Was ist mit 5mm?

Ich hoffe, dass Sie mir helfen können. Vielen Dank im Voraus

LED-Cribber
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Sailor
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So, 23.02.14, 13:37

Zu 1: Das ist technisch bedingt, die LEDs sind unterschiedlich aufgebaut damit sie die gewünschte Farbe emittieren. Dabei emittieren weiße LEDs eigentlich blaues Licht, das erst durch spezielle Phosphorschichten in weiß umgewandelt wird.

Zu 2: Was Du gehört hast ist richtig. Die Spannungsangabe dient nur zur Bestimmung der durchschnittlichen Leistung und zur Berechnung eines (erforderlichen) Vorwiderstandes. Maßgeblich ist nur der Strom, der durch die LED fließt.

Bei vielen der kleinen LEDs mit 3 oder 5 mm ist der 20 mA, kann aber auch erheblich niedriger oder höher sein. Genaues sagt das zugehörige Datenblatt.

Zu 3: Das ist sicher, bei den LEDs mit kleiner Vorwärtsspannung wie den roten noch eher als bei den blauen oder weißen. Eigentlich ist es schon verwunderlich dass noch keine gestorben ist.

Zu 4: Unbedingt, und der berechnet sich aus Spannung in Volt geteilt durch den Strom in Ampere (20 mA sind 0,02 Ampere).

Zu 5: Der Durchmesser der Led sagt nichts über deren Daten aus. Die eigentliche Led (Chip) ist viel kleiner als das Gehäuse. Wenn Du mal eine gegen das Licht hälst kannst Du einen "Amboss" erkennen. Auf diesem sitzt die eigentliche LED.

Ein herzliches Willkommen im Forum!
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Mo, 24.02.14, 22:38

Hallo Sailor,

herzlichen Dank für die schnelle Antwort und Erklärungen sowieso das "willkommen heissen"!

Eine kleine Korrektur. Wir betrieben die Lichte mit 3 V und nicht 3,5 V wie in meiner ursprunglich Mail angegeben.

Zu 3. Gestern Abend hatten wir alle Lichte für die Landebahn angeschlossen (ca. 40 3mm LED, grün,gelb und rot). Nach ca. 10 Minuten sind die roten und gelben leider sehr schwach geworden. Wir haben die dann schnell vom Netz gezogen. Heute morgen haben wir sie ganz kurz wieder angeschlossen und sie waren wieder ganz hell. Es scheint so zu sein, dass nach ein Paar Minuten werden sie schwach (nicht mehr hell). Liegt dies daran, dass sie jetzt ein wening kapputt sind? Wie kann es sein, dass sie am nächsten Tag wieder hell werden, wenn sie kapputt sind? Kann ich nachträglich Vorwiderstände einbauen, um das Problem zu behen? Wenn ja, wo, wieviele und wie viele Ampere? Leider habe ich die Antwort zu Punkt 4 nicht verstanden. Wenn sie mir einfach sagen ,können was ich kaufen soll, gehe ich morgen los und kaufe sie..:-)

Übrigens die grünen funktioneren hervorragen. Liegt dies daran, dass sie eine höhrere Voltzahl abkönnen?

Im Voraus vielen Dank für die Hilfe. Sorry, wenn ich nicht alles sofort verstehe. Es liegt zum Teil an der Sprache und zum Teil daran, dass Deutsch nicht meine Muttersprache ist...
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Sailor
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Di, 25.02.14, 02:51

Zu 5 sieh Dir mal das Bild im 3. Beitrag hier an. Dort ist eine LED mit dem Gehäuse und den Beinchen dargestellt. Auf den Beinchen im Gehäuse ist eine kleine weiße Fläche, das ist die eigentliche LED, also das Bauteil, das Licht aussendet.

Welche Farbe dieses Licht hat hängt vom Aufbau dieses kleinen Bauteils ab.

Das gezeigte Gehäuse ist zwar typisch, es kann aber auch ganz anders aussehen, z.B wenn die LED stärker nach der Seite abstrahlen soll.

Außerdem ist es egal wie groß das Gehäuse ist. Das kleine Bauteil muss nur hineinpassen. Es kann also in einem kleinen Gehäuse eine LED mit den gleichen Werten stecken wie in einem großen Gehäuse. Das kann man nicht sehen, deshalb muss man die Werte in der Beschreibung oder dem Datenblatt lesen.

Blaue und grüne LEDs haben eine Spannung von etwa 3 Volt, rote und gelbe eine Spannung von etwa 2 Volt. Genau steht das im Datenblatt, das zu jeder LED gehört. Dort steht auch drin wie hoch der Strom durch die LED werden darf. Dieser Strom darf nicht über schritten werden. Ein Widerstand kann dafür sorgen, dass das so ist.

Zu den LEDs die dunkler geworden sind:

Sie haben bestimmt einen Schaden. Durch den zu hohen Strom sind sie zu heiß geworden. Trotzdem kann es sein, dass sie in Deiner Anlage noch eine Zeit lang leuchten.

Vor diese LEDs muss ein Widerstand. Den kann ich ausrechnen, wenn ich den Strom weiß, der durch die LEDs fließen darf.

Bei den anderen kann es sein, dass die Spannung der LEDs etwas höher ist als die des Netzteils. Dann geht es auch so, auch wenn es nicht gerade die beste Lösung ist.
LED-cribber
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Do, 27.02.14, 20:40

Noch ein mal herzlichen Dank für die Erklärungen.

Eine Sache muss ich erwähnen. Ich glaube wir haben eine parallel Schaltung und keine Reihenschaltung wie ursprunglich erwähnt. Ich weiss nicht, ob dies wichtig zu wissen ist....

Die LEDs, die wir auf der Anlage haben, haben wir von Conrad gekauft. Hier der Link dazu:

http://www.conrad.biz/ce/de/product/184 ... D?ref=list

Die gelben und grünen sind die gleichen glaube ich. Wenn Sie mir sagen könnten welche Widerstand, wieviele und wo genau sie sein sollten, wäre ich Ihnen sehr dankbar. Wie gesagt, ich glaube wir haben eine parallel Schaltung und keine Reihenschaltung....

Vielen Dank im Voraus!
PS: Kann es sein, dass, wenn mann eine parallel Schaltung hat, dass 3V einfach nicht aussreicht und deswegen werden die LED nach ca. 10 Minuten schawcher?
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