Projekt (High-Power)LED-Leuchte fürs Aquarium

[icey]

Erstmal ein freundliches Hallo an alle.
Ich heiße Tina, bin komplett neu hier und hoffe auf ein paar gute Tipps von Profis.

Ich möchte mir gern eine LED-Beleuchtung für mein neues Aquarium bauen.
Dazu hätte ich ein paar Fragen zu der richtigen Dimensionierung der Bauteile.

Ich habe mir bisher folgende High-Power-LEDs geholt:
3 x CREE-XP-G2-S2-auf-Star-Platine
10 x CREE-XP-G-R5-auf-Star-Platine
3 x CREE-XP-G-R2-auf-Star-Platine
2 x CREE-XT-E-Emitter-royal-blau-auf-Star-Platine

Diese möchte ich auf einem ca. 38cm langen und ca. 15cm breiten Kühlkörper unterbringen. (schwarz eloxiert)

Alle LEDs (bis auf die royal-blue) sollen gleichzeitig leuchten und auch dimmbar sein.

Die erste Frage die ich mir stelle ist die der Stromstärke...
Alle brauchen einen min. Strom von 350mA und vertragen einen max. Strom von 1,5A.
Alles über 700mA wird wohl zu warm und mindert die Lebensdauer zu stark, also iwas zwischen 350mA und 700mA?
Das Becken ist übrigens 38cm x 38cm lang/breit und 43 cm hoch. Es fasst 60l.
Da ich noch nie solch eine LED gesehen habe, kann ich die Helligkeit schlecht einschätzen... Dachte mir nur, lieber ein paar mehr, und die dann dimmen, falls es doch zu hell sein sollte.

Die royal-blue LEDs sollen später so angesteuert werden, dass sie kurz vorm Ausschalten der Hauptbeleuchtung angehen (die Hauptbeleuchtung dann schaltet sich dann aus) und sich über einen bestimmten Zeitraum immer weiter dimmen, bis auch sie erlöschen. Das würde ich später mit einem Microcontroller versuchen.

Zur Dimensionierung des Netzteils bzw. der Konstantstromquellen müsste ich mich ja erstmal für einen Strom entscheiden, mit dem ich die LEDs betreiben möchte...
Hoffe auf gute Tipps/Erfahrungen der Profis hier.

Besten dank und liebe Grüße

[suntreff]

Hallo Tina,
ich habe für das Aquarium meiner Frau schon vor über vier Jahren umgebaut.
Somit etwas Erfahrung.
Mittlerweile sind auch schon einige Betriebsstunden aufgelaufen.
Es hat 300 Liter und ich habe ein 1,2 m langes (!) und 40cm breites Profil genommen um es auch von oben zu bedecken.
Thermisch bei 2x Cree MC-E, 6x Cree bei 700 mA sehr solide ausgelegt.
Die Cree MC-E war damals das Beste um gute 700 Lumen auf den Punkt zu produzieren.
Ist heute aber Schnee von gestern und ging auch schon eine vor kurzem kaputt. Ein Chip von vier defekt.
Für 60 Liter würde ich drei von denen nehmen:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html
Das reicht dick und bietet eine topp Effizienz.
Diese KSQ zum Betrieb
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -LEDs.html

[icey]

Hallo Suntreff,

danke für die Antwort.
Habe mir aber schon die oben genannten LEDs gekauft und möchte diese nun auch gern verwenden.
Da du also weitaus weniger empfiehlst als ich habe, sollte eine Bestromung mit 400mA mehr als ausreichen?

Liebe Grüße

[Liasis]

Hi Tina
Ich bin auch noch ein absoluter Neuling, was LED betrifft und baue in Kürze auch zwei neue grössere Aquarienbeleuchtungen. Mich dünkt Deine LED-Auswahl auch etwas viel an Licht. Ich habe mal ungefähr nachgerechnet und komme gesamthaft auf ca. 2200 Lumen, bei 350 mA (ohne die blauen LED). Ist schon recht deftig, für so ein kleines Becken. Ich würde jeweils mit 350mA fahren, egal ob Du nun alle LED verwendest oder nicht. Ich hätte eher etwas Bedenken, was die Kühlung betrifft. Also ob Dein Aluprofil ausreicht.
Gruss Daniel

[Borax]

Hallo Tina,
welcome on board!

Zunächst ein Hinweis: Dieses Forum gehört der Fa. Lumitronix. Die sehen Links zur Konkurenz (mit mehr oder weniger dem gleichen Angebot) nicht gerne. Daher bitte die Links löschen und nur die Namen der LEDs lassen. Die gleichen gibt es hier im Lumitronix-Shop: http://www.leds.de/ auch.

Insgesamt sind es ja 16 weiße LEDs, die je nach Strom etwa 16-30W brauchen/leisten. Den genauen Aufbau des Kühlkörpers kennen wir bisher nicht, aber wenn es ein typischen Strang-Kühlkörper ist (so ähnlich wie dieser hier: http://www.reichelt.de/Profilkuehlkoerp ... nr=V+7495E ) dann sollte die Größe von 38cm x 15cm locker reichen um eine Kühlleistung von rund 0.25K/W zu ermöglichen (wenn der Kühlkörper nicht in eine Gehäuse eingebaut wird). Das reicht für eine LED-Leistung von mehr als 50W. Wäre also mehr als ausreichend. Wenn es dagegen nur ein Blech ist, sieht die Sache anders aus...
Wegen der Versorgung... Eine sehr variable KSQ wäre die LCM-Serie von Meanwell: http://www.reichelt.de/MW-LCM-40/3/inde ... RCH=LCM-40 (Strom wählbar von 350mA/500mA/600mA/700mA, dimmbar mit PWM oder 1-10V Steuerspannung). Weil aber sowohl weiße als auch blaue LEDs unabhängig voneinander laufen sollen, ist es ggf. doch günstiger ein 48V Netzteil mit nachgeschalteten KSQs zu verwenden. Damit kannst Du die weißen LEDs und die blauen LEDs versorgen und mit einem DC/DC Spannungswandler auch noch den µC.
Beispiel:
48-54V Netzteil: http://www.elpro.org/shop/shop.php?q=PS ... 00,8A%20G3
KSQ: http://www.elpro.org/shop/shop.php?p=LDD-350H (die gibt es auch mit 500mA oder 600mA oder 700mA als LDD-XXXH)
hiervon brauchst Du dann zwei Stück - einmal für die weißen und ein Mal für die blauen LEDs. Die dürfen auch unterschiedliche Ströme haben.
Dimmbar per PWM (das macht der µC oder ein Standard-PWM Dimmer)
Um den µC zu versorgen kannst Du einen solchen Wandler nehmen: http://www.elpro.org/shop/shop.php?q=DC ... 5V%20500mA
Vorteil wäre, dass Du nur ein einziges Netzteil brauchst.

[suntreff]

Hallo Tina, ich hatte davon auch keinen Plan und habe gelesen dass 1000 Lumen pro 100 Liter Wasser so ein Richtwert ist.
Macht also bei uns 3000 Lumen. Das ist recht hell. Ich dachte zuerst es sind 600 Liter. Bei der Verwendung aller LED's ist der Kühlkörper zu klein

[icey]

Hallo Daniel,

ja stimmt, das wären bei 350mA ca. 36 Lumen pro Liter also wohl ausreichend.



Hallo Borax,

dankeschön und sorry wegen den Links, das wusste ich nicht. Sind jetzt weg.
Der Kühlkörper wird wohl der SK 601.
Da ich diesen bei http://www.leds.de nicht gefunden habe, linke ich ihn einfach mal... Hoffe das ist okay.
(http://www.fischerelektronik.de/web_fis ... ndex.xhtml)
Der KK wird mit den Kühlrippen (ich nenne sie mal so) nach oben auf einem Acrylglasrahmen befestigt.

Ich denke mal dass ich die Variante mit den einzelnen KSQs und dem Netzteil nehme.
Scheint nicht nur günstiger, sondern auch mehr variabel.

Ich habe mal irgendwo gelesen dass man diese High Power LEDs nicht alle in (einer) Reihe betrieben sollte, sondern z.b. 3 Stück in Reihe an einer KSQ, 3 Stück in Reihe an einer anderen KSQ usw...
Da du mir zwei KSQs(einmal für weiß, einmal für blau) empfohlen hast, nehme ich also an dass das egal/quatsch ist?

Ich hätte noch eine Frage zu der von dir genannten KSQ, und zwar steht dort:
" integrierter PWM und Remote ON/OFF-Kontroller "
PWM zum dimmen ist mir klar, aber was ist mit dem Remote On/Off gemeint?
Dass die KSQ mit einem externen Signal entweder durchschaltet oder sperrt?

Das mit dem Microcontroller kommt erst später, da muss ich mich auch erst wieder mit der Programmierung beschäftigen.
Jetzt ist erstmal die reine Leuchte dran, dazu das neue Aquarium einrichten und dazu informieren etc., der Semestertart... da hab ich erstmal Beschäftigung.
Wäre nur wichtig dass das ganze "erweiterbar" ist, und das ist es ja?



Hallo Suntreff,
es kommt wohl auch drauf an was man damit machen möchte... Beim Aquascaping sehe ich einige, die bis zu 50 Lumen pro Liter hoch gehen,
was ja allein bei 60l schon ganze 3000 Lumen sind.
Also ich denke dass ich mit ca. 36 Lumen pro Liter dann schon recht gut bedient bin. Zur Not kann ja noch gedimmt werden.



Herzlichen dank an alle

[suntreff]

Hallo Tina, ich kannte Aquascaping noch nicht.
Wieder was gelernt:-)
Ne, meine Frau ist die Fischtante bei uns.
Ich habe genau das geplant was gefragt war.
Und das passt.
Bei 36 lm/L sind es bei 60 Liter gute 2.100 km.
Scheint mir immer noch genug zu sein aber wie gesagt kenne ich mich mit Aquarien eh nicht aus.

[Borax]

sorry wegen den Links, das wusste ich nicht. Sind jetzt weg.

Auch Danke. Ich bin zwar kein Lumitronix Mitarbeiter, aber wir wollen ja unseren Gastgeber nicht verärgern

Der Kühlkörper SK 601 (in diesem Fall ist verlinken völlig ok) ist mit seinen 9mm recht dünn. Grob gerechnet hat er pro 15cm etwa 2.5K/W. Bei Deinen 38cm also etwa 1,2K/W.

Der KK wird mit den Kühlrippen (ich nenne sie mal so) nach oben auf einem Acrylglasrahmen befestigt.

In diesem Fall kann man mit rund 70% der Nennkühlleistung rechnen (siehe: download/file.php?id=21489 )
Macht wieder 1.8K/W. Bei sagen wir mal 16W (alle 16 LEDs bei 350mA ungedimmt) ergibt das rund 30°C über Umgebungstemperatur. Bei 30°C Umgebungstemperatur wird der KK dann maximal 60°C warm. Das ist schon warm, aber völlig ok.

Da du mir zwei KSQs(einmal für weiß, einmal für blau) empfohlen hast, nehme ich also an dass das egal/quatsch ist?

Ja. Ist Quatsch. Sonst wären ja kommerzielle KSQs (wie z.B. das LCM-40) mit 100V oder mehr (da kann man über 30 LEDs in einer Reihe dran betreiben) völlig sinnlos...

Dass die KSQ mit einem externen Signal entweder durchschaltet oder sperrt?

Ja genau. Wenn der Pin (ist der gleiche wie der PWM-Pin) nicht beschaltet wird, dann stellt die KSQ den Standard-Strom zur Verfügung.

Wäre nur wichtig dass das ganze "erweiterbar" ist, und das ist es ja?

Ja. Wenn Du das willst, kannst Du auch später die 16 LEDs doch noch an zwei KSQs betreiben und unabhängig voneinander dimmen (nur eine neue Verkabelung wäre nötig). Z.B. für 'Gewittersimulation' oder noch ein paar farbige LEDs an einer eigenen KSQ zur Sonnenaufgangssimulation... per µC ist das alles kein großes Problem. Hilfe bekommst Du dabei gerne (auch bzgl. Programmierung), aber bauen musst Du selbst

[icey]

Hey und vielen dank für deine Mühe Borax!

Um sicher zu gehen würde ich das ganze gern nochmal zusammenfassen, und zwar:

Vorhanden:
3 x CREE-XP-G2-S2-auf-Star-Platine
10 x CREE-XP-G-R5-auf-Star-Platine
3 x CREE-XP-G-R2-auf-Star-Platine
2 x CREE-XT-E-Emitter-royal-blau-auf-Star-Platine

Verbaut werden die 16 weißen LEDs in Reihe. An einer, der oben genannten, KSQ (LDD-350H).
Die 2 blauen kommen an eine zweite KSQ.

Die beiden KSQs kommen dann Parallel an das Netzteil.
Die LEDs benötigen laut Datenblatt bei 350mA so ziemlich genau 3V Spannung, also eine maximale Leistung von 18 * 3V * 350mA = 18,9W.
Beim Netzteil steht "23 bis 38 Watt"... Also muss der Verbraucher mindestens 23 Watt verbrauchen? Ich kenne es nur, dass die obere Grenze entscheidend ist?
Als maximale Spannung, wenn die 16 weißen in Reihe und die 2 blauen dazu parallel in Reihe betrieben werden, bräuchte ich mindestens 16 * 3V = 48V?
Dazu kommen doch sicherlich hier und da ein paar Volt verlust(zb an den KSQ), sodass ein 48V Netzteil für 48V Verbraucher nicht optimal ist, oder?

Kann ich nicht die 16 weißen LEDs an 2 oder 3 KSQs parallel betreiben, sodass bei 3 KSQs 2 x 5 LEDs und 1 x 6 LEDs betrieben werden?
Dann wäre es eine maximale Spannung von 6 x 3V = 18V mit ein wenig "Reserve".
Dann könnte ich doch das 24V Netzteil nehmen, oder nicht? (zb. das PSAIG 24V 1,5A G3)
Das hätte ebenfalls genug max. Leistung, und der Strom müsste ca. 1,4 A betragen, oder denke ich da gerade falsch? Wenn 4 KSQs (3 weiße, 1 blaue) parallel wären,
bräuchten diese 4 x 350mA = 1,4A?

Oh man, ich Frage dir Löcher in den Bauch, tut mir leid.

Grüße

[Borax]

Beim Netzteil steht "23 bis 38 Watt"

Nein. Nicht beim Netzteil sondern bei der Gruppe von Netzteilen. Das PSAIG 3,3V 7A hat eben rund 23W, das PSAIG 48V 0,8A dagegen 38W. Das sind jeweils Maximalwerte. Das PSAIG 48V 0,8A kann auf bis zu 54V angepasst werden. Das reicht leicht um bei rund 48V für die LEDs (wahrscheinlich brauchen sie sowieso etwas weniger) noch 3-4V Dropspannung für die KSQ zu haben.

Kann ich nicht die 16 weißen LEDs an 2 oder 3 KSQs parallel betreiben, sodass bei 3 KSQs 2 x 5 LEDs und 1 x 6 LEDs betrieben werden? Dann wäre es eine maximale Spannung von 6 x 3V = 18V mit ein wenig "Reserve".

Kannst Du auch. Wenn Dir das aus irgendwelchen Gründen lieber ist
Dafür reicht dann in der Tat ein 24V Netzteil (z.B. das PSAIG 24V 1,5A G3).

Wenn 4 KSQs (3 weiße, 1 blaue) parallel wären, bräuchten diese 4 x 350mA = 1,4A?

Ein Eck weniger. Da es sich um Schalt-KSQs handelt, brauchen sie max. etwa 320mA wenn die Differenz zwischen Eingangsspannung (was hier beim 24V Netzgerät ja eben 24V wären) und Ausgangsspannung (sind bei Dir max. 18V) nur genau der Drop-Spannung von 3V entspricht. Bei einer Differenz von 6V sind es mit Sicherheit schon weniger als 300mA pro KSQ.

[icey]

So, hallo Borax.

Muss jetzt erstmal eine weile auf den KK warten, bis das ganze endlich starten kann.
Habe mich jetzt für ein Netzteil (http://www.reichelt.de/MW-LPV-60-24/3// ... OFFSET=16&) mit den 500er LDD KSQs entschieden.
Und falls mir das zu hell sein sollte, wechsle ich die einfach mit den 350ern, die sind ja nicht so teuer und werden ja auch nicht schlecht.

Und später, wenn ich zeit finde, werde ich die ganze Microcontroller Geschichte in Angriff nehmen.

Ein ganz großes DANKE für deine tolle Beratung.

Natürlich auch an alle anderen.

LG

[suntreff]

Natürlich freuen sich alle darüber dann mal Bilder zu sehen

[Borax]

Vorsicht: Mit den 500er LDD KSQs könnte der Kühlkörper überfordert sein... Dafür würde ich dann doch besser einen stärkeren nehmen.
Z.B. den hier: http://www.fischerelektronik.de/web_fis ... ndex.xhtml

[icey]

Das wäre natürlich ziemlich blöd...
Oder dass ich erst die 350er nehme und fühle/messe, wie heiß der KK wird?

Einen anderen KK möchte ich eigentlich ungern verwenden, weil meine Leuchte auf einem Cube "stehen" wird und es mir auch auf die Optik ankommt.
Der SK 601 deswegen, da er nicht zu hoch ist, einen flachen Rand und in etwa die gewünschte Breite besitzt.

[Borax]

...da er nicht zu hoch ist...

Genau das ist das Problem. Drum ist auch die Kühlleistung nicht so besonders groß.

Oder dass ich erst die 350er nehme und fühle/messe, wie heiß der KK wird?

Sicherer wäre das. Du willst ja bestimmt auch eine lange Lebensdauer der LEDs. Außerdem fände ich es irgendwie sehr unpassend, wenn der KK am Aquarium schon unangenehm warm wird (also > 60°C).

[icey]

Dann werd ich das erstmal mit weniger probieren.

Habe aber leider immer noch kein Angebot von Fischer bekommen... das verzögert alles.

Melde mich dann nochmal wenns ernst wird.