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Holger

nitroxatmer

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Freitag, 17. April 2015, 11:04

LED Praxis - Tipps zum LED-Leuchtenkauf

Hallo Leute,

aus gegebenem Anlass nochmal ein Paar Tipps zum Erkennen definitiv ungeeigneter LED-Leuchten.

1. Kriterium: Wärmeabfuhr
Der überwiegende Grund für frühzeitigen LED-Tod ist mangelnde Wärmeabfuhr.
Ein Leuchte ohne Kühlfläche ist also für den Dauerbetrieb wie wir ihn am AQ haben völlig ungeeignet.

Beispiel siehe Bild 1
Ein normales Leuchtband, welches aufzukleben geht.
Die flexible Leiterplatte ist ein schlechter Wärmeleiter und im Dauerbetrieb werden die LED's immens heiß, selbst wenn man das Band auf einen kühlenden Untergrund klebt. So nicht.

Bild 2
Eine wärmeleitende Platine führt die Wärme der LED optimal zum Kühlkörper ab. Perfekt.

2. Kriterium: Spannungs- bzw. Stromversorgung
Die einfachste (und somit billigste) Variante ist der Einsatz von Widerständen zu jeder LED.
Das bringt gleich 2 Nachteile:
A) die LEDs werden nicht optimal betrieben, speziell wenn die Betriebstemp. stark schwankt bzw. steigt
B) die Widerstände müssen ja die überschüssige Spannung von den LEDs fern halten. Dies tun sie, in dem sie die überschüssige Leistung in Wärme umwandeln. Somit führen in LED-Nähe platzierte Widerstände schon mal zu einer weiteren Erhöhung der LED-Temp., was ja schlecht ist. (Vom Verschwenden von Energie ganz abgesehen- denn so betriebene LEDs liegen in der Effizienz schnell mal unterhalb von T5-Röhren !!!)

siehe Bild 1

Die Widerstände sind die kleinen schwarzen/braunen Klötzchen neben den LED (weiße Klötzchen). So nicht.

Bild 2
Keine zu sehen. Perfekt.


3. Kriterium: LED-Typ
Wie geschrieben- die oberste Prämisse beim Dauerbetrieb von LEDs ist die Wärmeentwicklung an der LED zu minimieren.
Weil mit steigender Temperatur zum Einen die Lebensdauer und zum Anderen auch die Lichtleistung abnimmt.

Daher sollten mindestens 1W-LEDs zum Einsatz kommen, welche von der Bauart so wie auf Bild 3 ganz links zu sehen sind.
Die Anderen sind Typen mit höherer Leistung. Einen Sonderfall in der Bauart nehmen dabei die sogenannten CREE -LEDs (Bild 2) ein, welche eine kompaktere Bauform haben aber dennoch gekühlt sind.
(Allerdings bin ich von der Effizienz des Wärmeübergangs bei diesen nicht recht überzeugt- wegen verhältnissmäßig hoher Ausfallquote,
wobei das aber auch abhängig von der Verarbeitung sein kann.

Zumindest habe ich noch keine Cree-bestückte Lampe erlebt bei der man sich beim anfühlen der LED-Linse vorn nach ca. 1 Stunde Betrieb nicht die Fingerspitze verbrennt)
"einfache" LEDs leiten die Wärme mehr oder minder nur über die Lötstellen ab, was bei Dauerbetrieb und/oder kleinem Kühlkörper nicht ausreicht.


Bild 1: die LED wird nur über die Lötstellen gekühlt (auch wenn sie auf einer Wärmeleitplatine [i.d.R. Farbe weiß wie auf Bild 2] montiert ist)
Dies ist im Dauerbetrieb m.E. nicht ausreichend, die LED überhitzt selbst bei aktiver Kühlung.

4. Kriterium: mechanischer Aufbau / Wasser- bzw. Feuchteschutz
Hier kommt es auf die geplante Verwendung an:
über einem offenem Becken oder innerhalb einer Abdeckung.

offenes Becken: hier ist genügend Luft-Zirkulation, sodass auch passiv gekühlte Leuchten gut funktionieren.
Die Feuchtigkeit spielt keine so große Rolle, Spritzwasser sollte von den LEDs abgehalten werden

innerhalb Abdeckung: diese Leuchte muß Wasserdicht sein.

Häufig findet man auch kleinere LED-Module, welche mit einer Silikonmasse vergossen sind.
Soweit mir bekannt, gibt es von diesen Vergussmassen keine, welche für den Dauerhaften Kontakt mit Feuchtigkeit oder gar Meerwasser geeignet sind. Bislang werden alle nach ca. 1 Jahr trübe oder matt.

(Falls jemand in der Branche arbeitet: ich bin für jeden Hinweis, allerdings ausschließlich mit Angabe technischer Blätter dankbar)



Für weiterführende Informationen / Hintergründe verweise ich auf meine Arbeitsblätter zu LED-Theorie und -Praxis.


Beste Grüße
Holger
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  • DSC01228.JPG
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Dieser Beitrag wurde bereits 14 mal editiert, zuletzt von »Holger« (12. Juni 2015, 15:51)


Holger

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Freitag, 12. Juni 2015, 14:32

So,
jetzt ist es fertig (denke ich).
:bye:
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Freitag, 12. Juni 2015, 17:41

Mir ging neulich bei einem Beitrag von Ronny schon durch den Kopf wie günstig es für die Tiere wohl wirklich ist getaktete Lichtquellen zu benutzen. Da hier so von Widerständen abgeraten wird, ging mir das selbe durch den Kopf.

Gibt es diesbezüglich Erfahrungen/Untersuchungen ? Das Gewebe der Tiere muss ja dann quasi die Volle Leistung der Lampe absorbieren können. Wird das dadurch nicht gestresst ? Wäre es nicht besser wirklich die Leistung nicht durch den Takt zu regeln ?

Holger

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Freitag, 12. Juni 2015, 18:16

Jo Christian, das Thema habe ich auch schon länger in "Bearbeitung". :thinking:

Allerdings gibt es da nix an Material (zumindest hab ich nix gefunden) und so bleibt wohl nur die theoretische Betrachtung.

Die Frequenz mit der die KSQ schaltet stellt für meine Meinung kein Problem dar- i.d.R. sind das 30-50kHz.
Die LED verlöscht dabei niemals ganz, da ja der Strom über diesen Takt geregelt wird.
Und durch den Wellenschlag im Meer dürfte die Leuchtstärke der Sonne im Meer auch unstet sein (Kringeleffekt).

Anders sieht es mit dem dimmen der LEDs aus.
Da wird meist ein PWM-Signal verwendet, was zwar auch in einer Frequenz um die 20kHz liegt, aber die Helligkeitsänderung wird dabei nur durch unser träges Auge zu einem "gleichmäßigen" Effekt- an sich bleibt die LED mit geringer werdender Helligkeit halt länger pro Intervall aus aus. Und da wird es dann wieder interessant- das kann die Lebewesen schon beeinflussen...
Moderne dimmbare KSQs passen über den Wert der PWM aber intern den Strom der LEDs an, sodass diese stetig dunkler werden.
Nachteil: die Mindesthelligkeit liegt in diesem Falle merklich höher als bei direkt schaltender PWM.

BG
Holger
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Freitag, 12. Juni 2015, 20:20

Hallo Holger

Danke für deine Tipps zum LED Leuchten Kauf.
Dein Bild 2 hat leider auch seinen Nachteile. Denn dieses wird nur Aufgeschraubt und soll ohne Wärmeleitpaste die Wärme an den Kühlkörper ableiten. Diese musste ich nach 3 Jahren mit dem Ersatz dieser feststellen.
Leider sieht man diese vor einem Kauf aber nicht. :whistling:
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Salzige Grüsse
Henning


Holger

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Freitag, 12. Juni 2015, 22:21

Da hast Du Recht, Henning !

Der Anstoß zu dem Bericht war ja dazumal der "Stress" mit dem lustigen "Leuchtbalken" von Fa. xxxx

Und so gesehen ist mein Bericht leider nicht allumfassend -andererseits gibt es ja viele Schwachstellen.

Aber für den Ersten Blick sollte es doch vor dem gröbsten Reinfall schützen -hoffe ich :rolleyes:
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Freitag, 12. Juni 2015, 22:34

Aber für den Ersten Blick sollte es doch vor dem gröbsten Reinfall schützen -hoffe ich

Sollte es Holger

Wird es aber leider nicht.
Erhalte da zu viele Anfragen wo ich meinen Kommentar abgebe. Ja und wen man dann nachfragt was es gegeben hat, hätte man sich dies auch sparen können.
Die Firma xxxx wurde ja auch getestete. Ebenfalls müssen hier 3 durch einen Langzeittest, wen sie es dann auch Überstehen. Leider kann ich da nur sagen das diese Teilers sehr heiss sind und wie du schon schreibst nicht eine lange Lebensdauer haben werden, was mich nicht erstaunen würde.
Signatur von »Henning« ><((((º> <º)))) ><

Salzige Grüsse
Henning


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Samstag, 13. Juni 2015, 17:21

Wäre es nicht sinnvoll die PWM einfach zu "Sieben" ist zwar ohne Messungen im Gewebe von Korallen nur ein Teoretisches Problem aber nen Tiefpass nachzuschalten ist ja nun auch nicht die Heldentat oder ?

Holger

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Samstag, 13. Juni 2015, 18:35

einfach... nen Tiefpass nachzuschalten ist ja nun auch nicht die Heldentat oder ?
Sicherlich nicht - dann funktioniert das Ganze aber auch nicht mehr mit einer LED.
Denn dann würde man sie wieder direkt dimmen, was wegen der Spannung-/Strom-Kennlinie eben nicht bzw. nur sehr begrenzt geht.

Die Lösung liegt im cleveren Aufbau der Lampe :
Dämmerungübergang und Mondphasen "einfach" ohne PWM, dafür mit LEDs kleiner Leistung...

BG
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Samstag, 13. Juni 2015, 18:39

das diese Teilers sehr heiss sind
was auch auf den schlechten Wirkungsgrad hinweist- wegen der Widerstände an den LEDs.

Da ist man mit T5 Röhren dann sicher preiswerter.

Machst Du eigentlich auch eine Vergleichsrechnung Licht zu Watt ? Ja,oder ?!

BG
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Samstag, 13. Juni 2015, 19:11

ich bastel je deswegen grade was ^^
eine KSQ mit einem 0815 schaltregler
per PWM funktioniert das ganze schon seit jahren .. quasi
damals habe ich an die feedbackleitung mittels diode die PWM draufgegeben.


Prinzip der KSQ:
der schaltregler schaltet nun so lange ein bis über den messwiderstand die referenzspannung abfällt
dann wieder aus.
die spule ist nun "geladen" und gibt die energie an die LED ab
fällt die gemessene spannung wieder schaltet der regler wieder ein.
das macht der eben 30Khz bis 1-2Mhz je nach regler ...
da die spule die energie speichert und abgibt ist der Strom durch die LED nahezu konstant

die PWM zum steuern schaltet die LED nun mit langsamer frequenz an/aus ...
das ist evtl stress für die biologie ... ( these )

wenn man nun eine SPannung > der referenzspannung anlegt denkt der Regler das maximum ist erreicht und schaltet ab
( deswegen klappt das mit der PWM am feedback )



wenn man nun aber anstatt der PWM zum an/aus
eine zweite referenzspannung erzeugt und dem gemessen signal beimischt,
kann man sozusagen den strom direkt einstellen
und das ohne den messwiderstand zu ändern.

das hat den vorteil das die effizienz quasi hoch bleibt ..

Henning

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Samstag, 13. Juni 2015, 19:18

:hi: Holger
Machst Du eigentlich auch eine Vergleichsrechnung Licht zu Watt ? Ja,oder ?!

Da komme ich nicht ganz mit ?(
Du meinst PAR/Watt bei T5 und LED JA oder Nein.
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Salzige Grüsse
Henning


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Samstag, 13. Juni 2015, 21:15

PAR/Watt bei T5 und LED
das meine ich :rolleyes:
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Samstag, 13. Juni 2015, 21:22

hi saddevil,

was Du bastelst, gibt's ja schon:
Moderne dimmbare KSQs passen über den Wert der PWM aber intern den Strom der LEDs an, sodass diese stetig dunkler werden.
Nachteil: die Mindesthelligkeit liegt in diesem Falle merklich höher als bei direkt schaltender PWM.
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Samstag, 13. Juni 2015, 21:56

Nabend Holger
Da habe ich auch schon Messungen gemacht.
Aber einen direkten Vergleich wie viel Watt es bei einer T% für gleiche PAR-Werte braucht nicht.
Die Flächige Ausleuchtung lassen wir hier mal weg. Müsste man ja bei vielen LED Modulen als Negativ mit in den Vergleich einbeziehen. :wink:
Signatur von »Henning« ><((((º> <º)))) ><

Salzige Grüsse
Henning


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Samstag, 13. Juni 2015, 22:15

Das es etwas schon gibt ist kein Grund es nicht zu machen :)
Stell dir mal vor das hätte beim rad auch jedesmal jemand gesagt ;)

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Samstag, 13. Juni 2015, 22:50

was Du bastelst, gibt's ja schon:

Zitat von »Holger«
Moderne dimmbare KSQs passen über den Wert der PWM aber intern den Strom der LEDs an, sodass diese stetig dunkler werden.
Nachteil: die Mindesthelligkeit liegt in diesem Falle merklich höher als bei direkt schaltender PWM.

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ja ..
nur was wird bisher verwendet ?
Meanwell treiber , PT4115 ( bluwtwiled)

der einfachheit halber also doch PWM AN/AUS ohne die stromsteuerung
der witz an der bastelsache ... das kostet pro KSQ ~60ct an bauteilen


sehe gerade das die anvilex KSQ das kann
bzw der ZLDX1366 chip

der ist aber uch nich enfach mal so an einen µC geklemmt
wenn man einen standard arduino mit PWM da dranhängt hat man auch >=200% ausgangsstrom

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