100W Led Laterne

[Modellbauer]

Hatte da die Idee zur Led-Laterne, hier mal wie ich das gerne aufbauen möchte:

100W 3000mAh LEd, festgeschraubt an aktivem 12V CPU-Kühler +Wärmeleitpaste, Kabel mit 1x 1Ohm (10Watt) Widerstand zu 9x 3,7V 18650er Akkus (nehme jetzt mal 1200mAH an).

Ich hoffe das Ganze über einen Digispark + den hier empfohlenen Leistungs-MOSFET steuern zu können dazu soll dann noch die Temperaturmessung und die Berechnung der restlichen Batteriezeit kommen.

Das Ding sollte, wenn ich mich nicht verrechnet habe, allein mit den Akkus ohne berücksichtigung des Lüfters etwa 7,5h laufen.

Denkt ihr das geht sich so in dieser Weise aus oder habe ich hier Rechenfehler bei der Auswahl der nötigen Komponenten gemacht.

[Pali64]

Hallo Modellbauer,

Da du hier nicht alle Fakten geposted hast nehme ich diese nun mal aus Erfahrung an.
100W LED braucht 36V 3A. Nehme an das du um die Spannung zu erreichen die 9 Akku's nimmst.
Somit kumuliert sich die Spannung, nicht aber die Ampere. somit musst du deine Rechnung nochmals überprüfen den bei (nur) 1.2Ah die du da zur Verfügung hast, brennt deine LED etwa 20 Minuten.
Schaue die Daten nochmals an oder sind dies 12 Ah Akku und nicht 1.2 Ah Akkus würde vom Typ 18650 her auch eher passen ;)

Wobei du noch Verlustleistungen mit einbeziehen musst!
Weiter wenn du LED's im Freien betreibst, bedene das die Betriebspannung der LED mit Sinkender Temperatur ebenfalls sinkt,
das heißt im dümmsten Fall kann dir das LED ohne Konstantstromquelle eventuell abrauchen!

Habe da Erfahrung, denn meine Firma verbaut Täglich LED's von 50W ~ 1000W COB's

Nochmals zu deiner eigentlichen Frage:
so rein über den Daumen denke ich würde es bei meiner Annahme deiner Komponenten und geeigneter Konstantstromquelle ca. 5~6 Std brennen, da du die entstehende Abwärme bei einem 100W COB ebenfalls mit ca 750mAh aktiv abführen musst! (Standard CPU Kühler sind in der Regel zu Klein um ein 100W COB passiv zu kühlen)

PS: mein Avatarbild ist ein DC/DC Wandler der wir für 200W COB's verbauen

Gruß Pali64

[Modellbauer]

1)

eventuell abrauchen!
Abrauchen im Sinne von dauerhaft Schaden nehmen/kaputt gehen?

2) Ja da ist ein Fehler, es kommen beim neuberechnen etwa 60 min* dabei Raus... ein wenig zu wenig.
3)Die Kühlung sollte mit einem CPU-Kühler ja auch aktiv betrieben werden, kann das so reichen?


btw.:Dachte dran das Ganze für eine 10W Led zu berechen und mein Project erst mal etwas zu verkleinern, nun weiß ich nicht wie ich das hinbekomme wenn ich einen Widerstand vorschalte um meine 36,6V auf 12 runterzubringen, also um mich nicht zu verrechnen.
Und wo wir gerade dabei sind: ist so ein DC/DC-Wandler (habe noch einige aus China) in so einem Fall die bessere Variante als ein Widerstand?

*7000lm als Laterne, ob das mit einer Motorradbatterie 10h gehen könnte?

[Manf]

Ich habe da mal eine Frage, wenn es gestattet ist.
Bei einer Laterne kommt es ja meistens darauf an, das Licht gleichmäßig zu verteilen.
Eine andere Sache die man verteilen möchte ist die Abwärme.
Ist es dann nicht besser mehrere LED Module zu nehmen die dann auch in Richtung und Ort verteilt sind und bei denen man ggf. ohne aktive Kühlung auskommt?
Oder ist ein konzentriertes Modul wirklich effizienter?

[Pali64]

Hallo Modellbauer, Hallo Manf,


.......Sinne von dauerhaft Schaden nehmen/kaputt gehen?...
Ja LED,s sind Empfindlich auf Überlast, sie erhitzen Lokal sehr schnell bei zu hohen Strömen, da in COB's mehrere DIE's Parallel geschaltet sind, kann dann ein einzelner DIE "Hobs" gehen womit dann die ganze Kette ausfällt. Das hat dann zur Folge, das die Last auf die anderen Ketten verteilt wird und diese dann ebenfalls den "Geist" aufgeben.
COB's Egal ob 10W 5W oder 200W.... (in der Regel haben 10W COB's 3x3 DIE's)
Also gilt Prinzipiell, LED die aus mehr als einem DIE bestehen, nicht Ohne Konstantstromquelle zu betreiben, (ein Widerstand ist da nur Sinnvoll wen man sie so bei ca. 50% ihrer Leistung betreibt, und bei der Herstellung sparen will, wie bei billig LED-Lampen.die in Massen produziert werden ab und an mal der Fall ist)


.......aktiv betrieben werden, kann das so reichen?....

Man rechnet mit ca. 20% der eingespeisten Leistung der LED COB's als Abwärme, das heißt bei 10W LED beträgt die Abwärme 2W, bei 100W LED COB's muss man 20W Abwärme abführen können usw. Diese Angaben sind bei Normalem Betrieb der LED COB und 25° Umgebungstemperatur. Die Hersteller schreiben dies aber meistens in die Datenblätter.
Es gibt Hersteller die in Ihren COB (so ab 50W) oft ein DIE' Weniger bestücken als Nötig (Billig LED) und sie somit eigentlich bei 120% der Leistung betreiben.
Bei diesen COB's ist es Ratsam sie mit PWM bis maximal 80% On Phase zu betreiben oder mit 40% Verlustleistung zu rechnen und entsprechend den Kühler dimensionieren.
So kann die Lebensdauer von solchen Billig COB's ähnlich so lange wie Teure halten.


...Ganze für eine 10W Led zu berechen ....einen Widerstand vorschalte....36,6V auf 12 runterzubringen, .....ist so ein DC/DC-Wandler....Fall die bessere Variante als ein Widerstand?.....

Klein anfangen ist nie schlecht, da grad bei Leistung's LED der Preis mit der Leistung oft Exponential ansteigt.
Wie oben schon Beschrieben, ist ein Widerstand nicht Ratsam,
Erstens verheizt man die Restleistung darin, (Das heißt Mehr Abwärme und weniger Batterielaufzeit) also ist ein DC/DC in deinem Fall ein Stepp Down oder auch Buck Wandler immer vorzuziehen. Der Widerstand verheizt 100% der Leistung die man nicht haben will. ein DC/DC buck Konverter auch bei Billigen mit schlechten 82% Wirkungsgrad (wir verbauen 95% bis 98% Wirkungsgrad buck Wandler), verheizt somit auch nur 18% der ungewollten Leistung.


......*7000lm als Laterne, ob das mit einer Motorradbatterie 10h gehen könnte?

Das kommt auf die Batterie an, es gibt Hochleistungs-Motorrad-Batterien mit denen dies wohl möglich ist.


.....kommt es ja meistens darauf an, das Licht gleichmäßig zu verteilen......
Das ist Richtig, wobei es oft gewünscht ist das bei Straßenleuchten das Licht ungleichmäßig verteilt werden soll, (anliegende Wohnhäuser sollen ja kein Flutlicht im Zimmer haben).
Somit sind gute Straßenleuchten, Ortsabhängig berechnet oder allenfalls Justierbar. das heißt Straße oder Weg hell und umliegend möglichst im Schatten.


.....Eine andere Sache die man verteilen möchte ist die Abwärme.....mehrere LED Module zu nehmen... die dann auch in Richtung und Ort verteilt sind.... ohne aktive Kühlung auskommt? .....

Das ist eigentlich von Fall zu Fall verschieden. Es gibt Hersteller die auf Haufenweise Kleine LED's Schwören, was bei der Abwärme, tatsächlich besser ist zu Handeln als ein Hotspot
Aber bei beispielsweise Unseren Lichtquellen schauen wir Wirkungsgrad bezogen und Regelungskosten bezogen,möglichst große COB's einzusetzen. Ist aber auch Fall-abhängig.



.....Oder ist ein konzentriertes Modul wirklich effizienter?

Dies ist Lichtquellen abhängig. Farbige LED's sind meist als sogenannte LED-Gräber etwas effizienter, aber Kostenmäßig kaum mehr Regelbar.
Den wenn man Effizienz will, muss man jedes LED einzeln kontrollieren, da herstellerspezifisch die LED's oft große Toleranzen aufweisen.

Bei Weißlicht COB's ist dieser in Jedem Fall Effizienter als einzelne LED's. Dies hat mit der Physik zu tun, den Weißlicht LED's sind eigentlich UV LED's die mit Hilfe von Chemischen Wellenlängen-konverter, daraus Weißlicht produzieren. So ein chemischer Konverter arbeitet Effizienter wie mehr Anregungslicht vorhanden ist (natürlich gibt es auch da Grenzen).

Die Regel der Physik sagt, dass ich 2 gleiche Lichtquellen nicht zu 100% kumulieren kann. den es gibt da immer wieder gegenseitige Lichtauslöschung. Dies hier zu erklären wäre aber 1.) der Falsche Beitrag, und 2.) eine Regelrechte "Dr. Titel" Fähige Abhandlung :)

Also Kurz gesagt sind Weißlicht COB's effizienter als LED-Gräber.

Wenn die Lichtverteilung eine wichtigere Rolle spielt als Kosten und Effizienz, dann wähle man LED'Gräber (Kosten x10 oder mehr)

Gruß Pali64

[Crazy Harry]

Man rechnet mit ca. 20% der eingespeisten Leistung der LED COB's als Abwärme
Du willst nicht allen Ernstes behaupten, daß eine LED einen Wirkungsgrad von 80% hat? Ich behaupte mal die 80% sind die abgeführte Wärme.
Man kann, soweit ich weiß, mit einem Watt rechnerisch maximal 683 Lumen erreichen. Bei 80% hätte also eine 10W LED 5464 Lumen - sportlich.

... achja: ich habe hier eine 100W LED (mit 9000-10000 Lumen angegeben) an einer StepUp-KSQ (12V/9A-->37.5V/2.7A) laufen. Montiert auf einem CPU-Kühler mit 6 Headpipes und aktiv gekühlt (80mm 12V Lüfter @ 8V).

[Modellbauer]

Also wenn ich nun die Verbleibende Zeit berechnen will die mir mit den Akkus für die 10W Led bleiben dann kann ich wegen dem DC/DC wandler der mir das Ganze ja nur in transformierbare Impulse "hackt" bei den üblichen Formeln bleiben?

Also.

Zeit = Ladung/Stromentnahme ?

Also 10W(LED) geteilt durch 12V (transformiert von 36,6) =0,8333' Ampere

Ladung der Akkus etwa 1200mAh -> 1,2Ah geteilt durch 0,8333' Ampere = 1,4h

oder?

[Crazy Harry]

Wenn dein Akku 12V hat so in etwa. Gib deinem Aufbau noch max. 85% Wirkungsgrad (nicht der LED!) dann paßt das.

[Pali64]

Hallo ihr 2,

Du willst nicht allen Ernstes behaupten, daß eine LED einen Wirkungsgrad von 80% hat?... 80% sind die abgeführte Wärme.......

In welchem Jahrhundert lebst du? eine Glühbirne macht ca 80%~91% Verlustleistung in Form von Wärme, .....aber das war einmal.....
Es gibt sogar mittlerweile Glühbirnen mit bis zu 40% Wirkungsgrad. das heißt die machen noch ca 60% Verlustleistung in Form von Wärme.

Eine Gute LED hat tatsächlich einen Wirkungsgrad von 75%~85%! oder Labormäßig sogar mehr! (werde ich wohl wissen da unsere Firma Patente auf den NLD's haben)
Unsere Firma Verbaut fast Täglich LED-COB's für die Industrie und in den Meissten Fällen sind die mit bis zu 500W sogar passiv gekühlt!


Also wenn ich nun die Verbleibende Zeit berechnen will ....Impulse "hackt" bei den üblichen Formeln bleiben?......

Nicht ganz, ein einigermaßen guter DC/DC wandler, setzt die Leistung um also steigen die Ampere mit sinkender Spannung, in Bezug des Wirkungsgrades des Wandlers.
Somit steigen dann auch die Amperestunden die du nutzen kannst.

Nimm dazu folgende Formel zum berechnen.

Wenn du mit 36.6V herkommst dann sieht die Rechnung anders aus. Da rechnest du zuerst die Wattstunden deiner Batterie aus.
Danach musst du die ca. 18% Verlustleistung des DC/DC Wandler's abrechnen.
Somit gilt: [(U-in x Ih-in) xWg%/(Uout x Ihout)] -> als Zahlen -> [(36.6 x 1.2 Ah) x 0.82 "Wirkungsgrad" / (12V x 0,8333Ah)]

Somit hasst du dein zu erwartendes Ergebnis.

[Modellbauer]

Der Akku hat 36,6V und wird auf 12 runtertransformiert.

btw.:Kann ich diese Leistungs Mosfets verwenden um zB SOS mit der 10Watt Led zu blinken oder wird diese dabei abbrennen?
http://www.amazon.de/IRF530-N-Kanal-Energie-Leistung-TO-200AB/dp/B0087YK2LS?ie=UTF8&keywords=leistungs%20mosfet&qid=1459702960&ref_=sr_1_1&sr=8-1

[Pali64]

nimm vorteilhafter den IRF640, der eignet sich besser.
Du brauchst noch einen ELKO (Elektrolyt Kondensator) ca 470uF 25V den du Paralell zur LED hängst,
(Der glättet dir die Einschaltspitzen die der DC/DC Wandler sicher macht wen du Periodisch einschaltest!
Dann denke daran der FET braucht ca 10V~12V Gate-Spannung um sauber Einzuschalten! sonnst wird er Heiß!
Du brauchst also ein Treiber, (da ich denke dass dein Mikrocontroller keine 12V liefern kann).

Siehe angehängte Skizze:
31484
nimm sicherheitshalber noch ein 10Ohm widerstand zwischen Treiber und FET Gate.
(Verhindert die hohen Ströme die ein FET gerne durch seine Hohe Gate-Kapazitäten macht)
Damit schaltet der IRF640 sauber durch und wird nicht warm.
EDIT: Habe dir den Treiber so Umgezeichnet dass er einfacher zum Nachbau ist und mit dem von mir empfohlenen FET IRF640
So sollte es problemlos zum Nachbau sein....
Die alte Skizze für dein FET hängt noch unten an.

Gruß Pali64

[Modellbauer]

Die Skizze ist der Treiber der mit 12V geschaltet wird und das Signal kommt von "Led on" wo der Microcontroler dranhängt, oder wie genau?
Mit Led-Treibern kenne ich mich leider nicht aus.

[Pali64]

Hallo Modellbauer ,
Habe dir den Post oben von mir angepasst für einfachen Nachbau.....

Gruß Pali64

[Modellbauer]

Vielen Dank!
Der Bc107b ist schwer zu bekommen, angeblich geht das hier auch:
http://www.amazon.de/TRANSISTOR-NPN-BC237B-Pack-MULTICOMP/dp/B018CP3JMA/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1459807496&sr=8-1&keywords=BC237

[Pali64]

Hallo Modellbauer,

Ja der BC237 ist absolut kompatibel.
Ich habe einfach den BC107b vorgeschlagen weil das ein universal Transistor ist.
Die liegen bei mir noch in THT Bauform rum und wenn ich mal ein THT Brauche nehme ich halt den.
Normalerweise arbeite ich nicht mehr mit THT sondern nur noch mit SMD......

PS: Bitte gerne geschehen für das gibt es ja die Foren, zum Helfen. aber es ist immer schön ein Dankeschön zu lesen, kommt leider eher selten vor ;)
Gruß Pali64

[Crazy Harry]

@Pali64: Ich lebe in einer realen Welt. Die momentan effizienteste käufliche LED erreich 205 lm/W. Bei maximal/rechnerisch erreichbaren 683 lm/W ergibt das einen Wirkungsgrad von 30%. Der bisher höchste erreichte Laborwert liegt bei ca. 300 lm/W und auch das sind keine 50%. Also aus welcher Zukunft kommst du? Aber warten wir mal bis meine Mails von Osram, Cree und Nichia beantwortet wurden ;)
Wenn man nun noch bedenkt, daß je mehr Leistung eine LED hat, desdo geringer der Wirkungsgrad wird ...... naja.
20W Abwärme bei einer 100W LED? Als was werden dann die restlichen 60W abgestraht? Mikrowellen? Radio? TV? :D

Gruss
Harry

[Manf]

Die unterschiedlichen Betrachtungen liegen an der 100% Definition.
Die größte Sichtbarkeit pro Leistung erreicht man bei grünem Licht. Physikalisch hat an dabei einen Wert von 683 lm/W.
Um die gleiche Sichtbarkeit bei weißem Licht aus drei Farbkomponenten zu erzielen erhält man physikalisch wohl nur 273 lm/W.
Ich habe die Werte nur übernommen und nicht nachgerechnet die Tendenz erscheint aber plausibel.

Man könnte sicher auch eine Definition nehmen die weißes Licht mit einem kontinuierlichen Spektrum mit der Verteilung des Sonnenlichts als Referenz annimmt.
In den Links gibt es Erklärugen dazu.

http://www.ledshift.com/Die-Lumen-Watt-Effizienz-einer-Lampe.html
http://ledsolarlampe.de/led-faq/led-wirkungsgrad/
https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode

[Modellbauer]

Ich hab mal mit einem freeware Programm aufgezeichnet wie ich denke dass ich den Aufbau mit dem Treiber verstanden habe, bitte korrigiert mich falls ich was falsch gemacht habe.

31487

Habe nun zwei 10W LEDs parallel geschaltet, sollte eigentlich gehen.

[Crazy Harry]

Was macht der Trafo da drin?

[Pali64]

Hallo Ihr 2 ich gehe mal davon aus das der Trafo den DC/DC Wandler Symbolisiert den du Schreibst ja 12V + (Also Gleichspannung)
Wenn dem so ist Funst das was du da Gezeichnet hast.
Somit viel Erfolg beim Zusammenbau.

PS: der IRF 640 reicht Locker für die rund 20W die du da vor hast wir setzen den für wesentlich mehr leistung ein.

Gruß Pali64

[Modellbauer]

Vielen Dank!
Der Trafo ist da weil das Programm keinen DC/DC Wandler als Symbol hatte, und die Schrift ist leide rnicht groß genug.