Spannungswandler 1000Watt für Lichterketten

[White_Fox]

Was diese billigen Batterie KEtten angeht, bin ich mir nicht sicher, die scheinen schon etwas "magisch" .. ob die einfach intern einen kleinen StepUp mit Strombegrenzung nutzen!? Oder die LEDs mit einer Art integriertem Widerstand komme udn dann alle Parallel laufen!? Wäre echt mal interessant

Diese LED-Lichterketten werden so billig wie möglich produziert, und wenn die von 3x1,5V betrieben werden, dann sitzen die LEDs garantiert nicht in Reihe. Da bleibt man mit der Spannung vorsichtshalber etwas unten, es interessiert den Hersteller nicht ob die LEDs vernünftig hell leuchten. Das Zeug wird ja nicht von Ings gekauft, sondern von Leuten wie meiner Freundin oder der Mutter des TO. Die freuen sich daß es leuchtet, egal wie schlecht es technisch umgesetzt ist.
Und was lange hält, bringt auch kein Geld...

...will sagen, Vorwiderstände in den LEDs würden mich doch sehr überraschen. Daher: besser wenigstens pro Lichterkette einen Vorwiderstand spendieren, der den Innenwiderstand der (jetzt ja nicht mehr vorhandenen) Batterien etwas ersetzt. Die paar mW die dabei verheizt werden, was solls.

Sofern ich mit meiner Vermutung, das da die reinen LEDs parallel geschaltet sind, Recht habe, würde ich eine Konstantstromquelle auch nichts besser machen. Die drückt dann gnadenlos ihre 600mA in die LEDs rein, aber es ist keineswegs gewährleistet daß der Strom halbwegs gleichmäßig auf die LEDs aufgeteilt wird. Wenn eine LED Überstrom hat (wkrug hat das ja schon schön beschrieben), interessiert daß die Stromquelle nicht. Die drückt auch dann noch 600mA rein, wenn nur noch die Hälfte der LEDs funktioniert, wenn es sein muß regelt die auch noch die Spannung hoch.

Bei Konstantspannung+Vorwiderstand werden die LEDs dann zwar auch nicht gleichmäßig angesteuert, aber die Quelle erhöht wenigstens nicht die Versorgungsspannung und der Strom sinkt etwas-was unterm Strich besser ist.

[Gnom67]

Die Konstantstromquelle stellt sich aber auf einen Mittelwert der Spannung ein. Kaum anzunehmen, dass eine LED 20 mA zieht, wenn der Strom so eingestellt ist, dass der Schnitt bei 10 mA liegt. Der maximale erlaubte Strom ist meist noch größer (30-50 mA). Und die Kennlinie ist in dem Bereich ja üblicherweise nicht annähernd senkrecht. Wenn du einen DC-Wandler auf die gleiche Spannung einstellst, hast du hinsichtlich einzelner LEDs das gleiche Problem. Allerdings müssten dann einige doppelt so hell leuchten wie andere... sowas hab ich noch nicht gesehen. Insofern schätze ich die Streubreite der LEDs geringer ein, als dass es da zu Problemen käme.
Sollten mehrere Ausfallen, wird es allerdings blöd. Nur müssen schon die Hälfte ausfallen, um auch nur auf den Nennstrom zu kommen, wenn man sie bei halbem Nennstrom betreibt (was ich oben vorgeschlagen habe). Und dann würde man die Kette eh wegwerfen. Drei Ketten an einen 600 mA Treiber wären sogar nur 1/3 Nennstrom. (Ich gehe davon aus, dass die LEDs 20 mA Nennstrom haben - wie die allermeisten. Wer weiß aber, was für Gurken die da verbaut haben - ich finde kein Datenblatt einer vergleichbaren Billig-LED.)

Bei Konstantspannung hast du entweder ein echtes Regelungsproblem, weil schon kleinste Einflüsse der Bauteile den Strom ändern. Oder du musst bei 300 mA pro Kette einige Volt im Vorwiderstand verheizen, um in einen stabilen Bereich zu kommen. "...die paar mW" fallen halt ganz schön ins Gewicht, wenn man die LEDs mit 3 V betreibt und am Vorwiderstand 1 oder 1,5 Volt abfallen. 1/4 bis 1/3 Verlust. Genau das ist aber wegen des Batteriebetriebes hier nicht erwünscht.

Es ist jetzt Geschmacksache, welchen der beiden unbefriedigenden Wege man geht. Ich würde nach wie vor die Konstantstromquelle nehmen und die Ketten mit mäßigem Strom (200 oder 300 mA pro Kette, also 3 oder 2 Ketten an einem Treiber) parallel betreiben in der Zuversicht, dass die Schwankungsbreiten nicht mehrere Hundert Prozent betragen und die Dinger das langfristig aushalten.

[gpunktw]

Guten Abend ihr Lieben,
sorry das ich mich erst jetzt melde, habe Zuhause gerade einen großen Umbau, komme daher eher selten zum PC ;-(
Ich habe mal eine Lichterkette von meiner Mutter geholt und Fotografiert siehe Bilde.
Die Lichterkette ist ca 4 Meter lang und hat 100 LED, dies sind ca Stecknadelgroß hoffe ihr könnt damit etwas anfangen
Ich habe mir auch alles sorgfältig durch gelesen, kann aber als Laie nicht allem Gedanklich folgen.

Am Montag sollten beide Lieferungen ankommen, die Spannungswandler und die Konstantstromquelle
, mein erster Versuch wird mal die Konstantstromquelle sein. Ob ich nun einen Widerstand brauche oder nicht da gehen die Meinungen ja etwas auseinander.
Ich werde es mal mit 2 Lichterketten pro Konstantstromquelle probieren und schauen wie sich die Lichterketten verhalten, sollten dabei die Lichterketten den Geist Aufgeben sind max 5 € verbraten und ich versuche ich es entweder mit 3 oder wie weiter oben beschrieben mit je einen kleinen Wiederstand pro Lichterkette...
Ich hatte auch schon über Solarpanel nachgedacht, das setzt aber voraus das die Sonnen auch oft scheint.
Das ist bei uns nicht so oft der Fall weil in See nähe und demensprechend oft Nebel ist.




Danke für eure Unterstützung
lg. Günther

[Gnom67]

Ähm, waren es nicht am Anfang 30 LEDs?
6 Ketten à 100 LEDs?
Willst du den Freidhof in Brand setzen?

Wenn du die Batterieen auch da hast, miss doch mal durch, welde Spannung an den LEDs anliegt und welcher Strom fließt, Dann wüssten wir mal genaueres.

[gpunktw]

Ich nicht aber meine Mutter
habe gerade gesehen das ein Wiederstand im Batteriekasten nach dem Ausgang der Batterien ist Richtung Lichterkette. Vor dem Wiederstand gemessen und vor dem Einschalten der Lichterkette habe ich 7,7 Volt nach dem Einschalten geht es auf 7,4 Volt runter !

Nach dem Wiederstand gemessen habe ich wenn eingeschaltet 4,65 Volt

[White_Fox]

Wenn du Konstantstromquellen einsetzt, nutzen dir die Widerstände nichts, da kannst du die auch weglassen.

Ich verstehe nicht, warum da die Meinungen auseinandergehen sollten, man kann das was passiert ganz wunderbar in Zahlen zusammenfassen und durchrechnen.

Man nehme dazu eine Parallelschaltung von LEDs und betrachte den Gesamtwiderstand.

1. Fall: Konstantstromquelle
Wenn aus der Parallelschaltung ein oder mehrere LEDs kaputt gehen (sperrend), fallen diese Parallelzweige aus, und der Gesamtwiderstand erhöht sich etwas. Die Konstantstromquelle hält den Strom konstant und muß dafür aber eine höhere Spannung aufbringen. Nach P=UxI wird mit konstantem I, aber höherem U mehr Leistung in dafür jetzt weniger LEDs reingedrückt.

Beispiel: Eine Konstantstromquelle liefert Leistung für 10 LEDs, je LED 3V/20mA. Das macht 60mW pro LED, und 0,6W Gesamtleistung. Und einen GESAMTstrom von 200mA.
Jetzt gehen zwei LEDs kaputt, der GESAMTstrom beträgt immer noch 200mA (dafür sorgt die Konstantstromquelle schließlich). Das macht pro LED dann schon 25mA. Damit steigt die Spannung über der LED auf, sagen wir, 3,2V.
Die Gesamtleistung, die jede der verbliebenen LEDs jetzt umsetzen muß, beträgt damit schon 3,2V x 25mA = 80mW. Insgesamt 0,64W.

2. Fall: Konstantspannungsquelle
Wenn aus der Parallelschaltung ein oder mehrere LEDs kaputt gehen (sperrend), fallen diese Parallelzweige aus, und der Gesamtwiderstand erhöht sich etwas. Die Konstantspannungsquelle hält die Spannung konstant und damit reduziert sich der Gesamtstrom etwas.

Beispiel: Eine Konstantspannungsquelle liefert Leistung für 10 LEDs, je LED 3V/20mA. Das macht 60mW pro LED, und 0,6W Gesamtleistung. Und einen GESAMTstrom von 200mA.
Jetzt gehen zwei LEDs kaputt, der GESAMTstrom reduziert sich damit um 2 x 20mA, die Spannung bleibt konstant. Die anderen LEDs bekommen vom Defekt rein gar nichts mit.


Ein Vorwiderstand vor den Lichterketten verwässert die Rechnung etwas, prinzipiell funktioniert das aber immer noch so.

Wenn du es doch mit einer Konstantstromquelle realisierst, wird dir die Lichterkette wahrscheinlich nicht sofort in Rauch aufgehen, sondern eine Weile funktionieren. Die Frage ist nur, wie lange.
Das Problem bei der einen Lösung ist, das ein Defekt den Betrieb für alle anderen LEDs weiter in Richtung ungünstig verschiebt. Das schaukelt sich dann immer weiter hoch.
Die Spannungsquelle hat diese Probleme nicht, bzw. mit Vorwiderstand ist das weniger stark ausgeprägt.

[Gnom67]

Bei Konstantspannung versuch mal, den nötigen Widerstand auszurechnen. (100 LEDs = 1 A, Vled = 3 Volt, Vcc = 3,2 V)
Liegt die Spannung nur knapp über der Betriebsspannung der LEDs, kannst du ihn auch weglassen, denn dann liegt er im Bereich des Leitungswiderstandes.
0,2/1 = 0,2 Ohm
Wenn die Hälfte der LEDs ausfällt bräuchtest du: 0,2/0,5 = 0,4 Ohm. Du hast aber nur 0,2 Im Umkehrschluss heißt das, dass der doppelte Strom pro LED fließt.

Ist die Spannung höher, z.B. 7 Volt:
4/1 = 4 Ohm
Wenn die Hälfte der LEDs ausfällt bräuchtest du: 4/0,5 = 8 Ohm. Du hast aber nur 4. Gleicher Effekt.

Wie kommst du darauf, dass sich bei Ausfall von LEDs der Gesamtwiderstand erhöht? LEDs arbeiten nicht über einen Widerstand (wie Glühbirnen), sondern über einen (konstanten) Spannungsabfall.

Es funktioniert im Grunde nur, wenn du pro LED einen Vorwiderstand hast oder wenn du die Spannung genau auf die LED-Spannung stellst. Ansonsten hast du hinsichtlich Strom das gleiche Problem wie bei der Konstantstromquelle. Mit dem feinen Unterschied, dass du nicht mal den Anfangsstrom exakt bestimmen kannst, weil Leitungswiderstand, Temperatur, LED-Spannung, und Batteriespannung unkalkulierbar hineinspielen.

Im Grunde gibt es bei Parallelschaltung keinen Unterschied. Da du nur EINEN Vorwiderstand hast, bleibt der Strom immer gleich. (Spannungsabfall am Widerstand / Widerstand = Strom). Da die Spannung an den LEDs konstant ist und der Widerstand auch, ist der Strom konstant und teilt sich durch die Zahl der (funktionstüchtigen) LEDs. Schwankungen gibt es nur wegen Leitungswiderstand, Temperatur usw. (und vor allem in der Regel wegen der allmählich sinkenden Batteriespannung - das wäre ungefährlich, verringert aber die Helligkeit, das will man auch nicht).
Bei der Konstantstromquelle ist der Strom eh konstant und teilt sich also ebenfalls durch die Zahl der (funktionstüchtigen) LEDs.

Abgesehen davon... Warum sollten mehrere LEDs kaputt gehen?
Selbst wenn... Bei 100 LEDs müssen 50 Kaputt gehen, bis der Nennstrom erreicht ist, wenn man (wie weithin üblich) bei 50% des Nennstroms anfängt (um die Lebensdauer der LEDs zu verlängern). Und selbst dann sind die LEDs noch nicht am Maximalstrom angelangt. Und der Ausfall der LEDs ist (siehe oben) völlig unabhängig davon, ob du Konstantstrom oder Konstantspannung verwendest (Voraussetzung:Parallelschaltung und nur EIN Vorwiderstand). Vorteil der Konstantstromquelle: Wenigstens ist der Strom exakt bekannt.


An gpunktw: 7,4 Volt? Aus drei AA Batterien? Da muss noch ein DC-Stepup-Wandler drin sein. Ist der im Kästchen zu sehen?
Wie groß ist der Widerstand?
4,65 Volt ist immer noch viel - ich nehme an, da geht noch was an den Lütten Leitungen verloren.
Kannst du was auftrennen und den Strom auf der Leitung messen?

[Ceos]

>An gpunktw: 7,4 Volt? Aus drei AA Batterien? Da muss noch ein DC-Stepup-Wandler drin sein. Ist der im Kästchen zu sehen?
Wie groß ist der Widerstand?

Das hab ich erhlich gesagt immer vermutet, denn ich habe hier auch so eine "billige" Kette wie im Bild und da ist definitv ein 8-Beiner und ein Uhrenquarz verbaut! (Mehr kann man durch das milchige gehäuse nicht erkennen ohne es zu zerstören)

Einfach eine 12V Batterie mit DCDC auf 4.5V und dann an die Kontakte klemmen/löten wäre wohl die trivialste Lösung ohne neue LED Ketten zu verbauen! Vielleicht noch einen Unterspannungsschutz und Timer auf Basis eines ATTiny/Arduino dran und gut ist.

[Gnom67]

Ich fürchte, das Teil ist völlig ineffizient aufgebaut. Stepup, damit es auch mit ausgelutschten Batterien noch funktioniert (mit mäßigem Wirkungsgrad). Da verbrät es wahrscheinlich noch 60% der Energie am Vorwiderstand. Die LEDs funzeln mit wenigen mA vor sich hin... klar, dass man dann 600 LEDs braucht, um halbwegs Licht zu bekommen.

Ich würd das Ding komplett umbauen und nicht erst von 12 auf 4,5 Volt, dann wieder auf 7,4 Volt und über einen Vorverschwenderwiderstand auf 3 Volt gehen. Wahrscheinlich kommt man dann auch mit weniger Lichterketten aus.

[Ceos]

@Gnom67

Ein "Vorverschwenderwiderstand" ist für mich jetzt nicht direkt ersichtlich nur dass es wohl einen irgendwie gearteten StepUp darin gibt ... und ohne Erfahrung und praktische Informationen würde ich auch keine wilden Mutmaßungen übr den Wirkungsgrad anstellen an deiner Stelle .... ich sprach gerade davon es mit bestehenden Mitteln möglichst trivial und schnell zu erschlagen.

Bei einer "ordentlichen" Lösung sollten wir doch erstmal nachfragen ob der Bedarf besteht und dann sachgerecht an die Sache herangehen und nicht gleich die perfekte sondern die praktischste Lösung suchen damit man nicht unendlich viel Kohle und Zeit investiert.

Wenn es um Outdoor Beleuchtung kommt sollte man auf entsprechende Consumer Ware zurückgreifen und sich diese passend modifizieren, dann spart man sich schon Dinge wie das Abdichten und man hat auch i.d.R. schon viel Arbeit an Details gespart.

Ich habs in einem meiner früheren Posts schon mal geschrieben, eine Handelüblicher LED Streifen für 12V kaufen und gut ist, der hat immer so 3-5 LEDs in Reihe als Grüppchen + SMD Schutzwiderstand pro Gruppe fest verlötet, braucht keinen Stromregler und keine Schaltung.