Autor Thema: LED Projekt Tischleuchte  (Gelesen 17120 mal)

@meiseAC

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LED Projekt Tischleuchte
« am: Samstag März 12, 2005, 21:40:34 »
Hier werde ich in K?rze mein neues LED Projekt vorstellen.

Es handelt sich hierbei um eine Tischleuchte mit einer Gesamthöhe von 50 cm die mit 352 St. weißen  SMD LED`s ausgestattet ist.
Die Bilder und die elektronischen Details gibt es bald.

Kernst?ck bildet eine Streifenraster Platine mit einer Breite von 10 cm und einer L?nge von 50 cm (alles ein St?ck nicht zusammengeflickt).
Eine LED Reihe besteht aus 8 St. in Reihe geschaltete LED`s. Insgesamt habe ich 44 Reihen in einem Abstand von 8 mm (Mitte-Mitte LED) aufgebaut. So werden 33 cm der Platine von den LED`s ausgef?llt. Die Platine ist mit einem ALU Winkelprofil eingefasst worden. Die ganze Platine ist hochkant gestellt und um ca. 60 Grad nach hinten geneigt worden. Hinten bildet eine Konstruktion aus Alu Profil den Abschluss. Alle Verschraubungen sind mit 3 x 10 mm Senkkopf Inbusschrauben realisiert worden.
Nach der LED Best?ckung habe ich die gesamte Platine auf der Front und R?ckseite mit einem feinen Pinsel schwarz lakiert (heidenarbeit zwischen den LED`s).  

Die Leuchte wird aus einem Netzteil gespeist das 18 V Wechselspannung bei 1 A liefert. Unter den LED`s ist der Brückengleichrichter mit dem Elko zur gl?ttung der Gleichspannung angeordnet.Der Elko hat die Daten 6800 uF bei 35 V. Dies ist vom Wert her etwas übertrieben, aber ich hatte gerade nichts anderes. Die relativ saubere Gleichspannung betr?gt am Kondensator rechnerich 18 V x 1,414 = 25.452 V Leerlaufspannung. Unter der Last der LED`s betr?gt die Klemmspannung ca. 23 V. Da ich pro Reihe 8 LED`s in Serie geschaltet habe liegen an jeder einzelnen LED 2,875 V an. Da die LED`s normalerweise mit typ. 3,2 V betrieben werden, habe ich nach oben hin noch 0,325 V Luft. Dies ist für eine LED schon ziemlich viel, so das ich ausnahmsweise auf die sonst erforderlichen Vorwiderst?nde für die LED`s verzichten konnte.
Die Stromaufnahme der Leuchte betr?gt 288 mA Wechselstrom. Da ich 44 Str?nge zu je 8 LED`s paralell aufgebaut und paralell geschaltet habe teilen sich die 288 mA auf 44 Str?nge gleich auf. 288 mA : 44 Str?nge = ca. 6,5 mA pro LED Strang. Dies bedeutet das jede der 8 LED`s die in einem Strang in Reihe geschaltet sind, mit 6 mA bei ca. 2,875 V versorgt wird. Da die LED`s mit 30 mA betrieben werden d?rfen, könnte man die Betiebsspannung noch erhöhen um die Helligkeit zu steigern. Dies h?tte dann aber auch einen starken Anstieg der Gesamtstromaufnahme zur Folge, da die Diodenkennlinie wie schon im Kapitel Grundlagen LED Technik beschrieben sehr steil ist. Wie hoch die Gesamtstromaufnahme bei steigerung der Versorgungsspannung wird kann man mit Hilfe einer Strommessung ermitteln oder anhand der LED Kennlinie vorher in etwa berechnen.  

Ich hoffe das ist nun irgendwie verst?ndlich.
« Letzte Änderung: Dienstag März 15, 2005, 20:40:05 von @meiseAC »

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #1 am: Dienstag März 15, 2005, 20:02:18 »


OK die Schraube links unten sitzt nicht am Rand sondern das Bild ist verzerrt.

Die Leuchte wird noch auf eine ALU Platte geschraubt, die dann auf einer Plexiglasplatte mit 10 mm Dicke  geschraubt wird. Diese bekommt dann eine umlaufende 45 Grad Fase. Hier fehlt auch noch der Stufenschalter mit den Stellungen OFF, obere H?lfte ON und alle LED Reihen ON. Dieser wird auf der R?ckseite in der untersten Querverstrebung montiert. Im unteren Bereich sieht man den "gleich richt er" und den fetten Elko (6800 uF/35 V).

Hier sind noch einige Feilarbeiten durchzufähren (besonders oben an der linken Ecke). Auf der R?ckseite der Platine kleben ALU Platten mit den Ma?en 70x30 mm. Diese dienen zur Stabilisierung der Platine und zur Wärmeaufnahme.

Die Helligkeit der Leuchte ist auf ein Drittel begrenzt worden da ich nicht wusste ob die ausgeliehene Digicam sonst noch etwas sieht.

ein Drittel Helligkeit im Vergleich zu einer 40 W Neonleuchte

Die fehlenden Pfeile bei den LED Reihen 2-44 m?sst ihr euch denken, das war mir zuviel Arbeit  ;D



Ziel des Projekts war es eine Leselampe zu erschaffen die möglichst aus Restmaterial besteht das sich in meinem Hobby Keller angesammelt hatte.
« Letzte Änderung: Mittwoch März 16, 2005, 19:16:39 von @meiseAC »

Offline BadSanta

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #2 am: Dienstag März 15, 2005, 21:35:52 »
Wie warm werden 352 LED's auf einem Haufen?

Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #3 am: Dienstag März 15, 2005, 21:42:32 »
wenn mans ausrechnet, liegt die leistungsaufnahme bei ca. 5W. abz?glich dem wirkungsgrad von ca. 10% macht das etwa 4.5W verlustleistung. auf die grosse fl?che verteilt wird das vermutlich gerade mal handwarm, je nach dem, wie gut die konvektion spielt.

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #4 am: Mittwoch März 16, 2005, 17:27:54 »
Richtig ET und da auf der R?ckseite der Platine Aluplatten geklebt worden sind (siehe Bildbeschreibungen) wird die LED Seite praktisch nicht warm.

Für die Fachleute unter uns:

in jedem einzelnen LED Chip ist eine Zener Diode mit eingebaut. Falls nun eine LED in der achterreihe ausf?llt, leuchten die anderen sieben weiter (wie bei einer Christbaumkette).

Offline Nuerne

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #5 am: Mittwoch März 16, 2005, 17:44:56 »
 8) Das sieht ja mal richtig gut aus  :ja:

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #6 am: Mittwoch März 16, 2005, 20:28:58 »
Danke, mal sehen wie es aussieht wenn das Teil fertig ist.
Ich überlege noch eine mattierte Glasscheibe davor zu setzen.

Da ich keine eigene Digicam habe konnte ich den Aufbau nicht dokumentieren. Die n?chsten Pics gibt es nach der entgültigen fertigstellung.


Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #7 am: Mittwoch März 16, 2005, 22:18:42 »
Das sieht echt super aus, erstklassige Arbeit!

Für die Fachleute unter uns:
in jedem einzelnen LED Chip ist eine Zener Diode mit eingebaut. Falls nun eine LED in der achterreihe ausf?llt, leuchten die anderen sieben weiter (wie bei einer Christbaumkette).
Für noch nicht Fachleute, hab die Z-Diode auch in meiner Liste:
http://moddix.de/Forum/index.php?topic=3103.0

Hab da bei Anwendung 'Spannungsstabilisierung in Netzteilen' geschrieben, da dies imo die hauptanwendung für diese Dioden ist, soll ich da jetzt also noch 'pr?ventive überbrückung von LED's in Tischleuchten' anf?gen?  ;) :D

Offline Faust

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #8 am: Donnerstag März 17, 2005, 08:26:56 »
Saubere Arbeit :ja:, sieht echt stark aus!!

Zitat von: E.T.
Hab da bei Anwendung 'Spannungsstabilisierung in Netzteilen' geschrieben, da dies imo die hauptanwendung für diese Dioden ist, soll ich da jetzt also noch 'pr?ventive überbrückung von LED's in Tischleuchten' anf?gen?

Na aber auf jeden Fall :ja: :) - wenn sich Meise schon soviel Arbeit macht!!

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@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #9 am: Sonntag März 20, 2005, 11:05:11 »
So, es geht weiter:

Der Standfu? aus Plexi ist nun montiert. Er hat die Ma?e: 20 x 20 cm und ist 2 cm dick. An der Oberseite besitzt er eine umlaufende 45 Grad Fase (Danke Jocker AC). Unter dem Fu? habe ich an den 4 Ecken durchsichtige Gummif?sse angebracht, damit das schöne Plexi nicht verkratzt.
In dem Fu? habe ich 4 St. 2,5 mm L?cher gebohrt und 3 mm Gewinde geschnitten. Ich denke gerade dar?ber nach ob ich auf der R?ckseite im Fu? der ja 20 mm dick ist bei 10 mm dicke eine 5 mm Bohrung anbringe und eine blaue 5 mm LED einf?ge. Damit wäre dann der Fu? blau beleuchtet w?hrend die Leuchte in weiss erstrahlt.

Unschlüssig bin ich mir noch mit dem Schalter. Ich dachte an einem mehrstufigen Drehschalter der im Uhrzeigersinn die Stellungen aus, obere H?lfte ein, und ganze Leuchte ein schaltet.Dieser drehschalter h?tte den Vorteil das er in den einzelnen schaltstellungen schön einrastet. Was meint ihr ?

Pics folgen dann wieder.

Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #10 am: Sonntag März 20, 2005, 19:07:44 »
hm, also wenn ich das richtig verstehe, bist du unschlüssig, ob du einen drehschalter, oder zwei kippschalter oder ein schalter und ein poti für die helligkeit verbauen sollst?

ich denke, das edelste wäre es, ein drehschalter nur zum einschalten und ein poti für die helligkeit, wobei beide gleich aussehende, schlichte scharze oder silberne kn?pfe haben sollen  8)

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #11 am: Sonntag März 20, 2005, 19:18:17 »
Ja, ich dachte auch an einem Drehschalter bei dem man die Achse einfach auf ma? k?rzt und einen schönen Knopf aufsetzt.
OK, Helligkeitsregelung ist auch eine Idee, dagibt es ja kombinierte Drehschalter mit Poti auf einer Achse.
Ich habe soeben an der hinteren Kante des Plexi Fu?es eine 19 mm breite und 100 mm lange Platine angeschraubt. Diese ist zwei Reihen  blauen SMD LED`s best?ckt (je Reihe 9 St).

Der Plexifu? erstrahlt nun in einem k?stlichen unschuldigen blau.

Da der Plexifu? poliert ist, aber ich kann das schlecht beschreiben ich muss mir nochmal eine Digicam leihen.

Offline Faust

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #12 am: Montag März 21, 2005, 08:53:37 »
Die schönste Lösung wäre es einen einzigen Schalter für Helligkeit und Einschalten zu verwenden.
Hat au?erdem den Vorteil, dass Du nicht die Lampe auf ganz Hell hast, wenn Du sie morgens im
Halbdunkel einschaltest ;)

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@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #13 am: Montag März 21, 2005, 21:38:42 »
Ja Faust ich habe aber folgendes Problem:

Da ich nun die blauen LED`s noch in den Plexi Fu? eingebaut habe, hat die Leuchte nun eine Leistungsaufnahme von 7 W.
Für weitere Elektronik habe ich leider keinen Platz vorgesehen, und für eine einfache Helligkeitsregelung über ein Poti ist das zuviel.

Wenn ich berücksichtige das ich die Versorgungsspannung (Wechselspannung vor dem Gleichrichter 18 V) nur um ca. 10 V verkleinern mu?, damit die LED`s gar nicht mehr leuchten, dann m?ssten das  Poti immer noch 3 W verbraten. (Dunkelster Wert).
Mir ist derzeit kein Poti mit eingebautem Schalter mit dieser Leistung bekannt.

Wie gesagt interessanter wäre eine Phasenschnittsteuerung oder eine Pulsweitenmodulation aber der Platz.... gr?bel....
« Letzte Änderung: Dienstag März 22, 2005, 18:46:43 von @meiseAC »

Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #14 am: Montag März 21, 2005, 22:15:36 »
hm, kann sein, dass es knapp wird, aber ich glaube, du hast dich da verrechnet: bei halber spannung, hast du auch bloss halber strom, da hast du nur ein viertel leistung, also 1.5W.
wenn du noch einen widerstand parallel l?test, kommst du sicher unter 1W, da d?rfte es dann schon potis geben, fragt sich halt, ob das geht mit dem schalter, aber ich glaube der ist auch bei potis mit schalter getrennt.

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #15 am: Dienstag März 22, 2005, 17:19:03 »
hm, kann sein, dass es knapp wird, aber ich glaube, du hast dich da verrechnet: bei halber spannung, hast du auch bloss halber strom, da hast du nur ein viertel leistung, also 1.5W.
wenn du noch einen widerstand parallel l?test, kommst du sicher unter 1W, da d?rfte es dann schon potis geben, fragt sich halt, ob das geht mit dem schalter, aber ich glaube der ist auch bei potis mit schalter getrennt.

hm, solange sich Spannung und Strom Proportional liniar zu einander verhalten steigt der Strom auch liniar an. Dies bedutet das die Leistung auch liniar zum Quadraht zunimmt
Also doppelter Strom oder doppelte Spannung gleich 4-fache Leistung (z.B. bei allen ohmschen Verbrauchern).

Da die Diodenkennlinie aber nicht liniar sondern oberhalb der Durchlasspannung steil ansteigt sehen hier die Stromverh?ltnisse anders jedenfalls nicht liniar aus.
Dies könnte aber in der Tat dazu fähren, das ich in der Praxis besser als gedacht wegkomme, weil das ganze ja auch in umgekehrter Richtung so ist. (Nur nicht so stark jenach dem wo der derzeitige Arbeitspunkt der LED eingestellt ist.

Siehst du das hier meine ich:  $)





Insofern hatte ich in der Tat einen Denkfehler, aber anders herum.

Edit:

So, habe die Leuchte gerade mal mit 15 V Gleichspannung vor dem Wechselrichter gespeist ( Hatte kein anderes Steckernetzteil).
Alle LED`s waren dunkel genug, die Stromaufnahme lag bei 8 mA.

Wenn man nun die Diodenstrecken des Gleichrichters au?er acht lässt ergeben sich P= UxI = P= 15 V x 0,008 A = 0,12 W ! (bei 15 V Betriebsspannung).
Da das Poti im Falle der vollen Helligkeit auf 0 Ohm steht, wird es in diesem Falle auch nicht belastet.  
18 V - 3 V (Differenz beider Steckernetzteile) = 15 V.
Ich muss also mit dem Poti nur den Spannungsbereich min. 15 V (dunkel genug) bis max 23 V (hell genug) abdecken. In diesem Bereich steigt der Strom allerdings nicht liniar an.
« Letzte Änderung: Dienstag März 22, 2005, 19:56:35 von @meiseAC »

Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #16 am: Dienstag März 22, 2005, 18:14:12 »
ja, beim halben strom an den leds hast du nicht die halbe spannung, sondern mehr, und folglich am widerstand umso weniger. da aber die widerstandskennline linear ist, hast du bei wenig spannung auch wenig strom, gibt wenig leistung. wenn also die leds nur noch halb so hell leuchten, hast du am vorwiderstand weniger als ein viertel der maximalen leistung.

versuchs mal mit nem poti, welchen widerstandswert du nehmen musst kannst du ja schon mal mit normalen widerst?nden ermitteln, wird so um die 500Ohm sein für ca. 1/10 helligkeit (grobe sch?tzung)

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #17 am: Dienstag März 22, 2005, 18:19:58 »
Hi ET jetzt hast du geantwortet als ich noch an meinem Beitrag gebastelt habe.
Achtung PM von mir.

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #18 am: Dienstag März 22, 2005, 18:44:51 »
Ich habe es nun mal praktisch ermittelt.
Dabei ist mir noch ein Fehler unterlaufen. Das Steckernetzteil liefert nur 18 V Wechselspannung und erst hiner dem Gleichrichter habe ich eine Klemmspannung von 23 V(also unter Last).

Ich habe hier noch einen fetten Leistungswiderstand.
30 mm lang und 15 mm im (Durchmesser ein Messinggehäuse mit Kühlrippen) :D

Der Widerstand hat 82 Ohm.

Diesen habe ich nun zwischen dem Steckernetzteil (also 18 V Wechselspannungsseite) und der Leuchte gehangen, denn das Poti soll ja auch genau hier hin.

Es ergeben sich nun folgende Werte:

R = 82 Ohm
I = 0,04 A
Spannungsabfall über R = 3,2 V
Spannung hinter dem Gleichrichter nun 20 V vorher 23 V
Leuchte = dunkel genug.

Also sieht man wieder ein relativ kleiner Widerstand hat eine große Helligkeits?nderung bei einer LED zur folge.
Damit haben sich meine Probleme mit der Auswahl eines geeigneten Potis in Luft aufgel?st.
Ich werde ein 100 Ohm Poti  mit einem kombiniertem Schalter einsetzten.
« Letzte Änderung: Dienstag März 22, 2005, 19:13:20 von @meiseAC »

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #19 am: Freitag März 25, 2005, 10:49:49 »
Bis auf folgende Arbeiten ist die Leuchte nun fertiggestellt:

Buchse zur trennung der Spannungsversorgung fehlt noch
Ein paar Pinselstriche mit schwarzem Lack
Ein Kabelbinder

Hier die Pics:




Sorry ich bin kein  Profi Fotograf, die Leuchte mu? man eigentlich in Natura gesehen haben.


In Abhängigkeit vom jeweiligen Betrachtungswinkel leuchtet die umlaufende 45 Grad Fase blau.


Da man durch den 20 cm. breiten Plexi Fu? durchschaut, sehen die 3 Reihen mit den blauen LED`s etwas verschwommen aus.


Der Mittelsteg besteht aus einem Vierkant ALU Profil und dient zur Aufnahme der Kabel.


Rechts unten ein Kippschalter, der in einer ausgefeilten ?ffnung von 12 x 19 mm eingeclipst ist. Links daneben sitzt ein 100 Ohm Poti mit feiner Stufenloser Rastung. Hiermit wird die Helligkeit der gesamten Leuchte mit Fu? eingestellt. Auf dem schwarzen Steg an dem Fu? sitzen die 21 St. blauen LED`s. Die Netzbuchse wird exakt unter dem Schalter angeordnet.


« Letzte Änderung: Freitag März 25, 2005, 15:38:39 von @meiseAC »

@meiseAC

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #20 am: Freitag März 25, 2005, 13:36:52 »
Nun die letzten Daten zu der Leuchte:

Die Eingangsspannung  auf der Wechselspannungsseite betr?gt 18 V
Die Stromaufnahme betr?gt an der gleichen Stelle 0,33 A
Die Leistungsaufnahme betr?gt also P= U x I = 18 V x 0,33 A = 5,94 W

Das Steckernetzteil verbr?t auch noch was, da der Wirkungsgrad nie 100 % sein kann ( ich sch?tze 85 % ) also werden 15 % verbraten.

Insgesamt d?rfte die gesamte Leistungsaufnahme knapp unter 7 W liegen.

Die Helligkeit ist vergleichbar mit einer 60 W Gl?hlampe.
Dies ist aber nicht ausgemessen, sondern mein Gefühl. Das Problem ist das meine Leuchte Bauartbedinngt eine extreme Richtwirkung aufweist.
Aber genau dafür ist sie ja gebaut worden (Leselampe auf dem Nachttisch).

Offline E.T.

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #21 am: Freitag März 25, 2005, 15:00:15 »
sieht echt super aus. vor allem das handwerkliche geschick mit metall und plexiglas h?tt ich nicht, sowas zu bauen.

Offline The Godfather

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Re: LED Projekt Tischleuchte
« Antwort #22 am: Freitag März 25, 2005, 15:13:46 »
Hab zwar nicht allzuviel Ahnung von Elektronik, aber das sieht super aus  :ja:


Greeeeeeeeez