Segmentausfälle beim LED-Stripe

    Segmentausfälle beim LED-Stripe

    Werte Qomunitie,

    seit ungefähr einem knappen Jahr habe ich hier eine Beleuchtung mit LED-Stripe (ich glaube von Shinesky) und habe letztens festgestellt, dass da manchmal ein Flackern zu sehen war. Gestern mal nachgesehen und festgestellt, dass da ein paar Segmente (ein Segment = eine Abschnittslänge) Ausfallerscheinungen haben und das nach geschätzten 1000 bis 2000 Betriebsstunden ohne Überlast. :thumbdown:

    Bei dem Stripe handelt es sich um einen warmweißes 24V-Teil (nix RGB) mit max. 72 Watt@5m, wovon ich 2,5 Meter, also die Hälfte gebraucht habe (36 Watt = 1,5A@24V) und auf Alu geklebt habe. Überhitzung ist also nicht das Problem.

    Ich habe festgestellt, dass einzelne LED's iwie schlapp machen. Ein Segment besteht aus 6 LED's und 2 Widerständen und weiter nix, also keine Konstantstrom-Regelung o. ä.



    Der 2,5 Meter Streifen besteht also aus 50 Segmenten. Ich habe die mal durchnummeriert und dann bei verschiedenen Spannungen gemessen.
    Von den 50 Segmenten haben 6 Segment einen Schaden. Manche leuchten nicht mehr, andere schweinehell und dann kommt noch ein gelegentliches Flackern hinzu.
    Betreiben tue ich den Stripe gewöhnlich mit einem 24V-Netzteil (Meanwell LPV-35-24).

    Gecheckt habe ich das ganze zeug mal bei 13,3V, 15V, 16V, 19V und 24V. Da kann man dann schön sehen, wo was im Eimer ist.

    Messwerte:


    Spalten von links nach rechts:
    Segment-Nr (1-50) habe nur die beschädigten aufgelistet
    LED 1-6, das sind die Spannungswerte an den einzelnen LED eines Segments. Warum gehen manche auf über 6V hoch und leuchten?
    U_R1/U_R2 sind die Spannungswerte an den beiden Widerständen (91R), die sind jedenfalls nicht defekt
    U_Segm, die Versorgungsspannung am Eingang des einzelnen Segment gemessen, die darauf folgende Spalte ist der zusammengerechnete Wert aus den Messungen
    I_LED errechneter Strom durch die LED's eines Segment
    Status beschreibt den visuelle Eindruck, also wie es leuchtet oder auch nicht.
    Die grüne Reihe sind die Messwerte eines Segment, dass (noch) keine Ausfallerscheinungen zeigt, deswegen habe ich es mal Normalwert genannt.
    Die roten Zahlen heißen .... genau, zu viel oder zu wenig.
    Segment 11 und 12 und ich meine auch 13 haben Helligkeitsschwankungen. Keine Ahnung warum.
    Betriebsspannung steht oben links im gelben Kästchen, 19,0V (analoges/lineares geregeltes Netzteil, also nix PWM).

    Hat jemand auch schon solche Erfahrung gemacht? Ich meine, nach nur 1000 bis 2000 Stunden sind schon 12% im Arsch, geht mal garnicht.
    Was hat denn der Streifen ungefähr gekostet? Meine Theorie ist ja, dass auch bei den Chinesen Preis und Qualität miteinander zu tun haben. Irgendwo muss der Preis herkommen. Waren das bei Dir eher günstigere Streifen? Welche LED-Typen sind verbaut?

    Ich habe ja eher der teureren (und meiner Meinung nach vermeintlich hochwertigeren) Streifen im Programm. Da sind im Laufe der Jahre auch schon einige Rollen in Umlauf gekommen. Habe auch selbst einiges eingebaut und auch Bekannte haben Streifen. Man kann zwar nicht ganz ausschließen, dass da mal ein Fehler auftritt, aber die Fälle kann ich noch bequem zählen. Das ist minimal.
    Den Streifen habe ich tatsächlich von Shinesky (Mike).
    Es ist ein 24V Teil mit 3528 LED's, 120 St./m und kostete ca. 20€/5m, also die günstigere Sorte. Für den Protoypenbau war das ok, was nicht ok ist, dass dieser Prottyp hier noch rumhängt und "malocht". :whistling:

    Ich hatte heute Abend mal probiert, ob es mit Kältespray eine Veränderung gibt gerade was das Flackern angeht. Aber da hat sich nix getan, also wird es wohl kein thermisches Problem sein, eher sowas wie schmutzige Herstellung oder sowas. Mechanisch ist da übrigens auch nix zu machen, also keine kalte Lötstelle oder sowas.



    Segment 5 bei 13,3V Betriebsspannung, die erste LED (rechts) ist aus, die scheint tot zu sein weil da nur 1,00 V abfallen und nicht, weil die aus ist, entsprechend mehr für den Rest = vorzeitiges Ende für die restlichen 5.
    Bei 13,3V leuchtet normalerweise keine LED.


    Segment 13 bei 13,3V, auch hier die erste LED mit ungewöhnlichem Spannungabfall (ca. 6V bei 19V Betriebssp.)


    Seg. 3,4,5 und 6 bei 16V Betriebsspannung. Seg. 3 und 6 sehen normal aus, 4 ist komplett tot und von 5 ist die erste LED auch tot.


    Seg. 12 und 13 bei 16V, das gleiche wie hier drüber. Allerdings ist Seg. 11 schwächer am leuchten als 14. 14 ist in Ordnung, 11 hat einen Schaden.


    Seg. 37 = Brei
    Die Spiegelfolie ist nur zu Versuchszwecken drin, als Reflektor taugt sie aber nicht. Nicht weil die Verklebung sich löst sondern die Reflektion selbst. Eine papierweiße Fläche ist besser, also das Ergebnis sieht wesentlich besser aus.


    So sieht der Streifen aus.
    Wenn ich mal so typische Flußspannungen (3,3V; 3,2V) in die Rechnung einbaue, komme ich bei einem Widerstand von 180 Ohm und 24V Versorgung schon auf einen typischen Strom von > 20mA. In der Regel wird der typische Strom für den LED Typ mit 20mA angegeben und der max. Strom mit 30mA also analog zur 5mm LED. ;)

    Aus meinen Messungen geht der Trend bei den typischen Vorwärtsspannungen bei neuen weißen LEDs eher in die Richtung <3,2V.
    Sämtliche Angaben ohne Gewähr und ohne Anspruch auf Vollständigkeit!
    Hää? Wie meinen? Ich komme da gerade nicht so ganz mit....

    Kanwas schrieb:

    Wenn ich mal so typische Flußspannungen (3,3V; 3,2V) in die Rechnung einbaue, ...

    In welche Rechnung? Oben, die Werte aus der Tabelle? Dass sind die Messwerte bei den defekten Segmenten und bei Betrieb an Unterspannung. Bei 24V Nominalspannung wird man ja beim Messen blind. Außerdem sieht man dann sehr schlecht oder garnicht mehr, ob eine benachbarte LED schwach leuchtet oder tot ist. Deswegen die 19V.

    Kanwas schrieb:

    ...komme ich bei einem Widerstand von 180 Ohm und 24V Versorgung schon auf einen typischen Strom von > 20mA. In der Regel wird der typische Strom für den LED Typ mit 20mA angegeben und der max. Strom mit 30mA also analog zur 5mm LED.

    30mA wäre auch das maximale, was wohl möglich wäre. Allerdings nicht bei 24V. Da habe ich einen durchschnittlichen Strom von 1300 mA ÷ 50 Segmente = 26 mA/Seg. und dabei eine Leistung von ca. 31 Watt. 32 36 Watt = 100% Leistung habe ich, wenn ich das Teil mit 24,95V versorge. Das alles mit einem 2,5 Meter Stripe, nicht 5m.
    Habe ich alles schon nachgemessen. :D




    Kanwas schrieb:

    Aus meinen Messungen geht der Trend bei den typischen Vorwärtsspannungen bei neuen weißen LEDs eher in die Richtung <3,2V.

    Bei meinem gereppten Fahrradscheinwerfer hat die olle LED ca. 2,95V (Cree XR-E) und das Ding ist schon locker 7 Jahre alt und noch ziemlich teuer. Ich glaube aber nicht, dass das noch großartig fallen wird, Physik ist Füsick. Aber darum geht es mir hier garnicht.

    Sabu schrieb:

    30mA wäre auch das maximale, was wohl möglich wäre. Allerdings nicht bei 24V. Da habe ich einen durchschnittlichen Strom von 1300 mA ÷ 50 Segmente = 26 mA/Seg. und dabei eine Leistung von ca. 31 Watt. 32 36 Watt = 100% Leistung habe ich, wenn ich das Teil mit 24,95V versorge. Das alles mit einem 2,5 Meter Stripe, nicht 5m.
    Habe ich alles schon nachgemessen. :D

    Da :)
    Vorallem im Durchschnitt... Ein normaler Stripe (also ohne Aluplatine) sollte eigentlich keinesfalls einen Durchschnitt > 20mA haben, weil ja die Kühlung dort (selbst mit Profil dahinter, weil die Wärme nicht richtig von der LED weg kommt) unterdurchschnittlich ist - kombiniere das mit einem überdurchschnittlich großen Strom und du hast ein sehr großes Wärmeproblem :)
    Wenn jemand Futter für seine Haustiere (Hamster, Mäuse, Ratten, etc) braucht... Futterkrämerei - der Laden meiner Frau ;)
    Infos über Cree LEDs: pct.cree.com/
    Meine Projekte: [1] [2] [3]
    Achso, jetzt gerafft, was es mit den 26 mA auf sich hat. Ich war bei meinem ersten Posting dazu.

    Aber wenn der Hersteller angibt, dass der Stripe eine Leistung von 72 Watt hat bzw. die 2,5m dann eben 36 Watt, dann kann ich das doch erwarten. Bei 24V komme ich auf 31Watt und damit liege ich ja schon über den 20 mA/Segment und das Teil klebt auf einem Alu-Profil, welches auch bei der Größe handwarm wird. Das Aluprofil ist 2,5m lang und hat eine Gesamtbreite von ca. 6 cm. Da sollte mMn. nix mit sein.

    Was ich mir aber denken könnte ist, dass ein paar LED's zu heiß geworden sind, weil es einen Luftspalt zwischen LED und Klebestreifen gibt, der nicht da sein sollte. Man sollte man ein Schliffbild davon machen oder gibt es andere Möglichkeiten, das (mit Hausmitteln) rauszubekommen?
    Die LEDs haben halt keinen separaten Kühlanschluss wie HP LEDs oder die beliebten 5630 LEDS. Der Großteil der Wärme muss über die Lötanschlüsse abgeleitet werden.
    Das funktioniert halt bei Stromstärken bis ca. 20mA ganz leidlich. Alles darüber ist eher schädlich für die LED. Das geht halt auf die Lebensdauer.
    Außer in diesem Forum scheint das aber vielen Leuten egal zu sein. Dann wird halt nach - Achtung Beispielzahl ohne wissenschaftlichen Hintergrund - ca. 5000 Betriebsstunden einfach ein neuer Streifen verbaut, kostet ja nix oder auf die LED geschimpft - hält ja nicht die angegebenen > 100000h.

    Durch die Bauteilschwankungen können halt einzelne LEDs eine etwas höhere Leistung haben also mehr Leistung in Wärme umsetzen. Wenn dann der Strom schon über dem Limit ist altern diese LEDs dann halt noch schneller.
    Da kann man ruhig mal ein Schliffbild von machen wenn man Spaß dran hat. Oder einfach dafür sorgen, dass die LEDs beim Betrieb im grünen Bereich bleiben. Einen Teil hast du ja schon von Anfang an gemacht mit dem Aluprofil. Sonst wäre der erste Ausfall noch eher gekommen.
    Die nächste Stufe wäre ein Anpassen der Versorgungsspannung auf einen Wert, bei dem der Stripe noch hell genug ist und der typische Strom möglichst im grünen Bereich.

    Bei mir laufen einige 24V Stripes bei Spannungen zwischen 19V und 22V und das schon einige Jahre ohne Ausfälle. Mehr Licht brauche ich an den Stellen einfach nicht. Das spart dann noch Strom und schont die Bauteile.
    Sämtliche Angaben ohne Gewähr und ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

    Kanwas schrieb:

    Die LEDs haben halt keinen separaten Kühlanschluss wie HP LEDs oder die beliebten 5630 LEDS. Der Großteil der Wärme muss über die Lötanschlüsse abgeleitet werden.

    Wieviel macht dann ein thermisch einwandfreier Kontakt des Gehäuses zum Streifen/Alu selber aus? Wenn man also nachträglich (k. A. ob das geht) zb. durch einen kleinen Tropfen Öl einen besseren thermischen Kontakt herstellt, indem man eben mit dem Öl eben die isolierende Luft unter der LED entschwinden lässt? Dass Öl suboptimal ist, ist mir schon klar, es fließt weg. Oder evtl., k. A. ob das geht, Wärmeleitpaste verdünnen (womit?), sodass die dünnflüssig wird, unter die LED kriechen lassen und dann durch Trocknung, also durch Verdampfen des Verdünners, wieder normale feste, nicht fließende Konsistenz annimmt. Was würde das bringen, wenn überhaupt?

    Aber ich will mal die defekten Abschnitte rausschnippeln und andere reinbasteln. Bei den defekten LED's kucke ich mir mal den Kontakt zum Klebestreifen an und auch die Größe der Leiterbahnen im Streifen. Könnte ja sein, dann hier ein thermischer Designfehler drin ist, wenn man das so nennen kann.

    Aber in dem Zusammenhang wären Schliffbilder interessant. Kann man selber welche machen bzw. wie macht man es am besten. In de Ex-Firma hat eine Kollegin das gemacht mit Harz und runden Formen. Das zu untersuchende Teil senkrecht reingestellt und mit Harz aufgefüllt, aushärten lassen und dann runterschleifen und polieren bis beispielsweise zur Mitte des LED-Gehäuses.

    Kanwas schrieb:

    Bei mir laufen einige 24V Stripes bei Spannungen zwischen 19V und 22V und das schon einige Jahre ohne Ausfälle. Mehr Licht brauche ich an den Stellen einfach nicht. Das spart dann noch Strom und schont die Bauteile.

    Bei 19...22 V liege ich leistungsmäßig bei 8 bis 21 Watt nach meiner Kurve für die 2,5m. Das ist arg funzelig. 30 Watt sollten schon sein in meinem Fall. Bei 20mA/Seg. = 1A für die 2,5 m wäre ich bei 22,5 Watt, derzeit läuft das Teil mit ca. 31 Watt, das ist ok.
    Kurze Ergänzung zu der Strom-Betrachtung: bei meinen 3528-LEDs steht im Datenblatt max. 50mA, das ist schon eine Menge. Wenn ich das dann auf den Streifen umrechne, so komme ich auf 30mA Nominal-Betrieb:

    14,4W/m = 0,6A bei 24V
    120 LEDs/m = 20 Segmente mit 6 LEDs
    600mA / 20 = 30mA pro Segment

    Das hatte mich auch anfangs verwundert, aber die werden wohl so betrieben. Je nach Dichte der LEDs geht man dann etwas nach unten mit dem Strom (habe diese Sorte auch mit 228 LEDs/m einreihig, allerdings dann mit KSQ).