12 V LED-Streifen mit 4 LEDs pro Gruppe?

    Hallo,


    die weißen LED Leuchtstreifen für 12 Volt, denen ich bisher begegnet bin, haben je 3 LEDs und einen Vorwiderstand und erreichen relativ schlechte Lumen/Watt ausbeuten (< 100), hinzu kommt dann noch der Netzteilverlust.
    Die meisten weißen SMD-LEDs haben 2,85 Volt. 4 * 2,85 = 11,4 Volt. Das heißt es müssen nur noch 0,6 Volt und damit 5% der Energie durch Vorwiderstand vernichtet werden. 3 * 2,85 = 8,55. Hier müssen 28,8 % und damit fast ein Drittel der Leistung der Leistung am Widerstand vernichtet werden.
    Warum baut man denn keine Leuchtstreifen mit 4 LEDs pro Gruppe bzw. sind diese nicht so verbreitet?

    Als Alternative auf 24V Produkte wechseln?
    Da gibt es dann auch Produkte mit 7 LEDs in Reihe. Effizient und noch Luft für Steuer- bzw. Regelelemente die ja auch nicht nur mit Luft und Liebe arbeiten.

    7 in Reihe ist leider auch nicht optimal. 7*2,85=19,95, macht einen Verlust von 16,9 %. Bei 8 Stück wären noch 1,2 V "Reserve". Allerdings ist diese "Reserve" fraglich, denn bei 3 Stück in, 12 Volt und richtiger Auslegung des Vorwiderstands gibt es nicht mehr oder weniger Reserve als bei 4 in Reihe.

    Alle Diskussionen mit Vorwiderstand und Effizienz sind kontraproduktiv.
    Wenn bei LEDs auf die Effizienz geachtet werden soll, muss eine Konstantstromquelle verwendet werden und damit entfällt der Vorwiderstand zur Strombegrenzung.


    Denn mit Vorwiderstand hat man die Netzteilverluste + die Widerstandsverluste und liegt damit zwangsläufig immer über den Netzteilverlusten der Konstantstromquelle (außer die wäre grottenschlecht im Wirkungsgrad).


    Und 12 V ist ja immer toleranzbehaftet, bedenke, dass viele Akkus im geladenen Zustand >13 V besitzen.
    Legst du die Schaltung mit Vorwiderstand und 4 LEDs für einen sehr hohen Strom aus bei 12 V Nennspannung aus, so wird der Strom bei 13 V womöglich zu hoch.
    Dimensionierst du auf 13 V, kannst du Einbußen bei 12 V haben.
    Deswegen ist eine größere Ohmzahl am Vorwiderstand garnicht so verkehrt.


    Böse gesagt könnte man 12 V-LEDs mit Vorwiderstand auch Deppentechnologie nennen. Es muss eben einfach immer funktionieren, im Bereich von 10 ... 14 V und deswegen nur 3 LEDs. Darum wirst du auch wenig bis garnix mit 4 LEDs finden.

    Ist es sinnlos zwischen 5 % Verlust am Vorwiderstand und 28,8 % Verlust zu diskutieren bzw. unterscheiden?


    Bisher habe ich 12V LED-Streifen immer nur für Netzteilbetrieb gesehen (für KFZ braucht man andere Stripes, da man hier von einer Spannung von 14,4 Volt ausgeht) und die Schaltnetzteile halten die 12 Volt erstauntlich genau ein. Sehr wahrscheinlich ist sogar dein genannter Grund die Ursache. Je mehr Spannung am Widerstand abfällt, desto größer ist die Spannungstoleranz ohne dass der Strom bei höherer Spannung durch die Decke geht.

    Mal eine kleine Effizienzbetrachtung für einen LED-Streifen mit linearer Strombegrenzung.


    Ich betrachte mal ein System mit ~24VDC. Als LEDs habe ich 5630 LEDs genommen betrieben mit 100mA, 2700K und CRI90+.
    Da man bei den LEDs nicht nur die Lichtfarbe und Lichtstrom aussuchen kann sondern auch die typische Vorwärtsspannung sortiert wird nehme ich einfach mal LEDs mit einer typischen Vorwärtsspannung mit 3V. 7 LEDs in Reihe sind dann also 21V. Dazu dann eine Strombegrenzung mit einer Dropspannung von 1,2V. Macht eine Flussspannung von Gesamt 22,2V.


    Fall 1.
    Ich nehme eine Konstantspannungsquelle 24V mit einstellbarer Spannung und regele auf eben die 22,2V.
    Dann habe ich in der LED Reihe eine Gesamtleistung von 22,2Vx0,1A=2,22W. Davon sind 1,2Vx0,1A=0,12W Verlust an der Strombegrenzung. Also etwa 5,5% Verlustleistung. Natürlich Plus die Netzteilverluste. Hier kann würde ich einfach ein Netzteil mit einem Wirkungsgrad von 80% annehmen. Damit wäre die Gesamtleistung 2,664W. Verlustleistung wären dann also Gesamt 0,444W oder ~17%.
    D.h. die Verluste im Netzteil sind weitaus größer als die der Strombegrenzung.
    Hier ließe sich noch mit einem Netzteil der Kategorie 80%+ gegensteuern. Das kostet aber.


    Fall 2.
    Hier nund mit der Konstantspannungsquelle mit 24V die nicht einstellbar ist. Dann bleiben nach den LEDs noch 3V übrig die an der Strombegrenzung verbraten werden müssen also 3Vx0,1A=0,3W.
    Die Gesamtleistung beträgt 24Vx0,1A=2,4W. Die Verlustleistung an der Strombegrenzung beträgt also etwa 12,5%.
    Jetzt wieder mit dem Netzteil (80%) sind es gesamt 2,88W. Die Verlustleistung Gesamt sind dann 0,48W oder etwa 17%. Allerdings mit einem größeren Teil der Verluste in der Strombegrenzung.


    Es sind mit linearen Strombegrenzungen LED-Schaltungen möglich die eine Effizienz von etwa 94% (Netzteilverluste aussen vor) erreichen können. Und das bei Bauteilkosten im einstelligen Cent-Bereich.
    Mit LEDs 2700K CRI90+ liegt man dann bei ca. 90lm/W. Für die Lichtfarbe und den CRI ist das schon ein sehr guter Wert.
    Wenn CRI80- reicht und man die Lichtfarbe eher Richtung Kaltweiß wählt kommt man auch mit linearen Strombegrenzungen auf Werte >100lm/W.
    Man muss nur wollen oder können :D

    Außerdem, je geringer der Spannungsanteil für den Widerstand ist, desdo sensibler reagiert ein LED Stripe auch auf die internen Spannungsabfälle seiner eigenen Länge, d.h. ich muß öfter einspeisen, damit es nicht zu sichtbaren Helligkeitsunterschieden kommt.

    Deshalb habe ich die Strombegrenzung mit einem Drop von 1,2V angenommen.
    Meiner Meinung nach ein guter Kompromiss aus Stabilität und Verlustleistung.
    Mit der Regelung der Ausgangsspannung kann man dann auch bei größeren Längen Unterschiede gut ausgleichen ohne das die Effizienz in den Keller geht.