Deckenleuchte mit 32 x 2,5W COBs an Netzspannung

    Zitat von RH

    Auch die Bemerkung das die Leuchte verflucht hell sei deutet darauf hin,
    ich glaube zwar schon das die Hell ist aber halt nur hell. ;(

    Na dann rechne mal nach ;)
    Die Module schaffen bei 200mA von led-tech gemessene 140lm, sowohl kw, als auch gw.
    Bei 32 Modulen macht das 4480lm. Das entspricht ungefähr einer 330W Glühlampe (wenn es sowas geben würde). Und das ganze als direktes Licht ohne jeglichen Diffusor, der mehr als die Hälfte des Lichts schluckt.
    Wenn das nicht verflucht hell ist weiß ich auch nicht.

    Zitat

    Das aussehen einiger Module ist ein typisches Zeichen von absoluter überstromung,
    diese komischen Flecken in der Vergussmasse ist verkokelte und aufgeblasene Vergussmasse.

    Du sagst es. Absolute Überstromung! Und nicht dauerhafte leichte Überstromung. Außerdem ist es bei jedem Versuch nur ein Modul gewesen, das ausfiel.



    Ich möchte morgen nochmal einen Versuch machen. Dazu werde ich mal meine Handykamera daneben legen und kann euch dann exklusive Bilder liefern ;) Nur noch eine Frage dazu: Wo messe ich am besten die Stromstärke? Vor dem Gleichrichter oder nach der Gleichrichtung und Glättung. Das Problem ist, dass davor recht starke Stromspitzen auftreten werden, die das Messgerät "übersehen" könnte. Dahinter könnte die Restwelligkeit der Spannung die Messung beeinträchtigen. Ich habe nur ein normales billiges Multimeter im Angebot.

    Ich würde sagen mit einem normalen einfachen Multimeter hast Du alleine keine Chance es genau zu messen.
    Durch die Trägheit des Multimeters wirst Du keine Spannungs od. Stromspitzen messen können. Und dadurch das Du die Restwelligkeit nicht kennst wirst Du auch die Spannung bzw. den Strom nur sehr ungenau messen können.
    Also am besten versuchen, irgendwoher ein Oszi organisieren.


    Warum vermutest Du, das es nur auf der Eingangsseite zu Stromspitzen kommen kann ?

    Eieiei, habe mir den Thread gerade mal durchgelesen und musste
    erstmal meine Nackenhaare beruhigen, die sich extrem gesträubt haben.


    [Blockierte Grafik: http://www.led-treiber.de/assets/images/LED-Kennlinie.gif]
    Schau dir mal die Kennlinie einer LED an. Fällt dir was auf? Sie ist exponential.
    Kleine Spannungsänderungen verursachen große Stromänderungen. Also werden
    die LEDs eine ungenaue Spannung lieben bis sie schwarz werden.


    Machen wir mal anhand des Bildes eine Beispielrechnung, mit dem Widerstand (blau):
    Spannung steigt von 2,0 V auf 2,1 V = +5%
    Der Strom steigt von 20mA auf 21mA = +5%


    Jetzt die LED (rot)
    Spannung steigt von 2,0 V auf 2,1 V = +5%
    Der Strom steigt von 30mA auf 50mA = +66%


    Bei dir haben wir es mit einer Reihenschaltung von 96 LEDs zu tun, das kann man
    gut auf das Bild projezieren; du braucht nur die Werte der X und y Achse anpassen.


    Also: Bei dir ist der gemessene Strom 180mA ergibt bei Netzspannung +5% = 270mA.
    Damit nicht genug: Die Netzspannung darf +- 10% schwanken, also bei +10% = 432mA. Noch Fragen?


    Worüber wir noch nicht gesprochen haben: LED haben einen negativen Temperatur-
    koeffizienten. Bei höherer Temperatur fließt mehr Strom. Und wenn man den nicht
    begrenzt setzt sich das ganze Spiel fort. Der Stromfluss nimmt dabei exponentiell zu.


    Nun zum Varistor, der - meine Annahme - parallel zum Netz liegt.
    Damit soll also der Varistor auch dein gesamtes Stromnetz vor Überspannung bewahren. :whistling:
    So etwa, wie wann man eine kleine Z-Diode parallel an eine LKW-Batterie legt, um eine
    Überspannung zu begrenzen. Hmmmm mal überlegen.


    Die Impedanz eines Hausinstallationsnetzes liegt unter 1 Ohm; der maximale zu erwartende
    Kurzschlussstrom hängt vom Innenwiderstand bzw. der Netzimpedanz des Stromnetzes sowie
    dessen Nennspannung ab. Überlastschutzschalter (Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter,
    Schmelzsicherungen) müssen diesen Strom abschalten können. Er liegt in Hausinstallationsnetzen
    etwa bei 500 bis 3000 A.


    Das heisst, der Varistor wird eine Überspannung zwar schlucken können (wenn nicht zu lang anhaltend),
    wird diese aber niemals begrenzen können. Dafür ist das Netz viel zu stark.
    Überspannungsschutz mit Varistoren schneidet einzig und allein kurze Spannungsspitzen weg,
    also im Bereich ns ...µs die deutlich über der Netzspannung liegen und empfindliche elektronische Geräte
    stören könnten.


    So, dann hätten wir noch ein paar Dinge anzubieten, wie etwa die vorhandenen Kapazitäten zwischen
    COB-Modul und Aluträger, die zwar nur im pF bis nF Bereich liegen, aber in Verbindung mit einer hohen
    Spannung doch wirksam werden in Bezug auf kapazitive Ströme, vielleicht noch Reihenschwingkreis
    mit Spannungserhöhungen, begünstigt durch Transienten über das Hausnetz ....
    Nee, lassen wir mal den letzten Abschnitt weg, ist jetzt auch etwas spekulativ.


    Aber RH hat da schon die passende 'Minimalidee' gehabt: Ein Reihenwiderstand.
    Wird jetzt ein Widerstand in Reihe zur Diode eingebaut wird die Kennlinie der
    ganzen Anordnung sehr viel flacher und Spannungsschwankungen ändern den Strom
    sehr viel weniger.


    Am besten ist natürlich ein Betrieb über einen geregelten Strom; aber das wäre jetzt
    sicherlich Eulen nach Athen tragen.


    mfg
    Bernd

    Hallo H2SO4, liebe LED-Gemeinde


    ich habe mich mal gerade angemeldet, um H2SO4 ein paar Überlegungen vor Deinem nächsten "Testlauf" zu geben. Demnächst stelle ich mich auch richtig vor, aber so kurz vor Weihnachten muss ich noch Geschenke basteln...


    Deine Lampe finde ich erst mal sehr nett. Sie gefällt mir, da ich auch nach möglichst effektiven Lösungen suche. Und so ganz ohne KSQ und Widerstände ist der Wirkungsgrad schon mal hoch.
    Jetzt kommt das Aber:
    Du betreibst die LEDs direkt an einer sehr unangenehmen Spannungsquelle! Die erlaubten Schwankungen liegen z.B. bei +/- 10%. Wenn die obere Grenze erreicht wird (was ich aber noch nie gemessen habe), stirbt Deine Lampe sofort. 240V treten bei uns aber immer wieder mal auf.


    Aber selbst bei 230V sehe ich ein Problem: Die LEDs leuchten nur einen (kurzen) Moment bei jeder Netzperiode.
    Ich habe gerade mal eine COB nachgemessen (aus meinem Weihnachtsgeschenkebastelvorrat):
    Bei 7.7 V glimmt sie bei 1 mA. Bei 9.3 V zieht sie 120 mA und bei 9.9 V sind's dann 200 mA (alles mit gutem Kühlkörper bei 20°C gemessen)
    Bei 32 dieser COBs liegt die "Glimmspannung" also bei etwa 246 V. Nennstrom (120mA) schlucken sie bei 298 V und ab 317 V wird es "spannend".
    Die Netzspannung ist im wesentlichen sinusförmig, also beträgt die aktuelle Spannung U = Umax * sin( 2*pi*f*t). Der Brückengleichrichter "dreht" die negative Halbwelle nach oben, sodass sich die Kurve mit 100 Hz also alle 10 msec wiederholt. Eine Spannung von größer 246 V liegt nur in der Zeit 2.8msec... 7.2msec an, also in 44% der Halbwelle. Die restlichen 56% sind die LEDs aus und ziehen praktisch keinen Strom. Mehr als 298V gibt es für 25% der Zeit.


    Wenn Dein Multimeter also 180 mA anzeigt und dies der tatsächliche gemittelte Strom ist (was ich bei einem "nicht TRUE-RMS"-Gerät bezweifele), so fließen alle 10 msec für kurze Zeit sehr viel höhere Ströme als die spezifizierten 200 mA. Leider ist uns der maximale Pulsstrom nicht bekannt (Hallo LED-tech, ein Datenblatt wäre hilfreich!!!), aber vielleicht ist das ja ein Grund für den schnellen Ausfall einer LED.


    Ich habe bei meinen COBs mal grob das Temeraturverhalten gemessen, und bin bei etwa 8 mV/K für die Flussspannung gekommen. Bei Deinen 32 COBs ist also mit etwa 0.26V/K zu rechnen. Bei 50K Sperrschichttemperaturerhöhung, die ich bei Deiner Lampe durchaus erwarte, senken sich die oben angegeben Spannungen nochmal um 13V ab.


    Fazit: Ich glaube, dass die COBs an zu hohem Stromkonsum sterben.


    Ein Elko hinter dem Gleichrichter würde die Spannung glätten, und den Spitzenstrom (bei gleichem mittleren Strom) senken. Aber achte dann auf den maximalen Einschaltstrom. Und der oben genannte Vorwiderstand hilft auch, allerdings auf Kosten des Wirkungsgrades.


    So, jetzt ist meine erste Nachricht viel länger gewordenals gewollt , aber vielleicht hilft es Dir und es wäre wirklich schade um Dein Projekt, falls es sich heute in Rauch auflöst.


    Viele Grüße, Lichtblick


    P.S. Siehst Du eigentlich ein 100Hz-Flackern?

    Zitat von Lichtblick

    ...
    Du betreibst die LEDs direkt an einer sehr unangenehmen Spannungsquelle! Die erlaubten Schwankungen liegen z.B. bei +/- 10%. Wenn die obere Grenze erreicht wird (was ich aber noch nie gemessen habe), stirbt Deine Lampe sofort. 240V treten bei uns aber immer wieder mal auf.

    Neben der zulässigen Schwankung der Netzspannung gibt es noch weitere Probleme mit dem Netz, die teilweise davon abhängig, wo man ist:
    - Gibt es große Verbraucher in der Umgebung, die regelmäßig geschalten werden ?
    - Gibt es HF-Störungen (z.B. durch (große) Schaltnetzteile !)


    Die hier genutzte Schaltungstechnik ist bei Betrieb an einer Spannungsquelle nicht zu empfehlen (unser Stromnetz ist eine), solche Schaltungen sollten nur an Stromquellen (z.B. Fahrraddynamo) betrieben werden


    Über die Betriebssicherheit der Lampe wurden ja schon genug Worte verloren; es ist ja nur ein Prototyp, der (hoffentlich) nur in einem Labornetz mit den notwendigen Sicherungsmaßnahmen betrieben wird.

    Wenn ich mir die Bilder im ersten Beitrag ansehe, sehe ich schon einen Elko auf der Lampe. Kapazität kann ich aber nicht erkennen.
    Ich würde min. 200uF (Faustregel 1000uF pro Ampere) empfehlen, allerdings wird bei steigender Kapazität die Lampe nach dem ausschalten noch kurz nachleuchten.


    Ich kann mir eigentlich auch nur Überstromung als Fehler vorstellen, aber ganz überzeugt bin ich nicht.
    Ich hatte sowas bis jetzt nur einmal in ähnlicher Form (braune Stellen an den LED-Chips). Das war bei unserer Wintergartenbeleuchtung mit 20 Rebels in Reihe, über einen Kondensator und Widerstand in Reihe an 230V~.
    Die Rebels auf Alu-Platine sind gemeinsam in einem geerdeten Alu-U-Profil montiert.
    Bei einem Gewitter (Beleuchtung war ausgeschaltet) ist in der Nähe unseres Hauses ein Blitz eingefahren und hat ein paar Leds gekillt. Die Beleuchtung hat weiterhin funtioniert aber ein paar Leds waren dunkel.
    Diese hab ich dann gewechselt und dabei hab ich bemerkt dass unter der Linse auch Flecken zu sehen waren.
    Ich vermute durch den Blitzeinschlag wurde das Erdpotential angehoben und der Spannungsunterschied Erde-Neutralleiter war so hoch dass einige Leds durchgeschossen haben. Ansonsten war nichts kaputt.
    Nach diesem Vorfall hab ich im Vorzählerteil den PEN-Leiter der vom Hausanschlusskasten kommt mit der Hauserde verbunden (mit dem Netzbetreiber abgeklärt). Seit dem gabs keine Probleme mehr.


    Viele Grüße
    Erwin

    Also ich hoffe ich vergesse nicht wieder die Hälfte zu beantworten.
    Erst mal: Es ist natürlich ein Kondensator verbaut, der die Spannung glättet. Der hat glaube ich 200µF, wenn ich mich recht entsinne. Vielleicht sinds aber auch nur 120µF.
    Dass das Stromnetz Schwankungen unterworfen ist und die LED Kennlinie exponentiell verläuft ist mir klar. Dafür bin ich schon lange genug hier im Forum unterwegs ;)
    Dennoch bin ich der Meinung, dass es so wie ich es gebaut habe funktionieren muss :)
    Ich kam leider noch nicht zu einem weiteren Testlauf. Allerdings habe ich eine schwarze Stelle gesehen, die zwischen COB Modul und KK ist. Hier könnte ein Funken übergeschlagen sein. Wenn ich die Tage wieder an eine Digicam komme werde ich das mal zeigen. Mit dem Handy erkennt man leider nichts.
    Der nächste Testlauf wird übrigens mit ein paar zusätzlichen P4 gemacht werden (wie in meinem Avatar zu sehen ist) um den Strom etwas runter zu fahren. So hell wies momentan ist brauchts nämlich wirklich niemand ^^
    Und noch eine Sache zum Pulsstrom der LEDs: Dieser ist in dem Mini Datenblatt von ledtech angegeben mit 400mA. Weitere Angaben zum Farbspektrum etc wären aber noch hilfreich.

    Geiles Projekt! :thumbup:
    Ich staune nur über deinen Mut.Ich habe ja selbst ein 'spannungsgesteuertes Projekt' am Laufen und taste mich im Gegensatz zu dir langsam von unten nach oben ran.Du hast ja gleich beim Maximum angefangen. ;(
    Allerdings mag ich eigentlich nicht an überstromung glauben.Meinst du nicht das du ,wenn ein Modul wesentlich mehr Spannung als andere bekommt, du das gesehen hättest?
    Außerdem habe ich mal eine Luxeon LED blank,ohne Alles (kein Widerstand,KSQ und kein Kühlkörper) an einen 6Volt Akku gehalten...... 8o
    Aus weiß wurde blau,ich hätte damit ein Tier brandmarken können,aber sie LED lebt Heute noch.
    Sicherlich reagiert jede LED anders auf Überstromung,aber so richtig mag ich es nicht glauben.
    Jedenfalls musst du im Betrieb dein Multimeter dranlassen damit du siehst wie sich der Strom im Betrieb ändert.
    Des weiteren habe ich mit meinen (Billig)Multimeter folgendes festgestellt:
    Wenn ich das Multimeter zum Strom messen in Reihe (logisch) dazwischengeschaltet habe, und z.B. 1A messe, und ich jetzt das Multimeter überbrüche (ohne Abklemmen) wird die LED wesentlich heller !
    Bei geringen Strömen ist mir das früher nie aufgefallen,erst als ich meine DX-P7 Taschenlampe vermessen habe die ja bis 3 A zieht.
    Vielleicht tritt dieser Fehler ja auch gar nicht bei niedrigen Strömen auf,aber ich wollte es mal erwähnt haben.

    Ich denke deine Messprobleme sind auf den ohmschen Widerstand an den Kontaktstellen und im Multimeter zurückzuführen.
    Dass es an Überstromung lag glaube ich aber auch immer noch nicht.
    Im Anhang findet ihr ein Foto von der Stelle wo ich meine, dass ein Funken übergeschlagen sein könnte. Diese LED ist übrigens NICHT kaputt gegangen!
    Die defekte liegt ein paar "Arme" weiter.

    Das sieht ja übel aus.


    Ich habe mittlerweile 10 COBs verarbeitet und dabei 2 unangenehme Erfahrungen gemacht und eine davon könnte auf Dein Problem hindeuten.
    1. Ich habe die COBs mit Stahlschrauben auf Alu-KK geschraubt. Bei 3 Stück hatte ich anschleißend einen leitenden Kontakt der Anode bzw. Kathode mit dem KK. Die Ursache liegt darin, dass die Lötpads der COBs entlang der langen Modulseite über eine Leiterbahn miteinander verbunden sind. Diese Leiterbahnen sind nur mit einer dünnen Lackschicht abgedeckt. Und diesen Lack habe ich stellenweise mit dem Schraubenkopf angekratzt und damit die Verbindung zum KK hergestellt. Also nur Kunststoffschrauben verwenden! Wer klebt hat dieses Problem natürlich nicht.


    2. Bei 2 COBs hatte ich auch ohne Stahlschrauben einen Widerstand von ein paar Ohm zum KK. Die Ursache: Die Lötpads sind nur 0.5mm von dem Aluträger der COB entfernt. Bei diesen Modulen gab es einen haarfeinen Lötzinnfaden, der den Rand des Aluträgers leicht berührte.


    Bei einer "Hochspannungsanwendung" ist die Feldstärke vom Pad zum Aluträger zu beachten. Wenn ich mich recht entsinne, ist bei 230V ein minimaler Abstand von 2mm vorgeschrieben (vielleicht sogar mehr). Falls nun auf den Lötpads z.B. eine Lötzinnspitze entsteht, kann die Feldstärke dort so hoch sein, dass eine Funkenentladung zum Aluträger auftritt.
    Die braune Stelle auf Deinem Foto sieht eigentlich recht unkritisch aus. Ich halte den Lötpunkt rechts davon für viel gefährdeter. Aber wir stimmen darin überein, dass es an der braunen Stelle einen Überschlag gegeben hat. Übrigens kann es gut sein, dass nicht die LEDs in diesem Modul sterben. Der Überschlag bewirkt ja eine (kurzzeitige) niederohmige Verbindung des Kontaktes mit den Kühlkörpern. Dadurch werden ein oder mehrere Module "kurzgeschlossen" und die noch leuchtenden müssen den riesigen Entladestrom verkraften. Von denen geht dann wohl ein Modul kaputt. Hast Du eigentlich die Aluteile Deiner Lampe geerdet?


    Bei "Hochspannunganwendungen" sollte man also die COBs mit Isoliermaterial auf den Kühlkörper kleben, um einen sicheren Abstand des Aluträgers von dem KK zu haben. Zwischen den Lötpads eines Moduls und dem Aluträger entstehen dann keine hohen Spannungen, da sich der Aluträger gegebenfalls auf das gleiche Potential wie die Pads aufladen kann.


    Für Deine Lampe ist das natürlich nur ein schwacher Trost - vermutlich bekommst Du die COBs nicht mehr ab, oder? Helfen könnte es, die Aluträger zu lackieren (wobei ich jetzt nicht spontan weiß, ob die Durchschlagfedstärke von Lack höher ist als die von trockener Luft). Drähte, die von den Pads abgehen, sollten einen möglichst großen Abstand zum Aluträger haben, also eventuell senkrecht auf die Pads gelötet sein.


    Zur Anpassung an Spannungsschwankungen: Ich glaube man kommt um eine geregelte Lösung nicht drumrum. Da wir den Wirkungsgrad nicht verringern wollen: Wie wäre es, wenn eine Schaltung abhängig von der aktuellen Stromstärke ein oder mehrere COBs mit Mosfets überbrücken würde? Bei hoher Netzspannung oder warmen COBs leuchten dann mehr Module. Das ließe sich mit einem controller oder analog mit einer Art "Aussteuerungsanzeige" realisieren. Und - so ein tolles (zwar etwas grob anzeigendes) Voltmeter hat sonst keiner an der Decke hängen :)

    Ok vielen Dank für deine Ausführungen.
    Mein KK ist eloxiert und hat somit schonmal eine eigene Schutzschicht, die ich aber an einigen Stellen aufgekratzt oder zerschnitten habe.
    Ich werde die ganzen Verbindungen glaube ich noch einmal löten und darauf achten, dass genug Abstand ist. Mein KK ist nicht geerdet. Aus Sicherheitstechnischen Gründen sollte ich das tun, aber ich glaube dann bekomme ich noch mehr Probleme mit Kurzschlüssen.

    Die Eloxalschicht schützt (wenn sie unverletzt ist) vor galvanischer Verbindung, aber die elektische Durchschlagfestigkeit wird in wikipedia mit 30V/µm angegeben. Wenn sie nur ein paar µm dick ist könnte da die Netzspannung schon durchschlagen. Ich habe mal kurz gesucht, und diverse Lacke mit 40V/µm gefunden. Luft hat etwa 2V/µm, also ist Lack viel besser. Wenn Du also alle Lötpads und/oder die Kanten der COB-Aluträger satt lackierst könnte das Überschlagsproblem schon beseitigt sein.
    Das Nichterden des Alus hat eventuell Deine COBs gerettet. Denn so wirken die Aluteile nur als Kondensator, der von den Funkenüberschlagen geladen wird.

    Das mit dem Lack ist eine sehr gute Idee. Dafür müsste ich aber erst mal alle COBs wieder demontieren. Ich glaube nicht, dass ich das ohne Beschädigung des KK oder der LED schaffen werde, da Arctic Silver schon recht fest hält auf so einer großen Fläche.
    Ich denke ich werde die Arme nochmal ablösen und mit genug Isolationsabstand wieder anbringen. Dann dürfte ein Arm nur max. 20V Potential haben und es dürfte kein Funken überspringen. Desweiteren kontrolliere ich noch mal die Kontakte auf Verbindung mit dem KK

    So der Testlauf wurde erfolgreich bestanden :)
    Ich habe alle Arme mit dem Sturmfeuerzeug nochmal abgelöst (was ein Glück, dass ich die nur mit Heißkleber befestigt hatte) und mit ein paar mm Entfernung zueinander wieder festgeklebt. Dadurch liegt an jedem Arm ein Potential von max 20V an, was wohl keinen Funken überschlagen lassen wird.
    Die Sache mit der abfallenden Spannung durch Temperaturanstieg ist auch nicht allzu tragisch. In den ersten 4min ist die Temperatur des KK um 10K gestiegen und der Strom um 10mA. Alles also halb so wild.

    Hi H2SO4,


    sehen wir denn jetzt auch ein paar Bilder von deinem Testlauf?
    Jetzt wo es funktioniert würde mich das sehr interessieren obs wirklich "verflucht hell" ist. :)
    Ansonsten, Hammer Projekt, meinen Respekt.


    Gruß
    Mick

    Naja an der Optik hat sich eigentlich nichts geändert...ich hab aber mal ein paar Bilder gemacht um die Ausleuchtung deutlich zu machen.
    Außerdem habe ich drei XR-Es in Reihe noch dazu geschlossen um den Strom etwas zu reduzieren. Ich komme jetzt auf 160mA laut meinem billigen Multimeter. So habe ich noch ein bisschen mehr Platz nach oben für Netzspannungsschwankungen. Jetzt ist es nur noch sehr hell und nicht mehr verdammt hell ;)
    Das erste Bild zeigt einen Teil meines Zimmers beleuchtet durch die neue COB Lampe.
    Das zweite Bild ist die Beleuchtung mit der im Foto zu sehenden Lampe (2x 60W Glühobst)
    Im dritten Bild sind beide Lampen an.
    Der weißabgleich wurde ausgestellt.
    Blende 3,3 (glaub jedenfalls, dass es die Blende ist)
    Belichtungszeit 1/50s ISO 800
    Ich hoffe es gefällt! Ach ja die Lichtfarbe ist nicht wirklich so kalt ;)

    Schönes Ergebnis!


    Also ich fände die Lichtfarbe auch recht akzeptabel, wenn sie so wie auf dem Foto aussieht :)


    Kannst du uns jetzt nochmal genau aufzeichnen, wie du vorgegangen bist, um zu ermitteln, wieviele LEDs du direkt an die Netzspannung hängen kannst/musst?
    Bist du von den 3xx Volt Gleichspannung augegangen, die der Gleichrichter erzeugt, und hast dann soviele LEDs eingeplant, bis der Strom passen sollte (jetzt ja tut)?


    Viele Grüße und Glückwunsch zum Projekt nochmal