Leistungs-LEDs sind Fehlkonstruktionen

    hallo zusammen


    Der Titel ist bewusst provokativ gewählt. Ich würde hier gerne mal kontroverse Kommentare einiger Profis sehen.


    Nehmen wir als Beispiel die SSC P7. Eigentlich sind das ja 4 parallel geschaltete LEDs zu ~3.6V und 700mA,
    was dann zu einem Betriebsstrom von 2800mA führt.
    Ich hab mal die Federn meiner Taschenlampen etwas genauer unter die Lupe genommen,
    genauer gesagt deren Widerstand. 100mOhm ist ein gutes Mittel.
    Meine Funzel läuft mit einem 18650 und hat vier Federn (zwei für den Akku und zwei für den LED-Kopf zum Treiber).
    LED seitig hab ich somit über den Federn einen Spannungsabfall von je U = R * I = 0.1 * 2.8 = 280mV.
    Ich verbrate somit in den Federn 2 * U * I, also knapp 1.6 Watt.
    Akku seitig sieht das ganze auch nicht viel besser aus ...


    So, nun kann man die Rechnung machen, wie der Verlust über den Federn mit 4 in Serie geschalteten
    LEDs aussehen würde, denn da fliessen dann nur 700mA: 2 * R * I * I = 100mW :thumbup:


    Wenn ich dann Akku seitig noch mit 2 statt nur einem Akku arbeite, dann kann ich dort bei halben Strom
    ebenfalls ein Viertel einsparen und komm auf ~400mW statt ~1.6W.


    Total für die ganze 'Um-Konstruktion' der Funzel würde ich also statt ~3.2 Watt in Federn zu verbraten nur rund 0.5 W verlieren.
    Die 2.7 W Differenz lassen meine Funzel einiges länger leuchten (mal abgesehen davon, dass ich ja nun 2 Akkus habe :rolleyes: ).


    So, nun nach dieser Einführung die Fragen an die Community:


    Warum müssen wir zB bei der SSC P7 so viel verbraten?
    Was habe ich übersehen?
    Welchen Vorteil hab ich von der Parallelschaltung?
    Wieso gibt es nicht mehr seriell geschaltete Leistungs-LEDs?

    Stell dir mal ne P7 mit Emmittern in Reihe an das wären 4x 3,6 also 14,6v in eine Taschenlampe z.b wäre das sehr schlecht, denn um so eine spannung zu erreichen bräuchte man entweder immens viele akkus in reihe oder einen Step up konverter. :thumbup:

    Du kommst einfach vom Regen in die Traufe. Schön, dass du erkannt hast, warum man zum Beispiel ein Hochspannungsnetz nutzt.


    Zum einen machst du das alles gerade an einem Beispiel fest, wenn ein Taschenlampen-Hersteller wirklich den Wunsch nach irgendeiner besonderen Schaltung hat, und sei das meinetwegen je 2 Chips parallel und dann je 2 in Serie, dann kann der das ziemlich sicher auch bekommen. Jedenfalls wenn die Masse stimmt.


    Allerdings hast du einfach bei jedem Hoch- oder Tiefsetzen der Spannung Verluste, die in keiner Relation zu deinen 100mW stehen.


    Weiterhin, warum machst du die LEDs und nicht die Federn dafür verantwortlich? Auch glaube ich auch kaum, dass die öden Federn einen Widerstand von 100mOhm aufweisen.

    Ich denke auch, die Messung ist nicht ganz richtig. Da spielen dir der Leitungswiderstand der Messstrippen, der Übergangswiderstand der 4mm-Stecker und der Übergangswiderstand deiner Messspritzen noch mit rein.


    Aber: Den Übergangswiderstand vom Akku zur Feder bzw, von der Feder zur LED hat die Taschenlampe auch, somit ist das Federkonzept zu überdenken. Zumindest beim Kopf halte ich es für Unnötig, für die Federn bei den Batterien gibts wohl keine Alternative, außer Zellen mit Lötfahnen.

    Schön, wie da Leben in die Bude kommt ...


    Ich hab ja auch zugegeben, dass ich ein wenig provozieren will :)


    Das mit der Feder und den 100mOhm stimmt. Das Material leitet halt nu mal schlechter als Kupfer oder Silber.
    Die Lampe ist so konstruiert wie sie ist, da kann ich leider nix ändern. Ich geh sofort mit euch einig, es gibt sicher schlauere Konstruktionen.


    Das es auch anders geht, zeigt http://www.reichelt.de/?ACTION…ROUPID=3031;ARTICLE=96877


    Wie bereits erwähnt, kann man ja Funzeln kaufen, die mit nur einer AA laufen und dann ne Power-LED treiben.


    Frage an die Cracks:
    Welche Effizienz bringt ein guter Step-Up wenn man nun tatsächlich von 2*18650 auf 14.4V raufbeamen würde?

    Pauschal kann man das nicht sagen! Jeder Regler, egal ob Step Up oder Down sollte für je EINEN Anwendungsfall dimensioniert sein! Soll heißen, jeder hat irgendwo seinen optimalen Wirkungsgrad!
    Also zum beispiel genau das umgekehrte eines universellen LED-Treibers wie in der Community massenhaft zu finden ist - leider.
    Momentan geht meiner Meinung nach der Trend, wenn man etwas effizientes und auch EMV Stabiles haben will zum Boost-Buck Wandler. Also ein Wandler, der die Spannung erst hochjagt und dann wieder runter. Wird aber für die Bastler unter uns zu umständlich sein :thumbdown:
    Warum ist das so? ?(
    1. Boost (Step Up) Wandler haben einen kontinuierlicheren Eingangsstrom als ein Step Down Wandler, was ihn EMV technisch besser da stehen lässt als ein Buck (Step Down) 8|
    2. Man kann die Spannung für den Buck Regler an einen sehr effizienten Punkt bringen, sprich zum Idealen Arbeitspunkt. :whistling:
    3. Viele dieser Regler arbeiten durch z.B. 1. mit einem "gemächlichteren" Stromhunger und Rippeligkeit, wodurch auch teure und große Kapazitäten kleiner dimensioniert werden können. ;)
    Hier ist mal ein Beispiel >>LINK<<


    Das umgekehrte wäre ein Buck-Boost (oder auch Inverter genannt) bei dem einfach das Vorzeichen gedreht wird ;) ?(


    Aber auch aus einem einfachen Buck oder Boost kann man schon wirklich ordentliche Ergebnisse erzielen. Z.B. sind synchron Buck Wandler ein Quäntchen effizienter, da sie auf die Schottky Diode verzichten wird (Leistungsverlust normalerweise sehr grob gerechnet P = Uf x I. Also bei einer 0,6V Schottky und 3A etwa 1,8W) und diese stattdessen durch einen zweiten Transi ersetzt wird, der invertierend zum ersten geschaltet wird.


    Auch können höhere Schaltfrequenzen die Effizienz steigern. z.B. wird bei einem Regler der langsam Arbeitet sehr oft eine sehr große Induktivität verlangt (nicht selten 100 - 330µH wie bei den LM2576 und Co). Das bedeutet das ein relativ langer "Draht" verwickelt wird der den Widerstand nach oben drückt. Ist der Regler schnell, kann die Induktivität mit kürzerem Draht gewickelt werden und bekommt in folge einen kleineren Widerstand.


    Man kann aber natürlich trotz aller Techniken und Tricks immer noch etwas bauen, das meilenweit vom optimalen Arbeitspunkt liegt. :cursing:


    Aber das schweift hier aus. Ich glaub ich bewerbe mich mal im Expertenforum um mal etwas ausführlicher drauf einzugehen :D

    Aha, jetzt wird's interessanter. Ich danke euch für den Input!

    Zitat von KoF

    Man kann aber natürlich trotz aller Techniken und Tricks immer noch etwas bauen, das meilenweit vom optimalen Arbeitspunkt liegt.

    Nun ist mein Anliegen ja die Fragestellung, welche Variante der Leistungsversorgung über ALLES gesehen die optimale ist. Also einerseits Machbarkeit eines Treibers und maximaler Wirkungsgrad über alles (d.h. der Treiber hat einen hohen Wirkungsgrad und ich hab auch sonst nur minimale Verluste - zB über den Federn).


    Die Varianten in meinem Beispiel sind eine Leistungs-LED betrieben mit 2*18650:
    A) 2'800 mA @ 3.6 V
    B) 700 mA @ 14.4 V


    Was ist nach Meinung der Cracks einfacher zu realisieren?

    Zitat

    Leistungs-LEDs sind Fehlkonstruktionen


    Ich sehe hier gerade irgendwie die Fehlkonstruktion von Leistungs-LEDs nicht :S
    Die genannten Übergangswiderstände sind doch alle im Taschenlampengehäuse ?( Das hat doch mit der LED nix zu tun :whistling:
    Alternativ zur Seoul P7 kann man doch auch die Cree MC-E nehmen. Da kann man dann die vier Chips nach belieben schalten.


    Zitat

    Nun ist mein Anliegen ja die Fragestellung, welche Variante der Leistungsversorgung über ALLES gesehen die optimale ist.

    Das hat mit der Überschrift nicht mehr viel zu tun, kommt aber deinem Problem bedeutend näher ^^

    A) 2'800 mA @ 3.6 V
    B) 700 mA @ 14.4 V
    Wenn man die Spannung mit einem Step-Up Treiber nach oben umwandelt, dann fließen weiterhin 2.8A durch die Feder, wenn nicht mehr, wegen den Verlusten im Treiber.


    Es ist meiner Meinung nach besser 2x Lithium Ionen Akkus zu verwenden in Kombination mit einem Buck Treiber und ams Ausgang 2.8A @3.6V


    Ein Boost Treiber ist wegen der parallel geschalteten Spule immer etwas ineffizienter als ein Buck Treiber

    Also Grundsätzlich halte ich HP LEDs auch für Fehlkonstruktionen bzw. hier kommt es halt drauf an zu schauen für wen es eine Fehlkonstruktion ist. In der E-Technik lernt man relativ schnell das alles was warm wird nicht besonders effzient sein kann. Kurz, bei allen Bauteilen wo gekühlt werden muss kann von Effizient nicht mehr die Rede sein sondern da sind dann andere Nutzen gefragt. Im Beispiel von HP LEDs dann z.B. Größe zu Lichtausbeute, wenn es darum geht möglichst viel Licht auf möglichst kleinem Raum zu erreichen.
    Oder wenn man im Sinne vom LED HErsteller her denkt, dann eben um aus möglichst wenig Chip-Material möglichst viele Chips heraus zu bekommen und damit diese dann auch noch interessant bleiben müssen die dann natürlich möglichst hell sein. Aber wie gesagt, das die Effizienz einer LEDs bei höherem Strom immer weiter fällt, dürfte hier jedem bekannt sein.


    WAS ich aber nicht verstehe, warum so HP LEDs dann bei Taschenlampen eine Fehlkonstruktion sein sollen ?( Gerade da machen die Sinn, möglichst viel Licht auf kleinem Raum, dafür sind die HP LEDs wohl kaum zu schlagen.


    Gruß, Benny.

    Hallo,


    mir ist nach wie vor schleierhaft wie du auf die 100mOhm kommst. Wie hast du denn das gemessen? Ich würde es sinnvoller finden hier mal anzusetzen und zu schauen ob man da die Kontaktierung nicht wesentlich verbessern kann. Step Up funktioniert zwar hat aber auch Nachteile die oben schon genannt wurden. Wenn du mit 2 Akkus zurande kommst, dann ist das sicher die bessere lösung in Kombination mit einem Buck Konverter.


    Grüße


    Fasti

    Das habe ich mich auch die ganze Zeit gefragt. Widerstände in dem Bereich zu messen, ist nicht mehr trivial. Einfach mal mit dem Multimeter, das nur auf 0.1 Ohm genau anzeigt, dran, ist nicht ausreichend. Darüber hinaus dürften die Federkontakte lokal schon heiß werden, wenn wirklich an jedem 0,8W verbraten werden. Abhilfe: Kontakte vergolden, großflächiger machen, viele Einzelkontakte verwenden... So eine Taschenlampe dürfte vom Gesichtspunkt der optimalen Aufbautechnik nicht auf optimale Effizienz sondern auf optimalen Gewinn getrimmt sein.
    Und wenn HP-LEDs Fehlkonstruktionen sein sollen, dann schlage doch mal eine bessere Bauform vor...