High Power LEDs und Effizienz im Dauerbetrieb.

  • Hallo,


    ich bin neu in Forum und obwohl ich viel gesucht habe (mag nicht noch mal fragen was 1000 mal diskutiert wurde), habe leider keine passende Threads zum Thema gefunden, nur einzelne Kommentare die mir nicht ganz helfen.


    Ich habe vor eine Anzuchtlampe für Kräuter, Tomaten, etc zu bauen. ja...wirklich Tomaten.


    Gedacht war folgende Config.


    Modul 1:
    2x Cree XP-G2 Kaltweiß @1500ma - 3.1v
    2x Cree XP-G2 WW @1500ma - 3.1v
    Gesamtspannug 12,4V @1500ma, ~19W


    Modul 2:
    1x Cree XT-E Royalblau @1000ma 3,5v
    4x Osram Deep Red @1000ma 2,6v
    Gesamtspannung 13,9V @1000ma, ~14W


    da ich zwei Gruppen von LEDS habe die mit zwei Intensitäten funktionieren brauche ich zwei KSQ. Da die Gesammtspannug über 12V + Drop Spannung von den KSQ, denke ich das 24V doch angepasst wäre.


    Welche Lösung ist effizienter.


    1x KSQ @1400ma (z.B Power Slim)
    1x KSQ @1000ma (z.B Power Slim)
    alles mit einen Netzteil 230VAC zu 24VDC (z.B. RS-50-24 von Mean Well 2.2A, ~50W)


    oder
    1x LPC-60 @1400ma von Mean Well (230VAC, 9-42V DC, 55W)
    1x LPC-60 @1000ma von Mean Well (230VAC, 9-48V DC, 50W)


    Die Lampe soll ja, ca. 18 Stunden am Tag laufen. Ich weiß das jede Komponent auch eine bestimmte Wirkungsgrad, aber mich interessiert prizipiell welche Lösung besser wäre.


    Wenn ihr andere Vorschläge habt..Gerne!!


    Vielen Dank im Voraus!
    PS: für die XP-G2 den Unterschied zwischen 1400ma und 1500ma habe vernachlässigt.

  • Laut Datenblatt haben die Meanwell LPC einen typischen Wirkungsgrad von 85%, das dürfte kaum von einer NT+KSQ Kombination zu toppen sein, zumal deine Auslegung dafür ziemlich ungünstig ist. Angenommen du nimmst wirklich die linearen KSQ Powerline Slim aus dem Shop, dann verbrätst du die nicht nur die Dropspannung*Stromstärke, sondern die gesamte Spannungsdifferenz von 24V-12,4V mal Stromstärke. Demnach hast du über 10W Abwärme pro Gruppe. Auch eine getaktete KSQ arbeitet in dem Bereich mit ~ 70% Effizienz. Von daher bei KSQ immer versuchen, die Differenzspannung gering zu halten. Ansonsten immer zu Konstantstromnetzteile wie Meanwell LPC greifen.

  • Die LEDs auf voller Leistung zu betreiben macht wenig Sinn, da damit die Effizenz der LEDs sinkt und die Kühlung schwieriger wird. Nimm lieber mehr LEDs und verschalte beide Module in Reihe an zb einem Meanwell 1050mA (9-48V)... google->LPC-60-1050
    Zb.: Statt 2* XP-G mit 1,5Ampere je 3* XP-G mit 1Ampere, statt 4* Osram SSL mit 1Ampere, 6-8 jeweils 2 parallel mit ~500mA

  • Wenn du die 24V nicht ohnehin für etwas anderes auch brauchst, dann nimm die Meanwell für Netzspannung.
    Weiters würde ich auch empfeheln die LEDs nicht am Strommaximum zu betreiben. Statt den XP-G2 könntest du die XM-L2 verwenden, leider hat Led-Tech diese bisher nur in warmweiß.
    Da wärst du nicht am Strommaximum, und die Lichtausbeute und Lebensdauer wird besser sein (hab aber nicht ins Datenblatt geschaut).

  • Als erstes: was willst du mit so viel weiß? Vor allem Warmweiß?
    Als zweites: es gibt auch Netzteile mit 15V, 18V usw.
    Als drittes: es wurde schon gesagt, dass es ineffizient ist, die LEDs am Leistungsmaximum zu betreiben. Lieber den Strom halbieren und die Zahl der LEDs verdoppeln, wenn dir Effizienz so wichtig ist.


    Ich würde alles mit 700mA betreiben und lieber vier kaltweiße als zwei kalt und zwei warm, siehe hier

  • Hallo,


    Du solltest bei Deiner Konfiguration auch beachten, dass Du nicht 60W Netzteile verwendest und die dann nur mit 20W belastest. Bei 30% Last sind nahezu alle Netzteile nicht sehr effektiv. Beide Konfigurationen in Reihe zu schalten und damit auf knapp 40W zu kommen um das Ganze dann nur mit einem Netzteil zu betreiben ist auf jeden Fall die effektivere Variante. Du solltest diesbezüglich also auch darüber nachdenken, ob es nicht besser wäre 2 LPC-20 Modelle zu verwenden oder nur 1 LPC-35.


    Gruß

  • Garfi, danke für die Anmerkung, ich werde sicher dann das Netzteil auf die gesammt Leistung anpassen sodass sie zwischen 80-90% der Leistung entspricht.


    Burli, ich dachte an eine Mischung von rot/Blau und weiße LEDS würde eine gute Idee sein (natürliches licht mit etwas mehr rot/Blau Anteil) ich habe dein Blog verfolgt und finde die ganzen experimente sehr interessant.


    Welche Mix würdest du empfehlen?


    Das Problem mit dem Anzahl an LEDs ist natürlich den Anschaffungspreis. Ich möchte insgesamt soviel nützliche Lichtausbeute mit den geringste Verbrauch.
    Wenn ich alles mit 750ma betreibe ist die Effizienz Lumen(oder mW)/Watt zwar höher aber die Abschaffungspreis verdoppelt sich in etwa.


    2x xp-g2 @700ma = 4,2w
    1x xp-g2 @1500 = 4,5 w


    Ich bezahle 5€ mehr für ein LED und späre 50ct an Strom...(0,28ct/kWh) bei 18h betrieb...das ist für mich nicht sehr Wirtschaftlich, vorausgesetzt das Netzteil ist optimal ausgelegt.


    Ich versuche einen guten Kompromiss zu finden.

  • 2x xp-g2 @700ma = 4,2w
    1x xp-g2 @1500 = 4,5 w


    Ich bezahle 5? mehr für ein LED und späre 50ct an Strom...(0,28ct/kWh) bei 18h betrieb...das ist für mich nicht sehr Wirtschaftlich, vorausgesetzt das Netzteil ist optimal ausgelegt.

    Unterschätze nicht wieviel das ausmacht.


    Laut Datenblatt der XP-G R2 kann man folgenen Wert entnehmen:


    Bei 700mA :
    Uf= 3.20V P= 2,24 Watt
    Bei 1500mA:
    Uf = 3.55V P= 5,325 Watt


    Wenn man jetzt sich noch die Lumen aus den Datenblatt holt:
    700mA = 205 lm = 92 Lumen/Watt
    1500mA = 376 lm = 71 Lumen/Watt


    Und dabei ist jetzt noch nicht der Sinkende Wirkungsgrad bei höherer Temperatur mit drinnen.


    Du siehst also das du wenn du mit 1500 mA fährst brauchst du 30% mehr Energie als wenn du mit 700mA fährst.


    Wenn du nur dein geplantes Modul 1 aus 2*2 XP-G2 mit 1,5A nimmst und 18 h laufzeit und 80% KSQ-Wirkungsgrad hast du einen Verbrauch von 174 KWh/Jahr = 49 €/Jahr.


    Wenn du nun statt 4*1,5A nun 8*0,7A nimmst hast du zum einen etwas mehr licht und nur Stromkosten von 147KWh = 41€.


    Du siehst es ist also durchaus eine überlegunge wert und die Merhkosten hat man relative schnell wieder raus bei so einer Lampe sie solange brennt.


    mfg
    Falo

  • Also ich komme da auf etwas andere Werte...


    Annahme 1 XP-G2 auf 1,5 A vs. 2 XP-G2 bei gleichem Lichstrom...


    bei 1,5A liefert die LED "330%" Lichstrom. Dabei läuft sie auf 3,1V ... ergibt 4,65W


    Zwei XP-G2 müssten also "165%" Lichtstrom liefern. Das tun sie bei ca. 600mA und 2,85V = 3,42W
    Also 1,23W Unterschied. Am Tag wären das 0,02214 kWh oder 6,2E-3 Cent Unterschied (bei 28 Cent/kWh).
    Bis sich das bei Mehrkosten von 5€ rechnet vergehen also 800 Tage.

  • Ich hatte alle Spannungen aus Leds.de, ich werde sie mit den Datenblätter von Cree vergleichen um sicher zu sein.
    Man muss nur auf die gewünschte "Forward Current" die "Forward Voltage" aus de Kurve auslesen oder?

  • Die Verdopplung der LEDs bei gleichzeitiger Halbierung des Stroms hat mehrere Effekte. Zum einen brauchen beide LEDs zusammen weniger Leistung als eine einzelne. Zum zweiten geben beide zusammen mehr Licht ab als eine einzelne. Das heißt, wenn du 10 LEDs hast musst du die nicht auf 20 verdoppeln für die selbe Lichtmengen sondern es reichen schon 17 oder 18. Das heißt der Kaufpreis verdoppelt sich nicht ganz und man spart nochmal etwas Leistung.


    Er Aufwand für die Kühlung reduziert sich etwas. Die einzelnen Chips werden nicht ganz so heiß, was die Lebensdauer erhöht. Und höhere Ströme ändern auch das Farbspektrum.


    Machen wir mal ein Rechenbeispiel mit 10 von den Cree XP-G2 R5. Laut Webseite bei 1500mA 3,1V und 521 Lumen. Bei 700mA 2,9V und 289 Lumen. Die 10 LEDs brauchen also 46,5W und bringen 5210 Lumen. Um auf die 5210 Lumen zu kommen brauchen wir bei 700mA aber nicht 20 LEDs sondern nur 18. Diese 18 LEDs brauchen zusammen nur 36,5W, also über 20% weniger.


    Eine LED kostet 6,99€, also 55,92€ mehr Anschaffungskosten für die 18 LEDs. Bei deinem Rechenbeispiel mit 18 Stunden am Tag Beleuchtung sparst du 18,4€ im Jahr, hast die Anschaffung also nach 3 Jahren wieder raus. Wenn man jetzt noch davon ausgeht, dass die LEDs bei 700mA noch etwas länger halten und der Strompreis weiter steigt lohnt sich das langfristig umso mehr


    Plausibel? Finde schon.