Steckernetzteil mit 24V für Teilstück von 50cm Alustreifen

  • Was soll man den sonst davon halten, wenn du behauptest die PWM-Steuerung wäre effizienter, weil da geringere Verlustleistung anfällt (siehe deine Zitae oben zu dem Thema)?
    Das ist unter den gegebenen Randbedingungen Quark und bleibt es auch.


    Und genau diesen Punkt hast du bis jetzt immer noch nicht sachlich belegt. Deine einzige Aussage dazu war
    "Also auch die PWM-Lösung verheizt genauso viel Energie wie die lineare Steuerung. Der Unterschied ist nur die Stelle, wo die Differenzspannung zwischen LED-Flußspannung und der Spannungsversorgung verheizt wird.
    Bei einem Wirkungsgrad von 85...90% (bei 10...15% Spannungsverlust am Vorwiderstand) kann ein Schaltregler übrigens auch kaum effizienter sein"
    Also Kurzfassung deiner Aussage: "Die Verlustleistung bei linear und PWM ist gleich, sie fällt nur an verschiedenen Punkten an". Damit wir endlich mal zu einer sachlichen Diskussion kommen: Verdeutlche diese AUssage doch bitte mal. Warum sollte die Verlustleistung gleich sein?


    Desweiteren weiß ich nicht warum du da von Schaltreglern anfängst. Die haben nichts mit einem einfachen PWM-Dimmer zu tun. Und geregelt wird hier schon gar nichts.


    Und so wie du darauf bestehst, dass Dimmung per PWM eine Möglichkeit ist (dagegen habe ich ja nichts einzuwenden), bestehe ich darauf, dass die lineare Steuerung allemal auch eine gute Lösung darstellt, die vom Aufwand her nicht zu unterbieten ist und trotzdem gut funktioniert.


    Hab ich jemals geleugnet, es sei eine Möglichkeit? Das habe ich nicht, lediglich schrieb ich, dass es meiner Meinung nach nicht die vorteilhafteste ist. Siehe:

    ch habe kein Problem damit, dass du eine lineare Lösung empfiehlst. Ich teile nur definitiv nicht die Auffassung, dass diese insgesamt vorteilhaft sei.


    Ich verstehe nicht, dass du einerseits eine geringfügige Modifikation, die selbst einem Laien zuzumuten ist gleich mal im Namen der TE als als nicht angemessen deklarierst und dann sofort eine deutlich aufwendigere Lösung mit dem Hinweis: "einfach mal googlen" als "die Lösung" anbietest.


    Wo habe ich jemals im Namen des TE gesprochen? Wie er seine Dimmung realisiert ist seine Entscheidung und wenn er es linear machen will ist das vollkommen in Ordnung, es wäre nur eben nicht mein Weg. Ich weiß ehrlich gesagt auch nicht wie man den Satz "ich halte es für Murks" nicht als persönliche Meinung sehen kann. Noch deutlicher kann ich es ja wohl nicht schreiben, dass es meine Meinung ist und nicht "die ultimative Lösung". Wo dein Problem mit meinem Verweis "einfach mal googlen" ist, verstehe ich auch nicht. Ich brauche nicht alles abschreiben, was schon gefühlt 1000 Mal im Internet lang und breit dokumentiert wurde. Da reicht es durchaus mal ein Stichwort zu geben, mit dem der TE den Weg findet.

    Ist dir eigentlich klar, dass für den U555 in den "maximum ratings" max. 18V als zulässige Betriebspannung steht? Das NT soll aber 24V haben. Da wird es schon mal wieder nix mit dem geringen Aufwand (7..8 zusätzlichen BE für die Beschaltung).


    Tatsache, das ist richtig und tatsächlich als Negativpunkt zu verzeichnen. Dennoch gibt es beispielsweise fertige Dimmer, wo man sich um die Realisierung dann keine großen Gedanken machen müsste. Ansonsten müsste man eine geringere Betriebsspannung mittels Zusatzbeschaltung bereitstellen. Je nach Anwendung kann das lohnen.


    Im Gegensatz zu dir habe ich meine Schaltung gleich angehängt auch dann noch ausführlich mit allen zu Randbedingungen komentiert.
    Anstatt große Töne zu spucken, und nur zu behaupten, wie einfach es ist, mache doch mal Nägel mit Köpfen und suche eine passende Schaltung mit einem U555 heraus, welche genau gleichen Eigenschaften hat ((z.B. Dimmung von 0....100%)) und nicht die Nachteile, die ich oben auch genannt hatte


    Sollte der TE sich für eine PWM-DImmung entscheiden, gerne.


    Ich habe nicht damit angefangen, anderer Leute Vorschläge mal eben pauschal als Murks zu diffamieren ohne und physikalischen Unsinn als Begründung zu nennen.


    Ich habe deinen Vorschlag eine lineare Dimmung einzusetzen nicht pauschal als Murks bezeichnet, sondern lediglich den Teil davon der vorsieht die Module zu modifizieren weil dieser Teil für mich einfach Murks ist. Die lineare Dimmung ist, wie ich nun auch schon oft genug schrieb, ein vollkommen legitimer Vorschlag.


    Ehrlich gesagt ist diese ganze Diskussion aber ziemlich sinnlos, weil wir ja nicht zum springenden Punkt kommen. Der Kernaspekt ist eigentlich deine Aussage "Lineare Dimmung ist genauso effizient wie PWM" gegen meine Aussage "Dimmung per PWM ist effizienter".
    Ich bitte dich daher nun nochmals im Sinne der Aufklärung, genauer zu erläutern, wie und wo deiner Ansicht nach die jeweiligen Verluste jeder der beiden Schaltungen herkommen, damit ich vielleicht mal nachvollziehen kann warum du behauptest, lineare Dimmung hat die gleichen Verluste wie PWM-DImmung.


    Und nochmals OT bitte ich dich die Doppelposts sein zu lassen, es gibt keine Notwendigkeit dafür!

  • PWM und linear ist ungefähr ähnlich effizient - welches genau davon jetzt effizienter ist lässt sich nur an einem ganz konkreten Beispiel berechnen - mit mehr Kenngrößen als wir hier haben.
    Was du glaube ich nicht bedenkst Salocin: "Du" betreibst bei PWM die LEDs immer mit Nennstrom, hast Verluste an den Widerständen und zusätzliche Schaltverluste durch reale (nicht ideale) FETs. Dir kommt die Vernichtung von Versorgungsspannung bei einer linearen Dimmung als Verschwendung vor, aber durch die geringere Spannung der LEDs und deren typischer Diodenkennlinie verbrauchen die LEDs tatsächlich auch weniger Strom, werden effizienter (da die Lichtleistung nicht proportional zum Strom ist) und ein Großteil dieser "vernichteten Spannung" würde im PWM-Fall sowieso am Widerstand abfallen. Es geht ja lediglich um die Differenz, die durch die lineare Dimmung erzeugt wird und die ist bei großem Effekt trotzdem nicht sehr groß.
    Wenn jetzt die auch noch die PWM-Frequenz erhöht wird um bspw. Flackern zu verringern oder in andere EMV-Bereiche zu gehen wird das ganze sogar nocht schlimmer (Schaltverluste hurra).
    Noch ein Punkt ist die Verlustleistung auf den Stromleitungen (auf den Platinen) - die bleiben bei PWM konstant hoch (verringert um den PWM-Faktor), sinken aber bei einer linearen Dimmung mit, weil sie mit dem real fließenden Strom (und nicht dem gemittelten Strom) skalieren. Das heißt zusätzlich zu der verringerten Verlustleistung auf den Streifen bringt eine lineare Dimmung sogar noch eine Homogenisierung der Lichtleistung von Anfang und Ende des Streifens mit sich.


    Am Ende lässt sich sagen: Wenn die Bauteile idealisiert betrachtet werden, ist PWM effizienter, da keine Energie "vernichtet" wird. Da wir aber leider keine idealen Bauteile bekommen, ist tatsächlich bei einer reinen Dimmschaltung (die nichts andere tun soll und nicht digital angesteuert wird) die Verlustleistung absolut vergleichbar aber aufgrund der Vorteile durch die Stromleitungen eigentlich die lineare Dimmung vor zu ziehen - selbst wenn ich persönlich trotzdem meistens PWM benutzen - aber eben direkt von einem uC, der noch andere Dinge wie Zeitschalter oder Kommunikationswege zusätzlich macht - und weil ich kein Problem damit habe ein kurzes Programm zusammen zu hacken. Aber einen NE555 würde ich mir persönlich nicht antun - er hat (lediglich in meinem Fall) einfach keinen Vorteil gegenüber der beiden anderen Lösungen.


    PWM hat einen Vorteil, wenn ich es nicht schaffe, die mittlerweile (wegen linearer Dimmung) auf einen geringen Raum konzentrierte Verlustleistung (die ansonsten ja über den ganzen Stripe abfallen würde und damit lokal kein Thema wäre) weg zu bringen. DANN PWM, aber auch nur aufgrund der Gegebenheiten und weil eine verteilte Verlustleistung einfach abzuführen ist.

  • Ist dir eigentlich klar, dass für den U555 in den "maximum ratings" max. 18V als zulässige Betriebspannung steht? Das NT soll aber 24V haben. Da wird es schon mal wieder nix mit dem geringen Aufwand (7..8 zusätzlichen BE für die Beschaltung).


    Ähm, der U555 ist ein altes 1 KByte EPROM hergestellt in der DDR und pinkompartibel zum internationalen 2708 (leicht per Googlesuche zu finden)
    Der 555 Timer hatte in der DDR die Bezeichnung B555. Urahn war der NE555 von Signetics https://de.wikipedia.org/wiki/NE555
    Was kaum einer weiß, das nicht alle 555 Derivate sich schaltungtechnisch unbedingt gleich verhalten.
    Diese Tabelle aus einem DDR Datenbuch verdeuticht das:

  • Was du glaube ich nicht bedenkst Salocin: "Du" betreibst bei PWM die LEDs immer mit Nennstrom, hast Verluste an den Widerständen und zusätzliche Schaltverluste durch reale (nicht ideale) FETs. Dir kommt die Vernichtung von Versorgungsspannung bei einer linearen Dimmung als Verschwendung vor, aber durch die geringere Spannung der LEDs und deren typischer Diodenkennlinie verbrauchen die LEDs tatsächlich auch weniger Strom, werden effizienter (da die Lichtleistung nicht proportional zum Strom ist) und ein Großteil dieser "vernichteten Spannung" würde im PWM-Fall sowieso am Widerstand abfallen


    Das ist vollkommen richtig. Grundsätzlich hat man bei der PWM-Dimmung immer die "Nennverluste" an den Vorwiderständen, da man immer mit Nennspannung fährt. Allerdings liegt diese eben nicht mehr 100% der Zeit an, sondern nur noch einen Teil davon, wodurch im Mittel die Verluste sinken. Dagegen liegt bei linearer Dimmung permanent Spannung an, was zu permanentem Stromfluss und permanenten Verlusten führt. Diese sind dann jedoch geringer, da die verringerte Spannung durch die Diodenkennlinie der LEDs einen verringerten Stromfluss zur Folge hat.
    Die angesprochenen Schaltverluste bei PWM kann man bei hier üblichen PWM Frequenzen erstmal vernachlässigen.


    PWM hat einen Vorteil, wenn ich es nicht schaffe, die mittlerweile (wegen linearer Dimmung) auf einen geringen Raum konzentrierte Verlustleistung (die ansonsten ja über den ganzen Stripe abfallen würde und damit lokal kein Thema wäre) weg zu bringen.


    Ich muss dazu sagen, dass meine ursprüngliche Aussage sich erstmal NUR auf die Dimmerschaltung bezog. Soll heißen: Die Dimmerschaltung produziert im PWM-Betrieb weniger Verluste als im linear Betrieb. Dabei wird das LED-Modul nicht mit berücksichtigt. Und da ist es nun mal Tatsache, dass bei PWM-Dimmung in der Dimmerschaltung selbst weniger Energie verheizt wird.
    Berücksichtigt man das ganze Ökosystem aus LED-Modul + Dimmerschaltung, kommt die Diodenkennlinie zu tragen, welche die Effizienz des Gesamtsystems im linearen Betrieb verbessert. Ich war bis jetzt der Meinung, dass dieser Effekt aber bei weitem nicht ausreicht, um eine insgesamt gleiche oder bessere Effizienz zu erreichen als eine PWM-Dimmung. Da es mir aber widerstrebt Unwahrheiten zu verbreiten, habe ich einen kurzen Versuch dazu durchgeführt in dem ich einen Led-Strip einmal mittels PWM und einmal linear gedimmt habe, sowie jeweils die Leistung am LED-Strip und die Gesamtleistung gemessen habe. Wegen eingeschränkter Messmöglichkeiten ist das nicht sonderlich repräsentativ, aber das Ergebnis hat mir gezeigt, dass ich die Auswirkungen der Diodenkennlinie auf die Verluste unterschätzt habe. Ich komme also zwangsweise zu dem Schluss, dass bezogen auf das Gesamtsystem aus LED-Modul + Dimmerschaltung die Dimmung per PWM nicht unbedingt effizienter ist. Die Verluste fallen dafür eben fast ausschließlich am LED-Modul an, während bei linearer Dimmung am FET der Dimmerschaltung einiges an Leistung umgesetzt wird.



    Noch ein Punkt ist die Verlustleistung auf den Stromleitungen (auf den Platinen) - die bleiben bei PWM konstant hoch (verringert um den PWM-Faktor), sinken aber bei einer linearen Dimmung mit, weil sie mit dem real fließenden Strom (und nicht dem gemittelten Strom) skalieren.


    Obwohl ich dir da insofern zustimme, dass die Leiterbahnen einer Platine auch einen gewissen Widerstand haben und dieser unweigerlich zu Verlusten führt, halte ich das hier doch für eher vernachlässigbar. Zum einen macht man die Leiterbahnen nicht so dünn, dass der Widerstand enorm würde und zum anderen hält man sie kurz. Ob die Verluste der Leiterbahnen in diesem Beispiel auch nur annähernd ins Gewicht fallen würde ich bezweifeln. Dennoch lässt sich die theoretische Grundlage nicht von der Hand weisen.


    Zusammenfassend könnte man eine Liste an Vorteilen und Nachteilen wie folgt aufstellen:


    Linear
    PRO:
    - einfacher Aufbau
    - günstig
    - keine Verursachung von Störungen (EMV)
    - (kein Flackern)


    Contra:
    - Dimmung kann nicht so einfach von einem µC kontrolliert werden
    - mehr oder weniger ausgeprägte Farbverschiebung, da LEDs nicht immer bei Nennstrom betrieben werden
    - Erwärmung im Bereich der Dimmerschaltung


    PWM
    PRO:
    - Wenn µC vorhanden, sehr einfach umsetzbar und beeinflussbar
    - Verluste fast nur im Bereich des LED-Moduls
    - keine Farbverschiebung, da immer Nennstrom


    Contra:
    - aufwändigere Umsetzung
    - durch Taktung Störungen (EMV)
    - (Flackern)
    - ggf. teurer


  • Ich bitte dich daher nun nochmals im Sinne der Aufklärung, genauer zu erläutern, wie und wo deiner Ansicht nach die jeweiligen Verluste jeder der beiden Schaltungen herkommen,


    Hallo,
    die Meinung, dass PWM effektiver sei, als der lineare Betrieb kommt wohl einfach daher, daß das das Schaltelement kaum Verlustleitung erzeugt.
    Statt dessen wird fast gesamte Verlustleistung bei PWM immer auf dem Vorwiderstand verheizt.
    Vergleich: LED mit ca. 22V Flußspannung an 24V Betriebsspannung und 1A LED-Strom.
    1) 100%-Berieb: PWM mit 100% Einschaltzeit ist das gleiche wie linearer Betrieb mit durchgesteuertem FET.
    -> Es fallen genau 2V am (Vorwiderstand + Kanalwiderstand des FET) ab. Verlustleitung = 2V x 1A = 2W
    Die Restspannung am FET ist bei R_ds <100 mOhm allerdings vernachlässigbar. Der Vorwiderstand soll 2 Ohm haben.
    -> Wirkungsgrad der Schaltung bei 100%-Betrieb: 22V / 24V = ca. 91,7%
    Bemerkung: Wenn man jetzt einen Schaltregler als KSQ einsetzen würde, der typisch um 85% Wirkungdrad hätte, wäre die Effizienz noch schlechter als der Betrieb mit Vorwidertand an der Konstantspannung.


    2) 50%-Betrieb:
    a) PWM - Die Einschaltzeit (Dutycycle) beträgt 50% der Periodendauer.
    -> Es fallen immer noch 2V am Vorwiderstand + FET an: Verlustleitung = 2V x 1A x 0,5 = 1W.
    Dazu kommen je nach Design Umschaltverluste (von paar 10mW bis über hundert mW) und die Restspannung (U-ds) am FET (auch paar 10mW).
    Probleme dabei sind:
    * niedrige Frequenz = niedrige Umschaltverluste -> es flackert aber.
    * höhere Frequenz = höhere Umschaltverluste. Damit die Umschaltverluste aber trotzdem gering beleiben, muß der FET rel. schnell schalten. Das hat ein entsprechend hohes Frequenzsprektrum zur Folge, die PWM wird zur EM-Schleuder, besonders wenn auch noch längere Leitungen als Antenne dazu kommen. Frequenzen bis den MHZ-Bereich (unter Umständen auch bis in den UKW-Bereich) werden abgestrahlt und verseuchen die Umgebung mit Elektrosmog, obwohl die PWM ja nur eine Grundfrequenz von paar hundert Hz hat. Eine Leitung wird in der HF-Technik als "lange Leitung" betrachtet, wenn die Länge mehr als ca. 1/10 der Wellenlänge ist. Für z.B. 1m Zuleitung wird das also schon für Frequenzen ab ca. 3MHz relevant.
    Um 3MHz zu erzeugen, braucht man aber nur Signalanstiegszeiten im Bereich um 1us , was in der Elektronik als eher lahm gilt.
    Wenn man also eine PWM macht, sollte man sich über die Konsequenzen etwas im klaren sein und einen guten Kompromiss bezüglich Frequenz und Flankensteilheit (Einsazt von Tiefpassfiltern) machen.


    b) Lineare Steuerung - Der Strom ist 0,5A. Vorwiderstand ist immer noch 2 Ohm.
    -> Spannung über den Vorwiderstand = 2 Ohm * 0,5A = 1V. Auf dem Vorwidertand werden 0,5W verheizt.
    -> Die restliche Differenzspannung fällt über den FET ab (auch ca. 1V -> ca. 0,5W).
    Da die LED bei 0,5A etwas geringere Flußspannung haben (paar 10mV pro LED), wird man am FET eine geringfügig höhere Spannung abfallen und die Gesamtverlustleistung liegt geringfügig über 0,5W.


    Fazit: In beiden Fällen ist ist die Verlustleistung ziemlich gleich.
    -> Bei 100% Betrieb = 2W
    -> Bei 50%-Betrieb ca. 1,05W...1,10W.
    Wenn die Verlustleistung am Vorwiderstand nicht direkt neben den LED verheizt wird, hat das meiner Ansicht nach auch eher Vorteile. Da kommt die Kühlung ausschließlich den LED selbst zugute.
    Das kann besonders bei sehr knapper Kühlfläche was ausmachen.


    Unterschiede:
    - Beim linearen Betrieb unter 100% verteilt sich die Verlustleistung auf den Vorwiderstand und den FET. Der FET braucht etwas Kühlfläche und muß für etwas höhere Verlustleistung ausgelegt sein.
    - Bei PWM werden die Verluste zum größten Teil immer im Vorwiderstand verheizt. Der FET kann kleiner und billiger sein und braucht im Prinzip gar keine Kühlfläche. Sobald man unter 100% kommt, fallen Umschaltverluste an.
    PWM kann zur EM-Dreckschleuder werden, wenn man keine Ahnung von EMV-gerechten Design hat.


    Es wird des öfteren berichtet, dass billige China-LED bei Stromänderungen Farbverfälschungen zeigen.
    Ich nutze aber für meine Projekt in aller Regel gute Marken-LED (z.B. Cree. Osram) und da habe ich noch nicht beobachten können, dass dieser Effekt subjektiv überhaupt wahrnehmbar wäre.
    Wenn man derswegen im Zweifel ist, kann man es aber auch sehr leicht ausprobieren.
    Gruß Helles Licht


  • Obwohl ich dir da insofern zustimme, dass die Leiterbahnen einer Platine auch einen gewissen Widerstand haben und dieser unweigerlich zu Verlusten führt, halte ich das hier doch für eher vernachlässigbar. Zum einen macht man die Leiterbahnen nicht so dünn, dass der Widerstand enorm würde und zum anderen hält man sie kurz. Ob die Verluste der Leiterbahnen in diesem Beispiel auch nur annähernd ins Gewicht fallen würde ich bezweifeln. Dennoch lässt sich die theoretische Grundlage nicht von der Hand weisen.

    Leider sind die Leiterbahnen auf den typischen LED-Streifen tatsächlich sehr dünn (ist häufig aus Kostengründen bei flexiblen Streifen nichtmal bei 35um Kupfer in der Dicke und selten mehr als 1-2mm breit) und die Leitungslängen sind da dann auch in sehr vielen Fällen bei vielen Metern (wir raten zwar immer zu mehrfacher Einspeisung, aber häufig kommt als Antwort zurück 'zu aufwendig/kann nicht löten') - und dann werden eben schnell mal 5+m Streifen am Stück mit einer Einspeisung betrieben und bei 12V-Streifen eben >1A/m drüber gejagt.


    Gute Zusammenfassung :) Die Farbverschiebung ist idR tatsächlich nicht sehr hoch (außer bei RGB-Streifen, aber die dimmt man sowieso immer über PWM)

  • Leider sind die Leiterbahnen auf den typischen LED-Streifen tatsächlich sehr dünn (ist häufig aus Kostengründen bei flexiblen Streifen nichtmal bei 35um Kupfer in der Dicke und selten mehr als 1-2mm breit) und die Leitungslängen sind da dann auch in sehr vielen Fällen bei vielen Metern (wir raten zwar immer zu mehrfacher Einspeisung, aber häufig kommt als Antwort zurück 'zu aufwendig/kann nicht löten') - und dann werden eben schnell mal 5+m Streifen am Stück mit einer Einspeisung betrieben und bei 12V-Streifen eben >1A/m drüber gejagt.


    Sorry, da habe ich dich missverstanden. Ich dachte du redest von den Leiterbahnen auf der Platine der Dimmerschaltung selbst. Bei den Leiterbahnen auf solchen LED-Streifen sieht es tatsächlich deutlich schlechter aus.


    Die Farbverschiebung ist idR tatsächlich nicht sehr hoch (außer bei RGB-Streifen, aber die dimmt man sowieso immer über PWM)



    Das hängt wohl tatsächlich stark von den verwendeten LEDs ab. Bei dem billigen 5630 China-Streifen den ich vorhin für den Test genutzt hatte, meine ich eine geringfügige Veränderung wahrgenommen zu haben. Wohingegen ich beim Testen verschiedener Bestromungen an einer weißen XM-L keine Unterschiede feststellen konnte. Die einzige Anwendung bei der ich es mir eventuell als störend vorstellen könnte, wäre beim Einsatz als Lichtquelle für eine Kamera.


    Es wird des öfteren berichtet, dass billige China-LED bei Stromänderungen Farbverfälschungen zeigen.
    Ich nutze aber für meine Projekt in aller Regel gute Marken-LED (z.B. Cree. Osram) und da habe ich noch nicht beobachten können, dass dieser Effekt subjektiv überhaupt wahrnehmbar wäre.
    Wenn man derswegen im Zweifel ist, kann man es aber auch sehr leicht ausprobieren.


    Das trifft sich dann ja mit meinen Beobachtungen.