Spannungswandler 1000Watt für Lichterketten

[gpunktw]

Guten Abend ihr Lieben,
sorry das ich mich erst jetzt melde, habe Zuhause gerade einen großen Umbau, komme daher eher selten zum PC ;-(
Ich habe mal eine Lichterkette von meiner Mutter geholt und Fotografiert siehe Bilde.
Die Lichterkette ist ca 4 Meter lang und hat 100 LED, dies sind ca Stecknadelgroß hoffe ihr könnt damit etwas anfangen
Ich habe mir auch alles sorgfältig durch gelesen, kann aber als Laie nicht allem Gedanklich folgen.

Am Montag sollten beide Lieferungen ankommen, die Spannungswandler und die Konstantstromquelle
, mein erster Versuch wird mal die Konstantstromquelle sein. Ob ich nun einen Widerstand brauche oder nicht da gehen die Meinungen ja etwas auseinander.
Ich werde es mal mit 2 Lichterketten pro Konstantstromquelle probieren und schauen wie sich die Lichterketten verhalten, sollten dabei die Lichterketten den Geist Aufgeben sind max 5 € verbraten und ich versuche ich es entweder mit 3 oder wie weiter oben beschrieben mit je einen kleinen Wiederstand pro Lichterkette...
Ich hatte auch schon über Solarpanel nachgedacht, das setzt aber voraus das die Sonnen auch oft scheint.
Das ist bei uns nicht so oft der Fall weil in See nähe und demensprechend oft Nebel ist.




Danke für eure Unterstützung
lg. Günther

[Gnom67]

Ähm, waren es nicht am Anfang 30 LEDs?
6 Ketten à 100 LEDs?
Willst du den Freidhof in Brand setzen?

Wenn du die Batterieen auch da hast, miss doch mal durch, welde Spannung an den LEDs anliegt und welcher Strom fließt, Dann wüssten wir mal genaueres.

[gpunktw]

Ich nicht aber meine Mutter
habe gerade gesehen das ein Wiederstand im Batteriekasten nach dem Ausgang der Batterien ist Richtung Lichterkette. Vor dem Wiederstand gemessen und vor dem Einschalten der Lichterkette habe ich 7,7 Volt nach dem Einschalten geht es auf 7,4 Volt runter !

Nach dem Wiederstand gemessen habe ich wenn eingeschaltet 4,65 Volt

[White_Fox]

Wenn du Konstantstromquellen einsetzt, nutzen dir die Widerstände nichts, da kannst du die auch weglassen.

Ich verstehe nicht, warum da die Meinungen auseinandergehen sollten, man kann das was passiert ganz wunderbar in Zahlen zusammenfassen und durchrechnen.

Man nehme dazu eine Parallelschaltung von LEDs und betrachte den Gesamtwiderstand.

1. Fall: Konstantstromquelle
Wenn aus der Parallelschaltung ein oder mehrere LEDs kaputt gehen (sperrend), fallen diese Parallelzweige aus, und der Gesamtwiderstand erhöht sich etwas. Die Konstantstromquelle hält den Strom konstant und muß dafür aber eine höhere Spannung aufbringen. Nach P=UxI wird mit konstantem I, aber höherem U mehr Leistung in dafür jetzt weniger LEDs reingedrückt.

Beispiel: Eine Konstantstromquelle liefert Leistung für 10 LEDs, je LED 3V/20mA. Das macht 60mW pro LED, und 0,6W Gesamtleistung. Und einen GESAMTstrom von 200mA.
Jetzt gehen zwei LEDs kaputt, der GESAMTstrom beträgt immer noch 200mA (dafür sorgt die Konstantstromquelle schließlich). Das macht pro LED dann schon 25mA. Damit steigt die Spannung über der LED auf, sagen wir, 3,2V.
Die Gesamtleistung, die jede der verbliebenen LEDs jetzt umsetzen muß, beträgt damit schon 3,2V x 25mA = 80mW. Insgesamt 0,64W.

2. Fall: Konstantspannungsquelle
Wenn aus der Parallelschaltung ein oder mehrere LEDs kaputt gehen (sperrend), fallen diese Parallelzweige aus, und der Gesamtwiderstand erhöht sich etwas. Die Konstantspannungsquelle hält die Spannung konstant und damit reduziert sich der Gesamtstrom etwas.

Beispiel: Eine Konstantspannungsquelle liefert Leistung für 10 LEDs, je LED 3V/20mA. Das macht 60mW pro LED, und 0,6W Gesamtleistung. Und einen GESAMTstrom von 200mA.
Jetzt gehen zwei LEDs kaputt, der GESAMTstrom reduziert sich damit um 2 x 20mA, die Spannung bleibt konstant. Die anderen LEDs bekommen vom Defekt rein gar nichts mit.


Ein Vorwiderstand vor den Lichterketten verwässert die Rechnung etwas, prinzipiell funktioniert das aber immer noch so.

Wenn du es doch mit einer Konstantstromquelle realisierst, wird dir die Lichterkette wahrscheinlich nicht sofort in Rauch aufgehen, sondern eine Weile funktionieren. Die Frage ist nur, wie lange.
Das Problem bei der einen Lösung ist, das ein Defekt den Betrieb für alle anderen LEDs weiter in Richtung ungünstig verschiebt. Das schaukelt sich dann immer weiter hoch.
Die Spannungsquelle hat diese Probleme nicht, bzw. mit Vorwiderstand ist das weniger stark ausgeprägt.

[Gnom67]

Bei Konstantspannung versuch mal, den nötigen Widerstand auszurechnen. (100 LEDs = 1 A, Vled = 3 Volt, Vcc = 3,2 V)
Liegt die Spannung nur knapp über der Betriebsspannung der LEDs, kannst du ihn auch weglassen, denn dann liegt er im Bereich des Leitungswiderstandes.
0,2/1 = 0,2 Ohm
Wenn die Hälfte der LEDs ausfällt bräuchtest du: 0,2/0,5 = 0,4 Ohm. Du hast aber nur 0,2 Im Umkehrschluss heißt das, dass der doppelte Strom pro LED fließt.

Ist die Spannung höher, z.B. 7 Volt:
4/1 = 4 Ohm
Wenn die Hälfte der LEDs ausfällt bräuchtest du: 4/0,5 = 8 Ohm. Du hast aber nur 4. Gleicher Effekt.

Wie kommst du darauf, dass sich bei Ausfall von LEDs der Gesamtwiderstand erhöht? LEDs arbeiten nicht über einen Widerstand (wie Glühbirnen), sondern über einen (konstanten) Spannungsabfall.

Es funktioniert im Grunde nur, wenn du pro LED einen Vorwiderstand hast oder wenn du die Spannung genau auf die LED-Spannung stellst. Ansonsten hast du hinsichtlich Strom das gleiche Problem wie bei der Konstantstromquelle. Mit dem feinen Unterschied, dass du nicht mal den Anfangsstrom exakt bestimmen kannst, weil Leitungswiderstand, Temperatur, LED-Spannung, und Batteriespannung unkalkulierbar hineinspielen.

Im Grunde gibt es bei Parallelschaltung keinen Unterschied. Da du nur EINEN Vorwiderstand hast, bleibt der Strom immer gleich. (Spannungsabfall am Widerstand / Widerstand = Strom). Da die Spannung an den LEDs konstant ist und der Widerstand auch, ist der Strom konstant und teilt sich durch die Zahl der (funktionstüchtigen) LEDs. Schwankungen gibt es nur wegen Leitungswiderstand, Temperatur usw. (und vor allem in der Regel wegen der allmählich sinkenden Batteriespannung - das wäre ungefährlich, verringert aber die Helligkeit, das will man auch nicht).
Bei der Konstantstromquelle ist der Strom eh konstant und teilt sich also ebenfalls durch die Zahl der (funktionstüchtigen) LEDs.

Abgesehen davon... Warum sollten mehrere LEDs kaputt gehen?
Selbst wenn... Bei 100 LEDs müssen 50 Kaputt gehen, bis der Nennstrom erreicht ist, wenn man (wie weithin üblich) bei 50% des Nennstroms anfängt (um die Lebensdauer der LEDs zu verlängern). Und selbst dann sind die LEDs noch nicht am Maximalstrom angelangt. Und der Ausfall der LEDs ist (siehe oben) völlig unabhängig davon, ob du Konstantstrom oder Konstantspannung verwendest (Voraussetzung:Parallelschaltung und nur EIN Vorwiderstand). Vorteil der Konstantstromquelle: Wenigstens ist der Strom exakt bekannt.


An gpunktw: 7,4 Volt? Aus drei AA Batterien? Da muss noch ein DC-Stepup-Wandler drin sein. Ist der im Kästchen zu sehen?
Wie groß ist der Widerstand?
4,65 Volt ist immer noch viel - ich nehme an, da geht noch was an den Lütten Leitungen verloren.
Kannst du was auftrennen und den Strom auf der Leitung messen?

[Ceos]

>An gpunktw: 7,4 Volt? Aus drei AA Batterien? Da muss noch ein DC-Stepup-Wandler drin sein. Ist der im Kästchen zu sehen?
Wie groß ist der Widerstand?

Das hab ich erhlich gesagt immer vermutet, denn ich habe hier auch so eine "billige" Kette wie im Bild und da ist definitv ein 8-Beiner und ein Uhrenquarz verbaut! (Mehr kann man durch das milchige gehäuse nicht erkennen ohne es zu zerstören)

Einfach eine 12V Batterie mit DCDC auf 4.5V und dann an die Kontakte klemmen/löten wäre wohl die trivialste Lösung ohne neue LED Ketten zu verbauen! Vielleicht noch einen Unterspannungsschutz und Timer auf Basis eines ATTiny/Arduino dran und gut ist.

[Gnom67]

Ich fürchte, das Teil ist völlig ineffizient aufgebaut. Stepup, damit es auch mit ausgelutschten Batterien noch funktioniert (mit mäßigem Wirkungsgrad). Da verbrät es wahrscheinlich noch 60% der Energie am Vorwiderstand. Die LEDs funzeln mit wenigen mA vor sich hin... klar, dass man dann 600 LEDs braucht, um halbwegs Licht zu bekommen.

Ich würd das Ding komplett umbauen und nicht erst von 12 auf 4,5 Volt, dann wieder auf 7,4 Volt und über einen Vorverschwenderwiderstand auf 3 Volt gehen. Wahrscheinlich kommt man dann auch mit weniger Lichterketten aus.