Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler 170V


von Hans F. (nowo)


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Hallo zusammen,

ich würde mir gerne ein paar LEDs zu nem LED-Panel verbinden.
Die Lichtleistung soll in etwa 950lm (75-W-Glühbirne) entsprechen.
Hierfür habe ich mir die SMD-LED 5050 ausgesucht (18lm je LED * 53Stck. 
= 954lm).
Ich würde die LEDs dann in Reihe verbauen, um nur einen Widerstand zu 
benötigen (ist wohl stromsparender als mehrere Widerstände parallel?).
Um einen möglichst kleinen Widerstand zu verwenden, bräuchte ich als 
Spannungsquelle 170V bei 20mA.
Da das ganze an die Steckdose soll, bräuchte ich nun also ein möglichst 
günstiges Gerät, das aus 230V Wechselspannung 170V Gleichspannung 
erzeugt.

Habt ihr mir einen Tipp, was ich da nehmen kann?
Finde immer nur Geräte für niedrigere Spannungen..

von ... (Gast)


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20mA -> 18lm = echt? :-O

von Hans F. (nowo)


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... schrieb:
> 20mA -> 18lm = echt? :-O

Jap, echt :D
Ist so ne 3-Chip-LED, wobei die Chips in Reihe geschaltet werden, somit 
3fache Lichtstärke ggü. 1-Chip-LEDs...

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

aus Sicherheitsgründen würde ich empfehlen unter 50V zu bleiben. Zudem 
würde ich eine Konstantstromquelle verwenden um die LEDs zu betreiben. 
Wofür der Widerstand nötig sein soll ist mit nicht klar, nach meinem 
Verständnis aber bei betrieb an einer Konstantstromquelle nicht nötig. 
Als Spannungsquelle würde ich nach einem Schaltnetzteil schauen, um 
alles, was mit über 50V Spannung zu tun hat nicht anfassen zu müssen, da 
dafür zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen nötig sind.

Gruß Kai

von Hans F. (nowo)


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Hallo Kai,

vielen Dank für deinen Tipp.
Den Widerstand habe ich verwendet, da ich wohl nicht die Spannung auf 
genau 169 Volt begrenzen kann...
Soviel ich weiß ist es doch der Strom, der die Gefahr ausmacht? Meine 
etwas noch von 50mA zu wissen.
In meinem Fall sind es jedoch lediglich 20mA, also noch weit entfernt..
Das ganze wird zusätzlich noch in einem Gehäuse verbaut.

So wie ich nun gelesen habe begrenzen Konstantstromquellen den Strom.
Da hätte ich also immernoch das Problem, wie ich von den 230V 
Wechselspannung quf die 170V Gleichspannung gelange...

MfG.
Hans

von Steel (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> Meine
>
> etwas noch von 50mA zu wissen.
>
> In meinem Fall sind es jedoch lediglich 20mA, also noch weit entfernt..
>
> Das ganze wird zusätzlich noch in einem Gehäuse verbaut.

Das ist das Problem, du meinst, du weißt aber gar nichts. Was du hier 
von dir lässt ist haarsträubend, darum die bitte, nicht mit 230V 
rumzubasteln (Du willst doch nicht für den Darwin-Award nominiert 
werden). Der Tip von Kai S. ist somit gut. Beherzige den!

von Kai S. (kai1986)


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Hans Feister schrieb:
> Soviel ich weiß ist es doch der Strom, der die Gefahr ausmacht? Meine
> etwas noch von 50mA zu wissen.
> In meinem Fall sind es jedoch lediglich 20mA, also noch weit entfernt..

Das ist teilweise richtig. 50mA ist die kritische Grenze. Dabei geht es 
aber um den Stromfluss durch den menschlichen Körper und nicht um den 
Stromfluss durch die Schaltung. Ab 50V Spannung ist die Möglichkeit 
eines Stromflusses von 50mA gegeben. Wenn du nicht absolut genau weißt, 
was du machst und was die gültigen Sicherheitsbestimmungen sind rate ich 
dir dringlichst die auf 50V zu beschränken.


Hans Feister schrieb:
> So wie ich nun gelesen habe begrenzen Konstantstromquellen den Strom.
> Da hätte ich also immernoch das Problem, wie ich von den 230V
> Wechselspannung quf die 170V Gleichspannung gelange...

Die Konstantstromquelle regelt die Spannung so ein, das der gewünschte 
Storm fließt (Spannung und Strom hängen ja über den Widerstand 
zusammen).

Gruß Kai

von Hans F. (nowo)


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Hmm.. ok.. also ich muss zugeben dass ich zwar eine ausgebildete 
Elektrofachkraft bin, mich somit also mit den Gefahren des Stroms 
auskenne. Allerdings kenne ich mich bezüglich der Erstellung einer 
Schaltung nicht so sehr aus.
Mein Ziel ist die Erstellung einer möglichst effizienten Schaltung.
Und da diese Schaltung über die Steckdose betrieben werden soll, 
bräuchte ich also ein Netzteil das eben von den 230V auf ca. 170V 
Gleichspannung regelt. Dann wäre meine Schaltung komplett..
Wenn es sowas nicht gibt kann ich gerne was anderes probieren aber 
vorerst würde ich gerne dabei bleiben..

von Davis (Gast)


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230 V -> Brückengleichrichter -> 100 µF -> 8500 Ohm (5 W) -> LEDs.

von Steel (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> Und da diese Schaltung über die Steckdose betrieben werden soll,
>
> bräuchte ich also ein Netzteil das eben von den 230V auf ca. 170V
>
> Gleichspannung regelt.

Nein.


Und das du angeblich eine Elektrofachkraft bist ist ein Armutszeugnis.

von Mikrocontroller P. (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> Soviel ich weiß ist es doch der Strom, der die Gefahr ausmacht? Meine
> etwas noch von 50mA zu wissen.

Hans Feister schrieb:
> Hmm.. ok.. also ich muss zugeben dass ich zwar eine ausgebildete
> Elektrofachkraft bin, mich somit also mit den Gefahren des Stroms
> auskenne.

Ich glaube mich hauts gleich vom Stuhl....

von Davis (Gast)


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mikrocontroller p_73 schrieb:

> Ich glaube mich hauts gleich vom Stuhl....

Vom elektrischen?

von hinz (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> ... schrieb:
>> 20mA -> 18lm = echt? :-O
>
> Jap, echt :D
> Ist so ne 3-Chip-LED, wobei die Chips in Reihe geschaltet werden, somit
> 3fache Lichtstärke ggü. 1-Chip-LEDs...

Und dreifache Flusspannung....

Wieviel Volt wolltest du doch gleich?

von Rolf S. (miromac)


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1ne 3-Chip-LED braucht 60mA !

http://www.leds24.com/SMD-LED-5050

von Kai S. (kai1986)


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Steel schrieb:
> Und das du angeblich eine Elektrofachkraft bist ist ein Armutszeugnis.

Kann ich jetzt so nicht direkt nachvollziehen. Wenn ich unter 
Elektrofachkraft einen klassischen Elektriker verstehe, der z.B. eine 
Gebäudeinstallation macht, so ist seine Aufgabe im Bereich Sicherheit 
"lediglich" darauf zu achten zugelassen Bauteil korrekt zu verwenden. 
Für die ganzen Sicherheitsüberlegungen und Prüfungen, die hinter einem 
fertigen Produkt stehen brauch er sich nicht zu kümmern. Genau das ist 
ja die Idee eine geprüfen Produkts.

Du solltest daran denken, dass du für deine Schaltung verantwortlich 
bist. Wenn etwas passiert haftest du dafür. Wenn jemand zu Schaden kommt 
wirst du dich dafür verantworten müssen. Und das Problem sind die 
Fehler/Situationen mit deiner Schaltung, an die du nicht gedacht hast.

Weiterhin ist es auch technisch einfach schwierig mit hohen Spannungen 
bei Halbleitern zu arbeiten. Dazu ist das hier auch interessant
http://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnabst%C3%A4nde


Zur Konstantstromquelle kannst du mal hier nachschauen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle_fuer_Power_LED

Mit einem Steckernetzteil bist du für ein paar Euro das 
Sicherheitsproblem mit Hochspannung (die fängt hier bei 50V an) los. 
Z.B. so eins
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=108294

Gruß Kai

von Davis (Gast)


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Rolf Schneider schrieb:

> 1ne 3-Chip-LED braucht 60mA !

230 V -> Brückengleichrichter -> 100 µF -> 2700 Ohm (10 W) -> LEDs.

von Steel (Gast)


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Kai S. schrieb:
> Steel schrieb:
>
>> Und das du angeblich eine Elektrofachkraft bist ist ein Armutszeugnis.
>
>
>
> Kann ich jetzt so nicht direkt nachvollziehen. Wenn ich unter
>
> Elektrofachkraft einen klassischen Elektriker verstehe, der z.B. eine
>
> Gebäudeinstallation macht, so ist seine Aufgabe im Bereich Sicherheit
>
> "lediglich" darauf zu achten zugelassen Bauteil korrekt zu verwenden.

Auch ein Elektroinstallateur sollte den groben Zusammenhang zwischen 
Strom und Spannung kennen.

von Hans F. (nowo)


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wow, hat sich nun doch einiges hier getan, deshalb fasse ich mal die 
Antworten zusammen:

@Davis: habe die Schaltung aufgebaut, allerdings ergeben sich laut 
Simulation 317V, was alles zerhaut..
@hinz: 170V (53*3,2V)
@Rolf: das kommt drauf an, wie die Chips beschaltet werden (in Reihe 
bzw. Parallel).
Die 60mA beziehen sich auf parallele beschaltung.
Ich würde sich aber in Reihe beschalten, wodurch der Strom klein bleibt 
(60mA/3).
@Kai: ja da sind wir uns einig: wer eine Schaltung realisiert, ist auch 
dafür verantwortlich.
Wie gesagt: ich bin mir dem Risiko bewusst.
Vielen Dank für deine Klasse Antwort, da sollten sich einige ein 
Beispiel daran nehmen.
Ich werde meine Schaltung überarbeiten und einige Dinge parallel 
aufbauen, um die Spannung zu verringern, wodurch zwar der Strom steigt, 
aber ich dadurch wohl eher an brauchbare Infos ran komme.

MfG.

von Davis (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> @Davis: habe die Schaltung aufgebaut, allerdings ergeben sich laut
> Simulation 317V, was alles zerhaut..

In deiner Simulation fehlen die LEDs!

von hinz (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> Ich würde sich aber in Reihe beschalten, wodurch der Strom klein bleibt
> (60mA/3).

Und dann brauchts halt über 500V....

von Rolf S. (miromac)


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Hans Feister schrieb:
> Die 60mA beziehen sich auf parallele beschaltung.
> Ich würde sich aber in Reihe beschalten, wodurch der Strom klein bleibt
> (60mA/3).


hinz schrieb:
> Und dreifache Flusspannung....
>
> Wieviel Volt wolltest du doch gleich?

Also pro 3-LED-SMD-Chip 3 x ca.3,2V ergibt ca 9,6V !
Pro 3-LED-SMD-Chip !

hinz schrieb:
> Und dann brauchts halt über 500V....

So siehts aus.

Mach wenigstens eine Schmelzsicherung in den Netzeingang.

von Steel (Gast)


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Hans Feister schrieb:
> habe die Schaltung aufgebaut, allerdings ergeben sich laut
>
> Simulation 317V, was alles zerhaut..


Das bereitet mir Schmerzen. Ohne Simulation wärst du wohl nicht darauf 
gekommen, dass du bei deiner "Schaltung" ca. 320V messen wirst?

von Wilhelm F. (Gast)


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Hans Feister schrieb:

> Finde immer nur Geräte für niedrigere Spannungen..

Was ist daran so übel?

Nimm dir ein Notebook-Netzteil, hat meist 19V, und was bei 4A 
Strombelastung, und als Massenartikel nicht zu teuer, und vor allem 
ungefährlich. Und es ist schon stabilisiert, gleicht Netzschwankungen 
aus, und hat nur Zigarettenschachtel-Größe.

Oder hast du was bestimmtes vor, dir z.B. eine Birne mit E27-Gewinde 
selbst basteln?

von Davis (Gast)


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Hans Feister und Wilhelm Ferkes.

Ein kongeniales Team beginnt seine Zusammenarbeit.

P. S. Ich geh' dann 'mal in die Disko.

von Wilhelm F. (Gast)


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Davis schrieb:

> P. S. Ich geh' dann 'mal in die Disko.

Leider werden wir aber dann deine Beiträge sehr vermissen. ;-)

von Bretzelpeter (Gast)


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Es ist völlig Wurscht, ob Du einen Vorwiderstand in Serie mit den in 
Serie geschalteten Dioden schaltest, oder ob Du alle Dioden parallel 
schaltest und einen Vorwiderstand mit allen Anoden verbindest. Ist das 
selbe in Grün, nur dass Du bei der Parallelschaltung nicht Dein und das 
Leben anderer in Gefahr bringst, weil Du keine So hohe Spannung 
brauchst.

Abgesehen davon, ist die Idee aber einfach Scheisse. Sobald Dir nämlich 
bei der Serienschaltung eine Diode verreckt, dann wird entweder gar 
nichts mehr gehen, oder die restlichen Dioden bekommen mehr Strom. 
Spannungsabfall am Vorwiderstand steigt -> ohmsches Gesetz -> mehr 
Strom.
Eine Kettenreaktion. Auf die Dauer werden alle nacheinander sterben. Je 
mehr ausfallen desto schneller stirbt die nächste.

Bei einer Konstantstromquelle passiert das nicht.

Also wie Du siehst ist eine Serienschaltung aus mehreren Gründen völlig 
idiotisch. Falls Deine kognitiven Fähigkeiten für ein Einsehen nicht 
ausreichen, dann mach es halt mit der Serienschaltung.

von MaWin (Gast)


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> Es ist völlig Wurscht, ob Du einen Vorwiderstand in Serie mit den in
> Serie geschalteten Dioden schaltest, oder ob Du alle Dioden parallel
> schaltest und einen Vorwiderstand mit allen Anoden verbindest.

Nein, das ist nicht völlig wurscht.

> Ist das selbe in Grün, nur dass Du bei der Parallelschaltung nicht
> Dein und das Leben anderer in Gefahr bringst, weil Du keine So hohe
> Spannung brauchst.

Humbug.

Erstens sollte man LEDs nicht parallel schalten ohne 
Stromverteilungswiderstände, denn sonst bekommen einige LEDs vzu viel 
Strom ab, andere zu wenig.

Zweitens wäre bei einer nicht-netztgetrennten Beleuchtung die Spannung 
nach dem Brückengleichrichter 230V~ bzw. 325V=, und da macht es schon 
einen UNterschied, ob man 155V*20mA = 3.1 Watt verheuit, oder mit deiner 
blöden Idee 322V*1.06A = 342 Watt.

Drittens kann man auch bei 170V falls man einen netztrennendne Trafo 
verwendet einen Pol anfassen. Man bekommt also bei Isolationsfehlern der 
Sekundärseite keinen Schlag.


Dein Vorschlag war für die Tonne.


Natürlich baut man normalerweise LEDs an 230V~ nicht mit 
Vorwiderständen, sondern mit Kondensatoren auf.

Wenn schon ohne Kondenstaoren, dann per Stromregelung:

        LED  LED       LED     LED
     +--|<|--|<|--...--|<|--+--|<|--+-- +
     |                      |       |
 NPN >|------+              |       |
    E|       |              |      180R
     |       |              |       |
    180R     |              |       |E
     |       |              +------|< PNP
     |       |                      |
 - --+--|<|--+--|<|--...--|<|--|<|--+
        LED     LED       LED  LED

von Bretzelpeter (Gast)


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MaWin schrieb:
>> Es ist völlig Wurscht, ob Du einen Vorwiderstand in Serie mit den in
>> Serie geschalteten Dioden schaltest, oder ob Du alle Dioden parallel
>> schaltest und einen Vorwiderstand mit allen Anoden verbindest.
>
> Nein, das ist nicht völlig wurscht.
>
>> Ist das selbe in Grün, nur dass Du bei der Parallelschaltung nicht
>> Dein und das Leben anderer in Gefahr bringst, weil Du keine So hohe
>> Spannung brauchst.
>
> Humbug.
>
> Erstens sollte man LEDs nicht parallel schalten ohne
> Stromverteilungswiderstände, denn sonst bekommen einige LEDs vzu viel
> Strom ab, andere zu wenig.

Ach MaWin, ich weiß schon warum ich keine Lehrer leiden kann. Gib mal 
eine Quelle für den Stuss den Du da behauptest an. Ich warte.

von Mikrocontroller P. (Gast)


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Steel schrieb:
> Auch ein Elektroinstallateur sollte den groben Zusammenhang zwischen
> Strom und Spannung kennen.

Dieser Meinung bin ich aber auch.
Aber mich wundert rein GARNICHTS mehr...

von MaWin (Gast)


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> > Erstens sollte man LEDs nicht parallel schalten ohne
> > Stromverteilungswiderstände, denn sonst bekommen einige LEDs vzu viel
> > Strom ab, andere zu wenig.

> Ach MaWin, ich weiß schon warum ich keine Lehrer leiden kann.
> Gib mal eine Quelle für den Stuss den Du da behauptest an.

Grundwissen, Bretzelpeter, das ist absolutes Grundwissen.

> Ich warte.

Lern lieber in der Zeit, z.B. Grundwissen über LEDs.

von led (Gast)


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es  wäre  doch   erheblich  einfacher  fetige  Led  Streifen zu 
verwenden,  die  sind   meist  mit  erheblich  ungefährlicheren 12V 
oder  24V  zu  betreiben
dürfte  auch  preiswerter  sein

von Harald W. (wilhelms)


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Bretzelpeter schrieb:

>> Erstens sollte man LEDs nicht parallel schalten ohne
>> Stromverteilungswiderstände, denn sonst bekommen einige LEDs vzu viel
>> Strom ab, andere zu wenig.
>
> Ach MaWin, ich weiß schon warum ich keine Lehrer leiden kann. Gib mal
> eine Quelle für den Stuss den Du da behauptest an. Ich warte.

Das sieht man auf einem Blick in einem Datenblatt einer LED.
Gruss
Harald

von Optimizer (Gast)


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Leistungsverbrauch (Netz, Wirkleistung): 3,63 Watt
Leistung an den 53 LEDs: 3,38 Watt

Wer toppt diesen Wirkungsgrad (93%)? ;-) (*)

Die Stromkonstanz sollte selbst bei sehr erheblichen Schwankungen der 
LED-Flußspannung ausreichend sein:

150 Volt übde den LEDs, Strommittelwert über den LEDs ca. 23 mA
168 Volt über den LEDs, Strommittelwert über den LEDs ca. 20 mA
195 Volt über der LEDs, Strommittelwert über den LEDs ca. 18 mA

Zwischen 0 und 80 °C Chiptemperatur ist über alle 53 LEDs eine Änderung 
der Summenflußspannung von ca. 13 Volt zu erwarten (bei einem 
LED-typischen tk von ca. 3mV/°K).

Bezogen auf den angenommenen Mittelwert von 168 Volt also zwischen etwa 
161 Volt und 175 Volt - und dabei schwankt der LED-Strom nur zwischen 
ca. 21,1 und 19,1 mA.

C2 bestimmt (weitgehend) nur den Ripple des LED-Stromes.

Bei 100µF liegt der Ripple (Spitze-Spize) zwischen ca. 18,5mA und 
21,5mA.

Bei (handlicheren) 22µF zwischen 13,1mA bis 25,6mA - immer noch ganz 
erheblich weniger mit 100Hz pulsierendes Licht als aus 
Leuchtstofflampen.

Mit größerem R2 könnte der Ripple auf Kosten des Wirkungsgrades 
verkleinert werden. Beispiel (bei C2 = 22 µF): R2 = 1 kOhm,


Ist gewährleistet, daß die Belastung der LED-Kette IMMER vorhanden 
bleibt, genügt für C2 ein 250V-Elko.

Gegen den Ausfall des Verbrauchers "LED-Kette" (und dem damit 
verbundenen Spannungsanstieg über 320 Volt) könnte C2 auch durch eine 
200-220V Zenerdiode oder einen VDR geschützt werden. Beide müssten im 
Schutzfall aber nahezu 5 Watt aufnehmen und "verheizen" können.

Ein für 450 Volt dimensionierter Elko mag da die einfachere sicherer 
Lösung sein...


(*) Für Energiersparer:

Mit verkleinertem R2 ist das weiter steigerbar, z.B. auf 95,6% bei R2 = 
100 Ohm. Dabei steigt jedoch der Ripple des LEDs-Stromes, so daß ggf. 
ein größerer Ladekondensator nötig wird. Nicht (nur) wegen des 
"Lichtripples", sondern auch zur Einhaltung des erlaubten Spitzenstromes 
durch die LEDs.


Fazit:

 1. bauteilesparender,
 2. wie auch zugleich energiesparender,
 3. bei angemesssener Arbeitspunktstabilität im 
Betriebstemperaturbereich,

als mit einer Serienschaltung der LEDs und einem Kondensatornetzteil 
wird das   N I E M A N D   gebacken bekommen!

Kleines LED-Latinum, qed

von Henrik V. (henrik_v)


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hier ist eine Lösung, die von 120 auf 240 aufgebohrt werden müßte
http://downloads.deusm.com/designnews/20121126-LED-DESK-LAMP.pdf

Besser 20V und und den STromregler wie im Paper oder wie bei Mawin und 
mehr Zweige plus Transistor und R

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