LotharGehlhaar - Teichbauforum

Hallo Lars,
hab da nen lesenswerten Artikel gefunden, der kurz und bündig sich mit dem Thema Effizienz und Wirkungsgrad bei LEDs befasst.

http://ledsolarlampe.de/led-faq/led-wirkungsgrad/

Man vergleicht dabei immer das Lumen pro Watt Verhältnis der jeweiligen Leuchtmittel.
Ne gute LED hat sagen wir mal 15% Wirkungsgrad. Dann werden 85% der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt. Das ist aber immer noch um ein Vielfaches besser als beispielsweise bei einer Glühbirne.

Von perfekten Leuchtmitteln sind wir noch ein paar hundert Jahre entfernt

effiziente Grüße
Heiko


PS: grad nochmal mit weniger Durchflussrate gerechnet. Die 34°C werden mit 200L/h gehalten. Sind es nur 50 L/h, so ist der wärmste Punkt gerade mal 2 Grad wärmer. Es ist also (relativ) egal wie schnell das Wasser durch den Kühler strömt (klar, stehen darfs nich. Dann is zappenduster), die Temperaturen steigen nicht nennenswert. Is bei PC-Wasserkühlung genau so.

PPS:
Um Fehler bei der Berechnung zu minimieren habe ich übrigens mit einem Wirkungsgrad von 0% gerechnet, das heißt, es wird zu 100% Wärme erzeugt.

Hab auch noch das Strömungsbild. Dort erkennt man, daß sich das Kühlwasser nur unwesentlich erwärmt (1,42°C), da es ja relativ schnell vorbeiströmt. Diese Werte sind für 50 L/h. Bei 100 L/h halt nur die Hälfte. Lohnt also nich wirklich. Eine stinknormele PC-WaKü-Pumpe tuts also allemal (vielleicht nich grad die Allerbilligste, n bissl was sollte schon gehn).

Auf dem Bild is unten n kleiner Ausreißer. Müsste nur genauer gerechnet werden, doch das dauert dann ewig. War so schon fast ne halbe Stunde. Bitte also um Nachsicht.

PPPS: (so langsam gehen mir die P's aus ) ich will hier nich mit tollen Dies und Das protzen, sondern ich finde es einfach ungemein interessant, hübsch anzusehen und die Möglichkeiten faszinierend. Ich hoffe ihr habt an den Bildern und den Informationen darin genauso eure Freude wie ich - will diese einfach nur weiterreichen.

Hier noch ne Grafik der Lichausbeute gegenüber der Temperatur.
Schnell wird auch hier klar, warum ne niedrigere Temp und damit eine gute Wärmeabführung wichtig ist.
Kommt (sch)licht mehr bei raus.

Noch n Nachtrag zur inneren Struktur des Kühlkörpers. Ganz ohne (also einfach nur n runder Hohlraum) hätte man eine gleichmäßige Strömungsverteilung. Teilt man optisch die Lampe horizontal in der Mitte in eine obere und untere Hälfte, so sieht man, daß oben zwei Chips gekühlt werden müssen und unten nur einer. Die Leds würden unterschiedlich gekühlt und damit unterschiedlich warm werden. Das soll natürlich nicht sein. Außerdem kann man durch die Kanäle mehr Wärme abführen wegen der vergrößerten Oberfläche. So lassen sich nochmal 8 Grad rauskitzeln.

Ein Wort zur Lebensdauer.

Die Hersteller geben meist Werte von 30-50.000 Stunden an. Diese gelten bei einer Junction Temperatur von unter 135°C (das heißt aber nichts weiter, als daß bei Tests die LEDs dann nur noch 50% ihrer Leuchtkraft hatten, bzw die Hälfte ausgefallen ist...)

Als Faustformel kann man ganz grob annehmen, daß pro Grad geringere Temperatur die Lebensdauer um weitere 1.000 Stunden verlängert wird.

Rechenbeispiel:

Sagen wir die LED hat eine Lebenserwartung von 35.000 Stunden (das sind rund 4 Jahre). Wir liegen rund 100 Grad unter den 135°C. das macht dann zusammen 135.000 Stunden oder rund 15 Jahre. Da die Lampen ja nicht ununterbrochen leuchten, halten sie ne Weile. Überdies bin ich von 25° warmem Wasser ausgegangen, das hat man ja auch nicht das ganze Jahr über. Die tatsächliche Lebensdauer wird also noch weit darüber liegen.

Hier ist das ein wenig genauer erklärt:
http://www.leds.de/LED-Lebensdauer/

Hallo Heiko,


hast Du eine Ahnung, wie diese Lebensdauer ermittelt wird, insbesondere bei Produkten, die neu auf dem Markt erscheinen?

Haben die irgendwelche Prototypen zur Verfügung, die 5 oder 6 Jahre alt sind? Oder sind das eher Daumenpeilungen?


Pfiffikus,
dem diese Frage beim Betrachten der von Dir verlinkten Seite in den Sinn kam

Hallo Pfiffikus,

dafür gibt es entsprechende Richtlinien. Bei den namhaften Herstellern kann man getrost davon ausgehen, daß die Angabenm schon so in etwa richtig sind, da ein Heer von Nerds sich gleich auf alles Neue stürzt und ausgiebig mit Argusaugen inspiziert
Von der Konkurenz ganz zu schweigen...

Von den China und NoName Produkten würd ich lieber die Finger von lassen. Lohnt den Ärger nich.

Hab da was informatives zu den Tests und Richtlinien gefunden:

https://blog.notebooksbilliger.de/licht ... langlebig/

Gibt auch eine entsprechende EU-Verordnung
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/Lex ... 022:DE:PDF

lebe lang und leuchte
Heiko

Die Lebensdauer von Bauteilen kann durch Extrembedingungen (Hitze, Ströme, Einschaltzyklen,usw.) quasi im Zeitraffer ermittelt werden.

Gruß,
Frank

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Koifutter pondware Pure

servus heiko,

ich finde deine posts sehr informativ ....... vielen dank und bitte weiter so !!!

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gruß jürgen
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... Danke Jürgen, freut mich

Ich wollt noch was zur Steuerung sagen.

Die Dinger flackern ja nich von alleine. Jemand muss ihnen ja sagen was sie machen sollen und sie dann entsprechend füttern.

Dafür gibts diverse Systeme und Protokolle wie KNX, DMX, NIX , kurzum reichlich und die wechseln auch ständig. Mal n Hype um das eine Kalb, dann um das andere.
Daher habe ich erst mal alle Leitungen von jeder Lampe nach vorne zur "Steuerkammer", oder wie auch immer man das bezeichnen will, gezogen. Auch die Massen jeder Farbe extra und nicht zusammengefasst. Da kann ich dann ranklöppeln was ich will und bleibe flexibel.

Alternative wäre gewesen, gleich hinter den Lampen ne kleine systemspezifische Blackbox zu installieren, an die man aber dann womöglich alle Nase lang ran muss.

Da ich die Hippiezeit verpasst habe, demonstriere ich meine Systemunkonformität dahingehend, daß ich mir mein eigenes bastel.

Früher hatte man LEDs mit einer festen Spannung versorgt und den Strom mit einem entsprechendem Vorwiderstand begrenzt. Heutzutage verwendet man sogenannte Konstantstromquellen, kurz KSQ, welche unabhängig von der Eingangsspannung einen genau und fest definierten Strom durchlassen.

LEDs werden weiterhin immer in Reihe hintereinander geschaltet und niemals parallel! So kann man beispielsweise 3 LEDs hintereinander schalten und durch alle fließt der selbe Strom von sagen wir einem Ampere, welchen die KSQ regelt. Wenn man noch eine vierte LED mit hinten dran hängen würde, bliebe der Strom unverändert, weil die KSQ ihre Ausganspannung erhöhen würde. Es sind praktisch kleine Schaltnetzteile.

Doch damit leuchten alle immer mit 100% (sofern die Stromstärke der KSQ die LED auch mit 100% leuchten ließe).

Um Farben zu mischen muss ich die einzelnen Farben dimmen können. LEDs dimmt man, indem man sie ganz schnell ein und aus schaltet. Das mögen LEDs sogar sehr. Dies realisiert man mit sogenannter Pulswellenmodulation, kurz PWM. Dies ist eine "analoge" Ausgabeart von µC's - ein Ausgang wird abwechselnd bei gleichbleibender Frequenz mit variabelen Pulsweiten ein und ausgeschaltet. Die Frequenz liegt normalerweise im kHz-Bereich, ist damit ungleich schneller als das Auge und daher nicht wahrnehmbar.

Das schöne an KSQ's ist, daß sie im Allgemeinen mittels PWM gesteuert werden können. Ein PWM-Signal ist sehr leicht mit einer einzigen Codezeile zu erzeugen.

Dennoch (ver)bräuchte man für 3x4 Farben entsprechend viele Ausgänge, wenn man jeden einzelnen Emitter separat ansprechen möchte. Da auch noch andere Sachen gesteuert und Sensoren ausgelesen werden sollen, geizt man gerne mit Ports.

Abhilfe schafft hier ein TLC5947, ein 24-Kanal, 12-Bit PWM LED Treiber, der über nur noch 3 Pins mittels SPI instruiert wird. Is noch massig Platz für weitere Glühwürmchen, zumal die Treiber kaskadierbar sind. Diese Dinger gibts fertig aufgebaut als Module zB von Adafruit (damits beim Faden nich flackert müssen /OE und Latch verbunden werden! - steht nirgends). Dieser Treiber gibt die individuellen PWM-Signale an die KSQ's weiter (jede KSQ ist für einen Strahler und dort für eine der vier Farben verantwortlich).

Nun haben wir also aus 24 Kabeln nur noch 3 gemacht und können alle Lampen unterschiedlich ansteuern. Das ist doch überschaubar.

Nun habe ich also 3 Kabel in einem Raspi oder so und den Wunsch, den Teich in zartes rosa zu tauchen mit kleinen smothigen Fadings Richtung Blau und Gelb, von rechts nach links wandernd.

Was auch immer, es braucht eine Verbindung zwischen mir und den 3 Kabeln.

Dazu weiter im nächsten Post.

kurz pausierende Grüße
Heiko

Die "Pause" fällt leider wegen erhöhtem Arbeitsaufkommens etwas länger aus, doch damit der letzte Post nich so in der Luft hängen bleibt, ganz kurz was zur Ansteuerung.

Um das Rad nicht unentwegt neu zu erfinden, habe ich mit etwas gesucht, was meinen Anforderungen und Steuerungswünschen nahe kommt und bin bei Haussteuerungen (smart home) gelandet.

Unter den zahlreichen Variationen habe ich mit vorerst openHab ausgesucht. Es ist ein offenes open source Projekt mit vielfältigen sogenannten Bindings, mit denen man die verschiedensten Systeme (KNX, usw.) und Plattformresourcen (USB seriell, Ports usw.) einbinden kann. Die Oberfläche (Buttons, Dimmer, Charts, Email, Kalenderfunktionen, Anwesenheit...) kann selbst recht einfach programmiert werden.
Einfache, allgemeine Grundlagen in Elektronik und Informatik sind hilfreich aber nicht Voraussetzung. Das Forum ist auch sehr hilfreich, zumal die Entwickler in Deutschland sitzen und direkt ansprechbar sind.

Bezüglich der Lampensteuerung ist die in punkto Farbauswahl sehr komfortabel.
Man hat einen Farbkreis mit allen Farbvariationen sowie Helligkeiten und kann dort mit dem Finger drin herumwischen, um sich sein gewünschtes Licht einzustellen.

Das ganze läuft auch auf nem Raspi mit Lan/Wlan Anschluss und erstellt über einen Apache-Webserver eine Webseite. Diese kann mit jedem webtauglichem Gerät mit Bildschirm aufgerufen werden (und ist selbstverständlich mehrseitig).

Sieht dann zB so aus (Anhang).

hastige Grüße
Heiko

Korrektur:
Habe euch bei dem Thermalbild ne falsche Grafik untergejubelt
Es sind Max Junction Temperatur knapp über 50°C bei 25°C Kühlwassertemperatur. Immer noch super.
Die LED's werden gut mit Strom gefüttert, um nicht zu sagen gemästet. Die gezeigte Grafik war nur Nennstrom.
Sieht aber letztendlich nicht anders aus und soll ja auch nur das Prinzip veranschaulichen

Macht was draus und viel Spass und Mut bei eigenen Entwürfen.
inspirierende Grüße
Heiko


PS: bei nur weißem Licht muss man nicht hinter vorgehaltener Hand über 15.000 Lumen und mehr sprechen (pro Chip - sind aber auch n bissl größer, brauchen ca den Platz von drei Sternen).