KSQ Selbstbauprojekt

[Christoph van Meersbergen]

Hallo zusammen,

aus Interesse an Effizienz und Wirkung einer LED Beleuchtung, habe ich mich dran gesetzt eine hocheffiziente KSQ mit dem national semiconductor LM3445 auzubauen. Die Application verspricht eine Effizienz von bis zu 90% und wäre theoretisch auch dimmbar(bei niedrigerer Effizienz). Das IC ist ein Schaltregler, der für LED Zimmerbeleuchtung entworfen ist.

Auf das board habe ich 8 cree LEDs unterschiedlichen Typs gelötet. Die Kamera hat die Helligkeit der LEDs etwas seltsam verarbeitet. Es sollten jedenfalls 5 warm white, 2 cool white und 1 neutral white sein. Bevor ich das ganze zersäge und übers Terra hänge, werd ich mal Kühlkörper mit Paste auf der Rückseite anbringen und das board auf höhere Ströme umlöten. Momentan betreibe ich das board bei ca. 350mA ohne Kühlkörper. Außerdem will ich mich dransetzen und versuchen das board kompakter zu machen und nach günstigen alternativen Bauteilen zu suchen. Evtl. könnte das ganze als Bausatz dienen.

Ich werde weiter berichten, wenn sich was tut.

Viele Grüße

Christoph

[KeyD]

*kinnlade runtergefallen*

hochinteressant.

[jusch]

Momentan betreibe ich das board bei ca. 350mA ohne Kühlkörper.

... und wie auf den Bildern zu sehen ohne jegliche Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag.

Da in diesem Forum auch Kinder mitlesen, die es möglicherweise für normal halten könnten, daß spannungsführende 230-Volt-Leiter frei zugänglich an der Zimmerwand aufgehängt werden, wie z.B. im Bild "LED color comparison.jpg" zu sehen, kleiner Kommentar von mir (nix gegen Dich Christoph, Du hast einen erläuternden Kommentar sicher nur vor lauter Basteleifer vergessen, ist reine Fürsorge gegenüber den mitlesenden Kiddies):

KIDS, PLEASE DON'T TRY THIS AT HOME!

Bei dem von Christoph van M. gezeigten handelt es sich um sowas wie einen "gefährlichen Stunt", vergleichbar mit den seinerzeit für MTV produzierten JackAss-Videos. Ihr solltet sowas also keinesfalls nachmachen, wenn ihr keine elektrotechnischen Professinals seid und genau wißt, wie gefährlich bereits 230 Volt sein können! Nicht daß hier Bastel-Kids am Ende mit Herzkasper im Kinderzimmer liegenbleiben, weil sie die Bilder mit offenliegenden 230-Volt-Klemmen als ernsthafte Zielvorgabe für Konstruktion und Anbringung einer Konstantstromquelle an der Kinderzimmerwand genommen haben "wie man es macht".

[Marco Ebert]

Hehe, da ist aber einer fürsorglich. Ich weiss nicht wie weit dein sicherheitstechn. Wissen geht, aber war es nicht so, dass viel mehr das Zusammenspiel von Stromstärke und Spannung, als nur Spannung die Gefahr macht? Natürlich, es ist gefährlich und ich kann dir nur beipflichten, aber interessiert mich trotzdem.

Gruß,

Marco

Edited June 27, 2010 by Marco Ebert

[jusch]

Hehe, da ist aber einer fürsorglich. Ich weiss nicht wie weit dein sicherheitstechn. Wissen geht, ...

Ich habe keinen elektrotechnischen Beruf erlernt, aber die Grundlagen der VDE 0100 sind mir trotzdem geläufig. Für das Erkennen eklatanter Verstöße gegen Grundsätze der VDE 0100 reicht es jedenfalls noch.

aber war es nicht so, dass viel mehr das Zusammenspiel von Stromstärke und Spannung, als nur Spannung die Gefahr macht? Natürlich, es ist gefährlich und ich kann dir nur beipflichten, aber interessiert mich trotzdem.

Ja, gefährlich ist die Stromstärke, die durch den Körper geht. Irgendwo zwischen 10 mA und 50 mA (Milliampere!) fängt es an, kritisch zu werden. Siehe auch:

http://de.wikipedia.org/wiki/Stromunfall

Welche Stromstärke bei welcher Spannung durch den Körper geht, hängt von der anliegenden Spannung UND den Übergangswiderständen des Körpers ab, also ob man z.B. einen Leiter mit feuchten Fingern berührt oder man man mit nassen Füßen auf dem Boden steht, während man mit der Hand einen spannungsführenden Leiter berührt. Eine gebräuchliche 230-Volt-Hausinstallation gibt mindestens 16 Ampere ab, bevor die Sicherung rausknallt, also das mehrhundertfache des kritischen Stroms. Ob im Körper kritische Stromstärken über 50 mA erreicht werden, wenn man einen 230-Volt-Leiter berührt, hängt wie gesagt von den Übergangswiderständen ab, welche Leiter den Körper an welchen Stellen berühren und welchen Weg der Strom genau durch den Körper nimmt.

Da man stromführenden Leitern ihre Gefährlichkeit nicht ansieht, sollte man potentiell gefährliche Konstruktionen schon mal kurz entsprechend kommentieren, insbesondere wenn man solche Konstruktionen Kindern zeigt. Hier ist die Spannung zwar etwas höher gewesen, aber ein 14-jähriger tot:

http://www.localxxl.com/de/lokal_nachrichten/hamm/unfall-in-hamm-jugendlicher-stirbt-nach-stromschlag-auf-rangierbahnhof-1275036598-ftr/

Und Stromunfälle können durchaus mehr als eine einzige Person killen, z.B. hier im Ausland im Reisfeld:

http://www.swissinfo.ch/ger/news/newsticker/international/Fuenf_Kinder_auf_Philippinen_durch_Stromschlag_getoetet.html?cid=8228244

Hier hatte offenbar zunächst ein Kind (im Reisfeld = Nässe = geringer Übergangswiderstand) ein Stromkabel berührt und ist davon gekillt worden, und die helfen wollenden Spielkameraden haben dann einer nach dem anderen den vorher Verunglückten berührt, um ihn zu retten. Durch die Berührung des unmittelbar vorher getöteten Kindes hat dann das nächste Kind den nächsten tödlichen Stromschlag erhalten und so wieter und so fort, bis schließlich fünf Kinder tot waren.

Ein trockenes Zimmer ist nun zwar nun eine andere Umgebung als ein nasses Reisfeld, aber so ganz ungefährlich sind 230 Volt trotzdem nicht.

[Christoph van Meersbergen]

Hallo zusammen,

ihr habt ja völlig recht, dass das Board gegen jegliche VDE Norm verstößt und ohne Frage nicht in die Hände von Kindern oder nicht technisch versierten Personen gehört. Aber ich denke nicht, dass es mit den Anregungen aus meinem Beitrag jmd ohne technisches Verständnis möglich ist, Unfug zu machen. Also von Stuntshow kann hier keine Rede sein, sondern "simple" Elektrotechnik im Testbetrieb!

Um aber das Board zugänglich für jedermann mit Bastelgeschick zu machen, mache ich mir gerade Gedanken wie ich die LEDs in eine transparente Abdeckung einlassen kann, um einen Schutz vor gefährlichen Spannungen zu gewähren(LEDs liegen auf highside). Das Board lässt sich ohne Probleme in ein Steckernetzteilgehäuse packen. Da hab ich weniger Sorgen. Insbesondere da die Schaltung nach redesign auf ca. 5x5 cm passt.

Alternative suche ich auch nach günstigen Möglichkkeiten Board und LEDs in eine Lichleiste zu stecken und kleine Löcher für die LED Linsen zu bohren.

Das ganze auch günstig zu machen ist schon eine Herausforderung und kostet Zeit. Die Komponenten kosten dummerweise schon ca 10€ (ohne LEDs).

Anregungen sind sehr willkommen.

Ich werde berichten wenn ich eine sichere Lösung finde.

Viele Grüße

Christoph

Edited July 3, 2010 by Christoph van Meersbergen

[Christoph van Meersbergen]

So ich hab mir nen paar Gedanken gemacht und bin nun zum Schluss gekommen die LEDs in ein Alu U-Profil einzukleben. Die KSQ habe ich in ein Steckernetzteilgehäuse gepackt. Das Gehäuse hat dummerweise Lüftungsschlitze, was es nicht idiotensicher macht. Vielleicht finde ich irgendwann auch ein geschlossenes Gehäuse mit Schukostecker.

Die Ausgänge der KSQ sowie der Schutzleiter gehen nun zusammen zum Aluprofil. Das PCB der LEDs hat eine Seite allein zur Wärmeleitung und die andere Seite footprints der LEDs und Anschluss an die KSQ. Der LED Streifen wird mit der wärmeleitenden Seite in das U-Profil eingeklebt. Dazu verwende ich Cooltape (doppelseitiges wärmeleitendes Klebeband). Den Schutzleiter verbinde ich mit dem Aluprofil.

Um nun Kontakt mit der Lötseite des PCBs zu vermeiden, sehe ich vor das Aluprofil auf meine Kunststoffabdeckung am Terra zu schrauben, so dass ein versehendlicher Kontakt mit "Hochspannung" ausgeschlossen ist.

Für Glasterrarien könnte man optional eine zusätzliche transparente Abdeckung auf das Aluprofil kleben/schrauben.

Zur Kühlung ist es sinnvoll außer dem Aluprofil selbst, weitere Kühlkörper auf das Aluprofil zu kleben/schrauben. Damit kann man mit größeren Ströme versorgen, bzw. verlängert man die Lebensdauer der LEDs. Ich habe mir eine Temperatur <60C als Designparameter gesetzt. Diese überschreitet man ohne Kühlkörper und einem 1.2cm breiten Baumarktaluprofil schon mit <0.2A.

Zu den Kosten:

Je nach Menge kann ein KSQ Board um die 5€ und das LED Board ebenfalls 5€ kosten.

Hinzu kommen Bauteile für die KSQ von knapp 10€, +3€ Gehäuse und die LEDs mit Stückpreis von knapp 5€. Es lohnt sich also mit Hinblick auf fallende LED Preise.

Allen noch einen schönen Sonntag Abend

Christoph