Netzteile für LED-Beleuchtung

[Joachim Danz]

Hallo,

aufgrund der großen Fortschritte in den letzten Jahren bei der Entwicklung von Leucht-Dioden (LED) ist diese Art der Lichtquelle nun auch für uns Hobby- Kultivateure sehr interessant geworden. Die Effizienz der Leuchtdioden hat nämlich einerseits stark zugenommen (Lumen/Watt) und andererseits sind die Preise für die LEDs drastisch gesunken.

Zur LED-Beleuchtung an sich ist hier bereits ausreichend viel geschrieben worden:

http://forum.carnivo...-pflanzenlampe/

und Andreas Wistuba hat freundlicherweise eine Sammelbestellung von LED-Streifen organisiert.

Die LEDs auf diesen LED-Streifen erzeugen einen sehr breiten Lichtkegel und daher sind diese LED-Streifen vorzugsweise für die Beleuchtung kleiner Pflanzen geeignet, da man dann den Streifen direkt über den Pflanzen anbringen kann und so ein Großteil des Lichts die Pflanzen auch wirklich erreicht.

Für höhere Terrarien sind Power-LEDs mit 10W oder mehr Leistung besser geeignet. Diese strahlen auf einer relativ kleinen Fläche von ca. 6mm * 6 mm (10W-LED). Der Öffnungswinkel ist wie auch bei den LEDs auf den LED-Streifen viel zu groß, durch die kleine strahlende Fläche lässt sich das Licht aber leicht über eine Linse oder einen geeignet geformten Spiegel auf die Pflanzen auch in größerem Abstand lenken. Ich bin da noch am experimentieren, sobald ich aber eine gute Lösung habe, werde ich sie hier ins Forum stellen. Anbei als Schmankerl schon mal ein Bild von einer roten 10W-LED mit einer Linse:

Nun aber zu der Stromversorgung der LEDs:

LEDs sind Dioden, das heißt sie leiten den Strom nur in eine Richtung und müssen mit einem Gleichstrom beziehungsweise mit einer Gleichspannung (DC) betrieben werden.

Wechselstrom-Netzteile (AC) sind nicht geeignet und dürfen auch nicht verwendet werden, da die LEDs dann Schaden nehmen können! Ein Vorschaltgerät für eine 12V Halogen-Lampe erzeugt eine Wechselspannung ist daher für die LEDs nicht geeignet.

Die Spannung mit der eine LED arbeitet liegt in der Größenordnung von wenigen Volt, so dass die bei uns übliche Wechselspannung von 230V auf eine geeignete Gleich-Spannung umgesetzt werden muss. Zum Betrieb ist also immer ein Netzteil erforderlich, das die für den Betrieb der LEDs erforderliche Gleichspannung oder den erforderlichen Gleichstrom bereit stellt.

Wie hoch die erforderliche Gleichspannung ist hängt von den verwendeten LEDs und deren interner Verschaltung ab:

• Die LED-Streifen benötigen in der Regel eine Gleichspannung von 12V DC.
  
• Power-LEDs benötigen in der Regel einen Gleichstrom (je nach Licht-Farbe 900mA oder 1000mA bei einer 10W LED).
  

Was genau benötigt wird muss aus dem Datenblatt oder den Angaben des Verkäufers entnommen werden.

Netzteile gibt es mit unterschiedlichen Leistungen, die in Watt angegeben werden. Wichtig ist, dass das Netzteil mindestens die von den LEDs benötigte Leistung abgeben kann.

Zu kleine Netzteile werden bei einer für sie zu großen Last überlastet und schützen sich dann im besten Fall selber durch Abschalten oder sie werden zu heiß und gehen kaputt.

Die Lebensdauer von Netzteilen halbiert sich in etwa mit jeweils 10 Grad höherer Temperatur. Jens hat so einen Ausfall ja schon gehabt. Es ist daher sinnvoll ein deutlich überdimensioniertes Netzteil zu verwenden. Die Bauteile in einem überdimensionierten Netzteil werden bei gleicher abgegebener Leistung deutlich kühler bleiben als bei einem kleineren Netzteil, das immer mit seiner maximalen Leistung arbeitet.

Für einen LED-Streifen, der ca. 75W Leistung aufnimmt würde ich daher mindestens ein 100W-Netzteil einsetzen, besser wäre aber ein Netzteil mit noch deutlich höherer Leistung!

Es gibt auf Ebay kleine vergossene Netzteile mit vergossener Spannungszuführung oder einer Kaltgeräte-Buchse die aber in der Regel nur die für einen 5m-LED-Streifen erforderliche Leistung oder etwas weniger abgeben können. Von diesen kann man einfach mehrere pro LED-Streifen kaufen und den LED-Streifen dann entsprechend in kleiner Teile durchschneiden, so dass jedes nur einen Teil-Streifen versorgt. Ebay-Suche:

http://www.ebay.de/s...m=R40&_ftrt=901

Über Ebay bekommt man aber z.B. auch ein für einen LED-Streifen geeignetes 12V/120W-Netzteil aus China für 12€ und ein 12V/180W-Netzteil schon für ca. 15€. Ebay-Suche (unter "erweitert" unbedingt "Versand nach Deutschland" wählen):

http://www.ebay.de/s...dmd=1&_ftrt=901

Achtung: bei diesen Netzteilen sind Arbeiten mit 230V Wechselspannung erforderlich, die nur von Fachleuten durchgeführt werden sollten!

Wenn man die Netzteile einzeln bestellt gehen sie normalerweise aufgrund des geringen Preises ohne Beanstandung durch den Zoll.

Für die Power-LEDs benötigt man in der Regel einen Konstant-Strom, die Netzteile müssen von ihrem Nominal-Strom also zu den verwendeten LEDs passend ausgesucht werden. Auch hier gilt, dass mehr Leistung weniger Temperatur bedeutet - die Auswahl an Netzteilen mit konstantem Strom ist aber stark eingeschränkt, so dass man da zur Zeit eigentlich kaum eine Auswahl hat...

Alle Netzteile haben einen Wirkungsgrad kleiner als 1, das heißt die abgegeben Leistung ist immer kleiner als die aufgenommene Leistung. Die Differenz zwischen diesen beiden Leistungen ist die Verlustleistung des Netzteils. Diese Verlustleistung wird im Netzteil in Wärme umgesetzt und diese muss aus dem Netzteil abgeführt werden. Auf eine gute Belüftung der Netzteile ist daher unbedingt zu achten! (z.B. keine geschlossene Schuh-Schachtel...)

So, last but not least noch ein paar Warnhinweise:

Die Primärspannung der Netzteile von 230V ist lebensgefährlich! Das Berühren von spannungs-führenden Teilen kann unter unglücklichen Umständen zum Tod führen!! Die sekundärseitigen 12V DC gelten als ungefährlich.

Falls Ihr keine Fach-Leute für 230V-Technik seid nehmt bitte unbedingt Netzteile mit vergossener oder bereits fest montierter Spannungszuführung, da dann die 230V-Seite bereits vollständig geschützt ist!

Bei Arbeiten mit 240V sollte folgendes unbedingt beachtet werden (ohne jemanden dazu motivieren zu wollen und ohne Anspruch auf Vollständigkeit!!):

• Ein FI-Schutzschalter sollte gerade in einer feuchten Umgebung nie fehlen!!!
  
• Alle spannungs-führenden Teile (230V) müssen sicher vor Berührung geschützt werden!
  
• Besitzt das Netzteil ein Metall-Gehäuse, so muss dieses mit dem Schutzleiter (grün-gelb) verbunden werden. Der Schutzleiter muss immer etwas länger sein als die Phase und der Null-Leiter, damit er im Notfall als letztes abreißt.
  
• Soll eine Litze durch Klemmen elektrisch verbunden werden, so darf die Litze nicht verzinnt werden (Lötzinn fließt im Laufe der Zeit und die Kontaktkraft lässt nach)! Es ist eine Aderendhülse auf die Litze aufzupressen.
  
• Das Netzkabel muss eine Zugentlastung haben. D.h. wenn man am Kabel zieht darf keine Kraft auf die Kontakte wirken.
  
• Die Netzteile müssen vor Wasser geschützt werden, da dies die Elektronik zerstören kann.
  

Viel Erfolg nun mit bei den wahrscheinlich ja bald eintreffenden LED-Streifen von Andreas!

Gruß

Joachim

Bearbeitet 3. Oktober 2012 von Joachim Danz

[Gast Karl H.]

Hallo

Ein wirklich sehr schöner Bericht, vielen Dank! :thumbsu:

Eines würde ich gerne noch ansprechen:

Die Lebensdauer von Netzteilen halbiert sich in etwa mit jeweils 10 Grad höherer Temperatur

Das kann ich so nicht bestätigen. Die Nezteile welche ich verwende sind auf PWM basierende getaktete Nezteile, und alleine durch Schaltverluste und dielektrische Verluste, erwähen sich die Bauteile (vorallem Kondensatoren welche kein gutes Wärmemanagement im gegensatz zu Transistoren FET´s usw. besitzen) innerlich auf ein bestimmtes Maß. Die Temperatur ist bei vielem meiner Aufbaute sehr unterschiedlich, manche Netzteile (mit selben Bauelementen) werden zwanzig Grad wärmer als das andere, halten aber genau so lange wie Netzteile welche kühler betrieben werden.

Zu den Sicherheitshinweisen:

Es empfielt sich auch ein einfacher Trenntrafo, um die Gefahr von einem Stromschlag bei berühren eines Leiters zu verringern. Allerdings können beim berühren beider Leiter gleichzeitig immer noch tödliche Ströme fließen!!

Ebenso helfen Gummihandschuhe und ein isolierter Stand (z.B. Turnschuhe) auch weiter.

Viele Grüße

Karl H.

Bearbeitet 3. Oktober 2012 von Karl H.

[Markus K.]

Hallo,

ein sehr schöner Bericht. Allerdings möchte ich noch eine Kleinigkeit anmerken.

Das heutige Stromnetz hat eine Voltzahl von 230V. (Viele schreiben hier immer 220V, ich weis zwar nicht wie es im restlichen Deutschland aussieht, aber hier gibt es dieses alten Stromnetz sogut wie gar nicht mehr.)

Ein FI-Schutzschalter sollte gerade in einer feuchten Umgebung nie fehlen!!!

...Ist soweit nix verkehrtes, allerding ist seit 1. Feb. 2009 der Fi- Schutzschalter in allen Steckdosenkreisen Pflicht. (Gilt nur für Neubauten)

Und wenn mich nicht alles täuscht ist der Fi inzwischen sogar für Steckdosen und Lampenstromkreise Vorschrift.

Gruß

Markus

[Joachim Danz]

Hallo,

Das heutige Stromnetz hat eine Voltzahl von 230V. (Viele schreiben hier immer 220V, ich weis zwar nicht wie es im restlichen Deutschland aussieht, aber hier gibt es dieses alten Stromnetz sogut wie gar nicht mehr.)

ups, habe ich korrigiert. Die Nennspannung ist laut Wikipedia 230V +/-10%.

Den FI-Schalter habe ich erwähnt, da viele ältere Gebäude darüber nicht verfügen (auch in der Küche und im Bad). Eine Nachrüstung bei den windigen Installationen, die man teilweise bei Pflanzen-Freunden sieht, wäre sicher sinnvoll...

Karl, Deine Beobachtung ist sicher richtig. Aber diese Lebensdauer-Angaben sind statistische Angaben - man braucht bei den sehr seltenen Ausfällen eine große Grundgesamtheit um diese Gesetzmässigkeit nachzuweisen.

Gruß

Joachim

[Andreas Wistuba]

Hallo Joachim

Toller Beitrag!

Der gehört m.E. nach bei den FAQs gelistet.

...und Andreas Wistuba hat freundlicherweise eine Sammelbestellung von LED-Streifen organisiert.

...ich bin halt so nett :-)

Die LEDs auf diesen LED-Streifen erzeugen einen sehr breiten Lichtkegel und daher sind diese LED-Streifen vorzugsweise für die Beleuchtung kleiner Pflanzen geeignet, da man dann den Streifen direkt über den Pflanzen anbringen kann und so ein Großteil des Lichts die Pflanzen auch wirklich erreicht.

Für höhere Terrarien sind Power-LEDs mit 10W oder mehr Leistung besser geeignet. Diese strahlen auf einer relativ kleinen Fläche von ca. 6mm * 6 mm (10W-LED). Der Öffnungswinkel ist wie auch bei den LEDs auf den LED-Streifen viel zu groß, durch die kleine strahlende Fläche lässt sich das Licht aber leicht über eine Linse oder einen geeignet geformten Spiegel auf die Pflanzen auch in größerem Abstand lenken. Ich bin da noch am experimentieren, sobald ich aber eine gute Lösung habe, werde ich sie hier ins Forum stellen. Anbei als Schmankerl schon mal ein Bild von einer roten 10W-LED mit einer Linse:

Es gibt mittlerweile Ansätze, solche LED-Streifen sogar in großen Gewächshäusern anzuwenden.

Ich habe Bilder gesehen, auf denen solche Streifen, die an Netzen befestigt waren, zwischen hohen Tomatenpflanzen aufgehängt waren. Sah sehr futuristisch aus!

Ich muss mal sehen, ob ich die Seite nochmal finde. Dann reiche ich den Link nach.

Viele Grüße

Andreas

[Andreas Wistuba]

...schaut Euch das mal an:

http://www.netled.fi/optogrowia_interlight

http://www.semiconductor-today.com/news_items/2010/NOV/OSRAM1_231110.htm

http://www.freshplaza.com/news_detail.asp?id=88398

Grüße

Andreas

[Markus K.]

Hi,

ups, habe ich korrigiert. Die Nennspannung ist laut Wikipedia 230V +/-10%.

Den FI-Schalter habe ich erwähnt, da viele ältere Gebäude darüber nicht verfügen (auch in der Küche und im Bad). Eine Nachrüstung bei den windigen Installationen, die man teilweise bei Pflanzen-Freunden sieht, wäre sicher sinnvoll...

Stimmt schon, wenn man das manchmal so sieht...

Diese +/- 10% sind die Netzinternen Spannungsschwankungen die entstehen, weil mal mehr und mal weniger Haushalte das Stromnetz beanspruchen.

Gruß

Markus