LED Ersättningsmodul till en LED spot

Berätta om dina pågående projekt.
Användarvisningsbild
Stuggi
Inlägg: 887
Blev medlem: 4 december 2005, 00:09:51
Ort: Jakobstad, Finland
Kontakt:

LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Stuggi »

Lite bakgrund:

Jag har en hel del LED-spottar installerade i utskiftet på ett hus, och de här har nu börjat gå sönder en efter en efter några år. Spottarna är IP67 klassade, vilket verkar extremt ovanligt inom branchen, så jag har inte lyckats hitta några ersättarende spottar. Dessutom är de en ganska ovanlig diameter, vilket gör saken ännu värre. Spottarna är 9W styck enligt tillverkaren, och själva spotten är otroligt välbyggd, så min tanke är att ersätta kretskortet i dem med ett nytt av egen design, och driva dem med en lämplig konstantströmkälla så att jag inte behöver försöka designa nåt för 230V.

Strömkällorna (en per spot) jag tänkt använda är följande, billiga och (förhoppningsvis) bra: https://www.mouser.fi/ProductDetail/MEA ... CZlA%3D%3D

Sedan för att göra det hela så enkelt som möjligt hade jag ha JLCPCB att montera alla komponenter på kretskortet, vilket iofs. begränsar urvalet på komponenter, men torde vara ok.

Den största LEDen jag hittar på JLCPCB är följande: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Everl ... 264586.pdf

Vad jag kan förstå så har den ett framledningsspänningsfall på 2.9-3.6 V, och 30 mA vore lämpligt att driva den med. Enligt EasyEDA så verkar den vara 3 LEDar parallelt i samma förpackning, så jag antar att alla dessa LED:ar har framledningsström på ca 30mA?

Jag kom fram till följande design i EasyEDA, men vad jag inte riktigt kan få huvudet runt är ifall man borde inkludera ett motstånd för strömbegränsning, och hur man isf. räknar det för en konstantströmkälla?

Hursomhelst, med 4 parallela kedjor så borde det enligt min matematik bli ett spänningsfall på 22.4 volt (med en uppskattning på 3.2 V per LED), samt 360 mA, vilket torde underdriva LEDarna något ifall strömkällan försöker driva 350mA, och totala effekten torde ligga på ca 8W, vilket är close enough för mig. Jag lade en säkring också ifall något skulle gå riktigt fel. Har jag missat något annat uppenbart?
led_module.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 11269
Blev medlem: 16 april 2006, 16:04:10

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av mrfrenzy »

Är det lysdioderna eller drivelektroniken som gått sönder i dom gamla?
Det är svårt att göra något vattentätt med bra ventilation.

Du kanske skulle börja med att driva en resistor med en effekt av 8W inuti en lampa monterad i takfoten och se hur varm den blir efter några timmar?
Mindmapper
Inlägg: 5047
Blev medlem: 31 augusti 2006, 15:42:43
Ort: Jamtland

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Mindmapper »

Stuggi skrev:Lite bakgrund:

Jag har en hel del LED-spottar installerade i utskiftet på ett hus, och de här har nu börjat gå sönder en efter en efter några år. Spottarna är IP67 klassade, vilket verkar extremt ovanligt inom branchen, så jag har inte lyckats hitta några ersättarende spottar. Dessutom är de en ganska ovanlig diameter, vilket gör saken ännu värre. Spottarna är 9W styck enligt tillverkaren, och själva spotten är otroligt välbyggd, så min tanke är att ersätta kretskortet i dem med ett nytt av egen design, och driva dem med en lämplig konstantströmkälla så att jag inte behöver försöka designa nåt för 230V.

Strömkällorna (en per spot) jag tänkt använda är följande, billiga och (förhoppningsvis) bra: https://www.mouser.fi/ProductDetail/MEA ... CZlA%3D%3D

Sedan för att göra det hela så enkelt som möjligt hade jag ha JLCPCB att montera alla komponenter på kretskortet, vilket iofs. begränsar urvalet på komponenter, men torde vara ok.

Den största LEDen jag hittar på JLCPCB är följande: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Everl ... 264586.pdf

Vad jag kan förstå så har den ett framledningsspänningsfall på 2.9-3.6 V, och 30 mA vore lämpligt att driva den med. Enligt EasyEDA så verkar den vara 3 LEDar parallelt i samma förpackning, så jag antar att alla dessa LED:ar har framledningsström på ca 30mA?
Edit ser nu att det var tre parallella ledar i en kapsel. detta förändrar lite. Schemat blir lite annorlunda.
Jag kom fram till följande design i EasyEDA, men vad jag inte riktigt kan få huvudet runt är ifall man borde inkludera ett motstånd för strömbegränsning, och hur man isf. räknar det för en konstantströmkälla?

Hursomhelst, med 4 parallela kedjor så borde det enligt min matematik bli ett spänningsfall på 22.4 volt (med en uppskattning på 3.2 V per LED), samt 360 mA, vilket torde underdriva LEDarna något ifall strömkällan försöker driva 350mA, och totala effekten torde ligga på ca 8W, vilket är close enough för mig. Jag lade en säkring också ifall något skulle gå riktigt fel. Har jag missat något annat uppenbart?
led_module.JPG
För mig ser det ut som 12 st parallella kedjor. Hur självreglerande de är vet jag ej.
12 * 0.03A är 0.360A. 30 mA är absolute maximum rating. Du ligger 10mA under max men vet ej hur du fördelar strömmen i de olika kedjorna.
Om någon av dom börjar ta mera ström kommer de andra att lysa mindre. Skulle t.ex. en diod kortsluta i en kedja skulle den kedjan dra mer ström och de övriga upphettas mer av den större strömmen den kedjan får. Medans strömmen blir mindre i övriga kedjor. I det här fallet spelar konstant ström ingen bra roll.
Om du skulle sätta en liten resistor i varje kedja skulle den få en utjämnande roll. Men ökar förlusterna. Att ha en konstant ström generator i varje kedja skulle vara bättre. Du behöver du en spänningsmatning. Det är förmodligen den lösningen en konstruktör av bra grejor gör.
Mindmapper
Inlägg: 5047
Blev medlem: 31 augusti 2006, 15:42:43
Ort: Jamtland

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Mindmapper »

Ser att det var 3st i parallell i varje kapsell. Detta förändrar egentligen inte. Tittar igen och de ligger 3st tillsammans i kapseln inte parallellt då stämmer schemat.
Användarvisningsbild
Stuggi
Inlägg: 887
Blev medlem: 4 december 2005, 00:09:51
Ort: Jakobstad, Finland
Kontakt:

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Stuggi »

mrfrenzy skrev:Är det lysdioderna eller drivelektroniken som gått sönder i dom gamla?
Det är svårt att göra något vattentätt med bra ventilation.

Du kanske skulle börja med att driva en resistor med en effekt av 8W inuti en lampa monterad i takfoten och se hur varm den blir efter några timmar?
De gamla är 230V, så det är allt i ett. De är konstruerade så att hela kretskortet (aluminium-substrat, vilket jag också tänkte använda) ligger på en thermal pad mot aluminumhuset, som sedan har en kylfläns på baksidan. De gamla verkade hållas kalla, så om märkningen 9W stämmer någorlunda så tycks huset nog kunna hantera värmelasten.

Problemet är lite varierande på de som gått sönder. Vissa bara självdör utan något större hallå, en har hittils lyckas skapa vad som verkar vara ett rejält jordläckage, 118 VAC på skyddsjorden:
2019-11-05 22.54.45.jpg
2019-11-05 22.50.43.jpg
2019-11-05 22.54.56.jpg
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Stuggi
Inlägg: 887
Blev medlem: 4 december 2005, 00:09:51
Ort: Jakobstad, Finland
Kontakt:

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Stuggi »

Mindmapper skrev:
Stuggi skrev:Lite bakgrund:

Jag har en hel del LED-spottar installerade i utskiftet på ett hus, och de här har nu börjat gå sönder en efter en efter några år. Spottarna är IP67 klassade, vilket verkar extremt ovanligt inom branchen, så jag har inte lyckats hitta några ersättarende spottar. Dessutom är de en ganska ovanlig diameter, vilket gör saken ännu värre. Spottarna är 9W styck enligt tillverkaren, och själva spotten är otroligt välbyggd, så min tanke är att ersätta kretskortet i dem med ett nytt av egen design, och driva dem med en lämplig konstantströmkälla så att jag inte behöver försöka designa nåt för 230V.

Strömkällorna (en per spot) jag tänkt använda är följande, billiga och (förhoppningsvis) bra: https://www.mouser.fi/ProductDetail/MEA ... CZlA%3D%3D

Sedan för att göra det hela så enkelt som möjligt hade jag ha JLCPCB att montera alla komponenter på kretskortet, vilket iofs. begränsar urvalet på komponenter, men torde vara ok.

Den största LEDen jag hittar på JLCPCB är följande: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Everl ... 264586.pdf

Vad jag kan förstå så har den ett framledningsspänningsfall på 2.9-3.6 V, och 30 mA vore lämpligt att driva den med. Enligt EasyEDA så verkar den vara 3 LEDar parallelt i samma förpackning, så jag antar att alla dessa LED:ar har framledningsström på ca 30mA?
Edit ser nu att det var tre parallella ledar i en kapsel. detta förändrar lite. Schemat blir lite annorlunda.
Jag kom fram till följande design i EasyEDA, men vad jag inte riktigt kan få huvudet runt är ifall man borde inkludera ett motstånd för strömbegränsning, och hur man isf. räknar det för en konstantströmkälla?

Hursomhelst, med 4 parallela kedjor så borde det enligt min matematik bli ett spänningsfall på 22.4 volt (med en uppskattning på 3.2 V per LED), samt 360 mA, vilket torde underdriva LEDarna något ifall strömkällan försöker driva 350mA, och totala effekten torde ligga på ca 8W, vilket är close enough för mig. Jag lade en säkring också ifall något skulle gå riktigt fel. Har jag missat något annat uppenbart?
led_module.JPG
För mig ser det ut som 12 st parallella kedjor. Hur självreglerande de är vet jag ej.
12 * 0.03A är 0.360A. 30 mA är absolute maximum rating. Du ligger 10mA under max men vet ej hur du fördelar strömmen i de olika kedjorna.
Om någon av dom börjar ta mera ström kommer de andra att lysa mindre. Skulle t.ex. en diod kortsluta i en kedja skulle den kedjan dra mer ström och de övriga upphettas mer av den större strömmen den kedjan får. Medans strömmen blir mindre i övriga kedjor. I det här fallet spelar konstant ström ingen bra roll.
Om du skulle sätta en liten resistor i varje kedja skulle den få en utjämnande roll. Men ökar förlusterna. Att ha en konstant ström generator i varje kedja skulle vara bättre. Du behöver du en spänningsmatning. Det är förmodligen den lösningen en konstruktör av bra grejor gör.
Det var lite det jag tänkte. Vore det kanske smartast att begränsa det hela till sig 300 mA och sedan bränna av 50mA i motstånd istället? Det är mest dimensioneringen av motståndet som blir lite halvt intressant med tanke på att spänningen varierar beroende på vad strömkällan gör för att hålla strömmen konstant.
Mindmapper
Inlägg: 5047
Blev medlem: 31 augusti 2006, 15:42:43
Ort: Jamtland

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av Mindmapper »

Om du gör en undersökning av hur mycket dioderna lyser vid 20, 25, 30 mA så tror jag ej att du ser så stor skillnad i intensitet. Om det inte skiljer nämnvärt prova köra ett större gäng på 25 mA eller den ström du tänker köra på.
Mät spänningsfallet över varje diod för att se hur stort det är och hur stor spridning du har. Helst vid den värme du får inne i kapslingen.

Får du 3,2V så tar du ett motstånd som ger 25mA över 25 - 22,4V = 2,6V
Lägre spänning ger mindre värme men sämre balans.
Vet ej vilken matningsspänning jag skulle välja. Vore intressant att höra hur de med mera erfarenhet av liknande konstruktioner gör. Har gjort en del liknande konstruktioner och inte haft något problem över lång tid. Oavsett om jag använt strömgenerator eller resistor. Det har bara varit enstaka prov jag gjort, ingen stor skala.
E Kafeman
Inlägg: 2184
Blev medlem: 29 april 2012, 17:06:22

Re: LED Ersättningsmodul till en LED spot

Inlägg av E Kafeman »

Jag har pillat ihop några lysdiods-slingor med kapacitiv dropper i nätaggregatet och dissekerat rätt många köptas varianter.
Om man tänder LED-lampan vid fel tillfälle på 50Hz-fasen eller om det uppstår någon högfrekvent transient på nätet kommer kommer dropper-kondensatorn släppa igenom detta.
På insidan finns typiskt likriktare och det finns en oftast otillräcklig kondensator för att minska flimmer.
Att kondensatorn är otillräcklig beror till stor del på att om spänningen sjunker med kanske 0.5 Volt så sjunker ljusstyrkan på lysdioderna påtagligt.

För att minska dessa problem, flimmer och att plötsliga spänningsspikar skjuter hatten av lysdioder sätter man in ett motstånd i serie med lysdioderna.

Försöker alltid köra med så många dioder som möjligt i mina hembyggen och kör dom betydligt under sin max-ström för bästa livslängd samt att det kan vara lättare att kyla samma effekt avgiven av många lysdioder än några få.
Mellan slinga och kondensator sätter jag alltid ett motstånd oavsett hur nätaggregatet är beskaffat.

Om det kommer en transient över diodslinga utan sådant motstånd, och som höjer slingsppänning några volt leder det oftast till att en diod i slingan brinner av då strömmen blir så hög att bondtrådarna förångas av överströmmen. Det syns ofta som en svart prick i det gula fosforet på lysdioden.
Sitter det däremot ett motstånd i slingan, som kanske har ett spänningsfall vid normaldrift på 1-2 Volt så kommer motståndet vara den som tar huvuddelen av extra-energin vid en transient och motståndet har förmågan att termiskt överleva extremt mycket högre effekter än lysdoderna för tillfälliga transienter utan att ta skada. Att motståndet även bidrar till att minska flimret är ingen nackdel.
1-2 Volt över motståndet är ändå en hel del, om man stoppar dit lysdioder på 3Volt/1Watt så kommer motståndet behöva vara dimensionerat för 0.5-1 Watt. Ibland ser man i kommersiella lampor 2 parallella SMD-motstånd för att fördela värme eller snålar man i billiga lampor och sätter dit ett motstånd med lägre resistans som då inte behöver klara lika hög effekt men lysdioderna lever då mer farligt och synligt flimmer kan öka något.

Ett motstånd som medger någon Volt spänningsfall kan vara viktigt för totala livslängden ifall transienter kan nå lysdiods-slingan. En viktig faktor är hur strömkällan är uppbyggd, hur den hanterar transienter på ett par tusen volt på el-nätet eller vid tillslag mitt i 50Hz fasens peak.

I detta fallet så köper man nätaggregat där jag förmodar att de är designade som konstant-strömkällor och inte spänningskällor alternativt svampiga spänningskällor där spänningen sviktar vid belastning.
Att ha styvt reglerade spänningskällor direkt mot lysdioder passar mindre bra för lysdioder där man vill ha termiskt och långtids säker funktion så att lysdioderna lyser med ungefär samma styrka, dvs samma ström även om knä-spänningen på lysdioden driver en aning eller vid termisk drift.

Jag har gjort en liknande 3W spotlight-ombyggnad där lysdioderna ersattes med en enda 10Watt COB av denna typ: https://www.aliexpress.com/item/32453907618.html
COB/lysdiod-arrayen drivs så att den avger ca 3W och då den är rätt stor och rund behövs inget kretskort för att limma den mot själva lamphuset med termiskt lim och lysdioderna går nu mycket svalare mot tidigare.
Limmet jag använde: https://www.aliexpress.com/item/4000955215751.html

Original lampa hade ~20st 2835 där chippen stabiliserade sej på ca 120°C vid 3W avgiven effekt. Inget man höll fingret mot. Chippen var monterade på alu-pcb liggandes halvt löst inuti lamphuset, inga termiska kontaktytor att tala om.
Efter ombyggnad ligger temperaturen på 60-70 grader mitt på COB öppen i rumstemperatur och är nu åtminstone något ljummen utvändigt på lamphuset.

Antagligen hade lampan original fallerat av en kombo av överström och övertemperatur, ett dött chip med svart punkt => avbrunnen invändig tråd och bytte först LED men tyckte vid koll att det blev hög temperatur.
Brukar då minska värdet på kondensator-droppern för att minska drift-strömmen men såg att en rund COB skulle fungera mycket bättre i detta lamphus och förhoppningsvis med lite längre livslängd.

Kopplar man flera sådan COB parallellt till ett gemensamt lite bättre nätaggregat så vill man ha ungefär samma längd på matningsledningen för att få lika ljusstyrka och väljer man ledning som ger 0.5-1 Volt spänningsfall så hanterar det evt skillnader i spänningsfall.
Det är som påpekats svårt att avgöra ljusstyrka på lampan, om den avger 1 eller 10 Watt, men vid flera lampor jämte varandra är det lättare att se relativa skillnaden.
Ett annat sätt att få jämn ström genom en uppsättning spotlights är att koppla dom i serie. Mest ekonomiska kabeldragningen, men det blir som vid julgransslingor att om en lampa slocknar med avbrott slocknar alla.

Efter spänningsaggregatet, som helst ligger mint 5 Volt bort från tänkt LED normalspänning, sätter jag gärna en justerbar konstant-ström-begränsare. Anledningen till att inte välja exakt spänning på nätaggregatet är att det under lättar regleringen för konstantström-kretsen och ökar urvalet av möjliga nätaggregat.
Det ger mej enkel möjlighet till att i efterhand välja om lampan ska lysa med fullt ös eller stabilt bara ge svagt nattljus och addera fjärrstyrd dimning i efterhand blir lätt.

En sådan här regulator klarar de flesta lysdiods-slingors behov av ström-reglering så länge max-strömmen är väl inom dess marginal: https://www.aliexpress.com/item/32874365211.html och man kan använda många typer av spänningskällor, allt från gamla laptop-laddare till bilbatteri och oavsett källa så blir det mycket flimmer-fritt då dessa boost och buck regulatorer switchar med över 100kHz och lämnar för lysdioder obetydligt rippel.
Det ska inte jämföras med typisk PWM-dimning som switchar på lägre frekvenser och dessutom skickar ut switchningen på matningsledningar och lägger ut radio-stördimma över grannskapet istället för att mata lysdioderna med en reglerad och därmed lägre peak likström från en hygglig buck eller boost regulator.

De lysdiod-lampor som jag byggt med lite mer omsorg är egen verkstadsbelysning där äldre lysdiods-armaturers plåt fått agera kylfläns samt motsvarande i mitt el-labb. Typiskt använder jag denna typ av nätaggregat: https://www.aliexpress.com/item/4000052010378.html
De kan lätt monteras i lysrörs-armaturen, ger hyggligt stabil kabeldragning och jag gillar metall-hölje före plast, ifall något skulle bli väldigt varmt.
Jag överdriver med massor av billiga 10 och 50W chip av denna typ: https://www.aliexpress.com/item/1000006981709.html
Det kan mycket väl bli lysdioder för 400W i en armatur men med nätaggregat som bara levererar 50W.
Spänningen på dessa lysdiods-arrayer med mer än 10 W effekt anges ofta till 32 Volt. För minimalt krångel är det den spänningen man ska välja på nätaggregatet och med underdimensionerat aggregat relativt lysdioderna är det minimal chans att lysdioderna ges mer ström än de tål. Nätaggregatets last ökar så monumentalt om den försöker gå över knäspänningen.

För att i vissa lysrörs-armaturer få mer utbrett ljus har jag mixat in 10W/12V lysdioder. De kopplas tre i serie så får de i praktiken samma knäspänning som 50W-chippen. 3*12=36, inte 32 Volt men det är så att max-strömmen för mina 10W dioder inträffar redan vid 10,5 Volt och fungerar då att koppla i serie om 3 och sedan parallellt med andra chipp på högre effekter.

Man kan använda 10 dioder @10W i en lysrörs-armatur och driva dessa 10 dioder på 12 Volt men strömmen blir hög vilket kräver bättre ledningar och kraftigare prylar om man vill strömreglera.

För enskilda små-lampor under 10W i egen armatur, om drivningen är inbyggd i själva lampan är det sällan tal om att välja spänning utan man väljer ström.
Strömmen ger hur hög den valda diodslingans spänning mellan ändpunkterna blir och evt elektrolyt-kondensatorer måste väljas så att de klarar den spänningen med god marginal.
Det i lampan inbyggda nätaggregatet är ofta antingen en enkel switch-trafo eller en kapacitiv dropper.

Använder man yttre nätaggregat för en enskild lampa så är det oftast billigast och lättast att hitta passande nätaggregat för en standard-spänning 12/24/36 Volt och sedan reglera strömmen.

Vill man pyssla så lite som möjligt med det elektriska, inte vill ändra eller reglera något senare, ja då köper man passande LED-drivare , ström-aggregat passande för planerad drifts-ström.
Sådana led-drivare har ofta ett brett spänningsområde där de lämnar relativt konstant ström. Några exempel: https://www.aliexpress.com/item/33055949349.html
Man måste fortfarande kolla själv så att den resulterande arbets-spänningen är inom LED-drivarens spec.
Skriv svar