D R U C K V E R S I O N

LED-Lampe

Flurbeleuchtung mit 203 LED - 20 Watt

Energiesparen ist in aller Munde, und die LED wird wohl neben Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen das Leuchtmittel der Zukunft. Gute LEDs und auch fertige LED-Leuchten sind noch relativ teuer, aber die Preise werden in den nächsten Jahren erheblich günstiger werden.



Viele Energiesparlampen verbrauchen nach dem Einschalten erstmal sehr viel mehr Energie bis sie sozusagen Betriebstemperatur erreicht haben. Diese Aufwärmzeit liegt je nach Lampe zwischen einigen Sekunden bis hin zu einer Minute. Für eine Flurbeleuchtung, die ja meist nur für kurze Zeit eingeschaltet wird, ist die Energiesparlampe somit sinnlos.
Die LED-Lampe (eigentlich nur das Netzteil) hat diesen Effekt auch, aber die Zeit liegt im Bereich einer (1) Sekunde, und damit kann er vernachlässigt werden. Dazu erreicht die LED nahezu sofort nach dem einschalten ihre volle Helligkeit.

Die Lampe enthält 203 vorwiegend weiße, zur optischen Auflockerung einige blaue, grüne und rote, superhelle LED. Die Kosten liegen gesamt bei etwa 200 Euro, was zwar erstmal teuer erscheint, aber dafür braucht die Lampe nicht ganz 20 Watt. Und mit diesen 20 Watt taucht sie den Flur in Flutlicht, das jede Ecke erhellt.

Zum Herstellen braucht man einen Lötkolben, Metallsäge, Zangen, Feile, Schleifpapier, eine Bohrmaschine sowie eine Heißklebepistole.
Zeitaufwand: etwa 10 Stunden.

Tatsächlich ist der Raum viel heller als es auf den Fotos scheint. Das liegt wohl daran, dass der Digitalfotoknipser wegen des vielen Lichts die Blende zuregelt. 

Lampe03



Die Lampe besteht aus einem Rahmen aus Alu-Winkelprofilen 25x25mm, in die eine knapp 7mm starke Stegplatte eingeklebt ist. Die Stegplatte ist 125x35 cm groß.

Aufgehängt habe ich das ganze mit Stahlseilen, die aus Bowdenzugseil vom Fahrrad bestehen. Bis hierher sind die Materialien aus dem Baumarkt.

Ich habe mir ein Schaltnetzteil gekauft, das 12 Volt und 3 Ampere leistet. Das Schaltnetzteil liefert mehr als die erforderliche Leistung und wird somit nicht sehr warm. Es ist in dem an der Decke angebrachten Käfig untergebracht, der aus Lochblech ebenfalls aus dem Baumarkt besteht.

Lampe01

Auf die Stegplatte habe ich (oben) eine Metallfolie aufgeklebt, damit wird ein Großteil des Lichtes das nach oben geht wieder nach unten reflektiert.

Jetzt werden die (203) Löcher mit 5mm Durchmesser angezeichnet und gebohrt. Hier sind es 7 Reihen a 29 Löcher, längs und quer mit einem Abstand von 4 cm gebohrt. Mittels Pressluft und einem Stichel von .ca 3mm Durchmesser habe ich dann sämtliche Bohrspäne und Grate aus der Stegplatte entfernt. Da die Platte aus Kunststoff besteht und sich statisch auflädt, ist das ein ziemliches Geduldsspiel.

Aber wenn das geschafft ist, können die LEDs in die Löcher gesteckt werden. Die LEDs richtet man am besten gleich beim einstecken aus, damit nachher beim löten alle Kontakt-Drähte einheitlich stehen.


Bild Stegplatte-LED


 Die LEDs müssen durch die Stegplatte und auf der unteren Seite herausstehen, da die Stegplatte nur eine Lichtdurchlässigkeit von maximal etwa 70 Prozent hat. Der Lichtverlust wäre enorm.

Bei der 7mm Platte reicht die Länge der LEDs grad so hin. 




Das Berechnen der Widerstände für die LED geht folgendermassen: Ich habe eine Spannungsquelle mit 12 V und eine weiße LED mit einer typischen Spannung von 3,4V und einem typischen Strom von 20mA (0,02A). Wir rechnen  12V - 3,4V = 8,6V  - Diese Spannung muß nun am Widerstand abfallen.
Um den auszurechnen nimmt man das Ohmsche Gesetz  R = U / I  >>  R = 8,6V / 0,02A = 430 Ohm . Der nächstgrössere Standardwiderstand hat 470 Ohm; also nimmt man den dann fließen etwa noch 18mA durch den Widerstand und die LED.

Aber wir haben ja 12 Volt zur Verfügung, also rechnen wir mal  12V / 3,4V = 3  Rest 1,8V. Somit können wir 3 LED in Reihe schalten.

   Hier ein kleiner Excurs in die elektrische Welt:
     
    Alle Werte:
   R = Widerstand in Ohm    U = Spannung in Volt (V)    I = Strom in Ampere (A)    P = Leistung in Watt (W)
   Ausgangsspannung = 12V    LEDanzahl = 3    LEDspannung = 3,4V    LEDstrom = 0,02A

1. Die Formel Widerstandsberechnung:
   R = U / I    R = ( Ausgangsspannung - LEDspannung ) / LEDstrom
   die LEDspannung ist bei 3 LEDs in Reihe geschaltet:    3 * 3,4V = 10,2V
   ausrechnen:
   R = ( 12V - 10,2V ) / 0,02A    R = 1,8V / 0,02A    R = 90 Ohm

2. Die Formel Strom im Widerstand:
   I = U / R    I = Restspannung / Widerstand
   ausrechnen:
   I = 1,8V / 90 Ohm    I = 0,02A

3. Die Formel Leistung im Widerstand:
   P = U * I    P = Restspannung * Widerstandsstrom
   ausrechnen:
   P = 1,8V * 0,02A    P = 0,036W  

 R = 90 Ohm , das ist unser Widerstand, der in die Reihe von jeweils 3 LED eingefügt wird. Der nächstgrößere handelsübliche Widerstand ist 91 Ohm, passt hervorragend.
 P = 0,036 Watt , ein Standard-Widerstand belastbar mit 0,250 Watt (1/4 Watt) reicht hier aus.

Also haben wir jetzt für je 3 LED nur einen Vorwiderstand von  91 Ohm  statt  3 * 470 Ohm = 1410 Ohm  oder in Power gerechnet  0,036W  statt  3 * 0,032W = 0,096W .
So haben wir den größeren Spannungsfall an den leuchtenden Dioden und nicht am Energie vernichten Widerstand oder in Power gerechnet sparen wir etwa 60 Prozent Energie die in der eine-Diode-ein-Widerstand Variante in den Widerständen verbraten wird.

   Schaltbild:

   Lampe_Schaltung

Die je 3 LED mit 1 Widerstand löten wir nun 67 mal. Bleiben aber 2 LED übrig, sagt da eine Stimme aus dem Hinterkopf? Naklar, man kann nun in der mittleren Reihe jeweils am Ende eine LED weglassen, oder ... kann sich jetzt jeder selbst ausrechnen wie er diese beiden LEDs beschaltet.

Jetzt muß das ganze verdrahtet und an das Netzteil angeschlossen werden. Danach kann die Lampe an die Decke.

Wie man hier sehen kann, habe ich ein Muster aus Warmweißen und Kaltweißen sowie den farbigen LEDs gemacht. Das macht die Lampe irgendwie schöner.

Lampe04

Was man auf den Fotos leider nicht sieht: durch die Stegplatte ergibt sich ein ganz besonderer, wie 3D - naja einfach schwer zu beschreibender optischer Eindruck der Lampe.

Ich sehe das Licht...



Wie man 101 LED direkt an 230 Volt anschliesst, erfahrt Ihr HIER 


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