In einem der letzten Videos hatte ich gezeigt, wie man eine Deckenlampe an 12V oder mittels Trigger-Board an USB-C betreiben kann. Diesmal soll das Ganze dann „smart“ werden – insbesondere Dimmen wäre sehr hilfreich. Also: Step-Up mit Dimmfunktion ran, Strom richtig einstellen und ESP an – kann ja nicht so schwer sein, oder?
Deckenlampen, auch LED Panel genannt, bringen in vielen Fällen ein gleichmäßiges und nicht blendendes Licht. Die meisten nutzen für die Versorgung einen „LED Treiber“, welcher einen konstanten Strom erzeugt und per Netzspannung versorgt wird – quasi ein Step-Down mit Gleichrichter. Aber was runter geht, geht auch hoch: Mit einem passenden Step-Up lässt sich ein solches Deckenpanel statt am Stromnetz auch mit kleineren Spannungen wie 12V betreiben. Oder mit passendem PD-Modul auch direkt an einer USB-C-Powerbank.
Inhalt
00:00 Lampe und Plan
01:59 Aufbau der Deckenlampe
07:21 LED-Treiber
12:04 CV Step-Up-Wandler
18:47 CC Step-Up-Wandler
23:19 Betrieb an USB-C
26:57 Ausblick/Fazit
Transparenz
Das Produkt wurde selbst gekauft und bezahlt. Angesichts der Leistung würde ich vom Kauf eher abraten.
Vor einiger Zeit hatte ich gezeigt wie man eine RGB-LED-Matrix zusammen mit einem Raspberry Pi nutzen kann. Ein PCB soll nun den Kabelwust ersetzen und möglichen Problemen beim Mix von 5V und 3.3V vorbeugen.
Anfang des Jahres hatte ich in #325 eine „Video-Wand“ mit einer 64x32er RGB-LED-Matrix und einem Raspberry Pi gebaut. Eigentlich war das Thema damit für mich erledigt, als ich aber beim Kollegen Aaron einige größere Panel als günstige B-Ware entdeckte und den zugehörigen Händler ausmachen konnte, musste ich natürlich zuschlagen. Also schauen wir mal, wie man die möglicherweise defekten Displays mit Arduino und einem nicht ganz so teurem ESP8266 verbindet und ob wir die Defekte repariert bekommen.
Ab und an lohnt es sich durch die Artikellisten diverser Plattformen zu scrollen – ein 40W LED-Panel für 5€ incl. Versand? OK, gebraucht, aber wohl funktionsfähig. Neu kostet der Spaß etwa das 6-fache, also hey, ich bin dabei.
In der letzten BitBastelei war ein LED-Panel zu sehen. Da ich nicht vor hatte den beiliegenden Treiber zu verwenden habe ich mich auf dessen Aufbau, nicht die realen Werte, beschränkt. Schauen wir mal, wie Effizient der original-Treiber ist und ob die LED flackert.
Wieder mal Zeit für eine Erleuchtung: Für einen Raum war ich auf der Suche nach Deckenlampen in LED-Technik, welche sich auch mit 12V betreiben lassen. Fertige Systeme konnte ich nicht finden, der Händler YL LED Lighting Factory war jedoch in der Lage mir vor dem Kauf alle nötigen Daten für einen Umbau zu liefern. Das bestellte Modell ist mit 9W ausgezeichnet, gibt ein kaltweißes Licht (6000K) ab und soll einen hohen CRI besitzen – für ca. 7,50€ incl. passendem 230V-Treiber ist sie zudem vergleichsweise günstig.
Licht ist nicht gleich Licht – viele Lichtquellen haben einen gewissen Farbstich, welcher die Farbwahrnehmung verändert, oder beleuchten Farben nicht gleichmäßig. Als Ideallicht wird meist die Sonne herangezogen. Glühlampen zeigen Farben eher rötlich, sind jedoch auch sehr gleichmäßig was die Beleuchtungsstärke angeht. Deutlich schlechteres Licht haben viele Energiesparlampen, deren Quecksilber sorgt nur in kleinen Farbstreifen für gute Beleuchtung – Farben, welche dazwischen liegen sind nur schwer zu erkennen. Meist erscheint alles eher Grün-Blau und Farben sehen verwaschen aus. Weiße LEDs bestehen gängigerweise aus einer blauen Grundfarbe, welche durch eine Phosphorschicht auf den restlichen Bereich verteilt wird. Gerade bei günstigen Lampen ist jedoch der blaue Grundton noch gut erkennbar. Da Rot hier meist nur dürftig abgegeben wird erscheinen alle Farben eher bläulich. Der CRI gibt an wie gleichmäßig die Beleuchtung der einzelnen Farben im vergleich zum Sonnenlicht erfolgt.
Wie bereits bei CRI beschrieben haben einige Lichtquellen einen „Farbstich“, dieser wird mit der Farbtemperatur in Grad Kelvin angegeben. Für das Auge erscheinen höhere Farbtemperaturen heller, aber auch steril und wenig einladend. Geringere Werte erscheien bei gleicher Lichtleistung dunkler, wirken dafür gemütlich. Die Sonne liegt tagsüber bei etwa 5500K, Glühlampen und Warmweiße LEDs liegen bei eher roten 3000K. Kaltweiße LEDs driften mit 6500K eher ins Bläuliche ab.
Das LED-Panel ist als klassische „Side-Fire-LED“ aufgebaut: An den Rändern befindet sich ein LED-Streifen mit handelsüblichen SMD-LEDs. In der Mitte sorgt ein spezielles Plastik dafür das Licht möglichst gleichmäßig in Richtung Vorderseite zu reflektieren. Eine Diffusionsschicht aus milchigem Acrylglas sorgt zuem dafür, dass auch eine Abstrahlung zu den Seiten erfolgt und die Lampe nicht wie ein Richtstrahler erscheint.
Zur Verbindung der Stromversorgung steht ein 5.5×2.1er Hohlstecker zur Verfügung, welcher durch einen Drehmechanismus vor versehentlichem Auseinanderziehen geschützt wird. Die Ansteuerung erfolgt mit 300mA, die Spannung pendelt sich im Betrieb bei etwa 28V ein. Nach einer Stunde Betrieb auf dem Schreibtisch lag die Temperatur stabil bei ca. 18°C über der Umgebungstemperatur.
Taken with A0001, Android 6.0.1
Taken with A0001, Android 6.0.1
Die Lichtausbeute erscheint mir optisch etwas über der einer 60W-Glühlampe zu liegen, die Farbwiedergabe erscheint, wie von 6000K zu erwarten, leicht bläulich, jedoch soweit akzeptabel.
Das nötige Loch zum Deckeneinbau ist mit 13.5×13.5cm vorzusehen, incl. Rahmen erreicht das Modul knapp unter 15x15cm und ist incl. Federn und Kabeldurchführungen ca. 2.5cm tief.
Aufbau des Treibers
Der beiliegende Treiber zur Verbindung des LED-Panels mit dem normalen Stromnetz stellt laut Angabe einen Konstantstromtreiber mit 300mA für 8-18W LEDs dar. Die weiterhin erwähnte Ausgangsspannung ist mit 60-90V angegeben, liegt bei diesem 9W-Modell jedoch bei etwa 30V. Wie stark sich diese Diskrepanz auf das Flachern am Wechselstromnetz auswirkt habe ich nicht getestet. Er ist vom Stromnetz nicht isoliert ausgeführt, hierdurch kann das Berühren der vermeintlich harmlosen Ausgangskabel ggf. schmerzhafte Folgen haben. Da die Ausgangsbuchsen mit einem breiten Plastikrand umgeben und normalerweise in der Decke angebracht sind, sollte dies im Normalbetrieb kein Problem darstellen – wer auf Nummer sicher gehen will sollte jedoch die Nutzung eines anderen Treibers in Erwägung ziehen.
Um das Panel an 12V zu betreiben sollte ein Schaltregler (Step-Up, Boost) mit Konstantstromfunktion zur Verfügung stehen. Leider sind diese Module nur schwer fertig zu finden, sodass man eine passende Schaltung vermutlich selbst bauen muss (Video folgt). Für Testzwecke kann auch ein eher verbreitetes Boost-Modul mit Konstantspannung verwendet werden, dies wird auf ca. 28V eingestellt. Die LED wird hierbei leicht unter der Maximalleistung betrieben, was optisch jedoch nur schwer zu unterscheiden ist. Da hierbei keine automatische Nachregelung erfolgt können Abweichungen durch Temperatur oder LED-Störungen das Panel ggf. zerstören, daher ist ein Konstantstromtreiber immer vorzuziehen.
