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EFH Beleuchtung

34 Beiträge | 15.3. - 17.5.2019
Hallo unser Haus wird gerade geplant natürlich überlege ich welche technische Ausstattung (Beleuchtung) eingebaut werden könnte.

Soll ich auf 24V setzten oder der einfachkeit halber auf 230V Systeme? Ja ich weiß kommt drauf an ob dimmbar oder nicht, teilweise sollen die LEDs dimmbar sein aber nicht alle.

 

Welche Lampen, Spots, Downlights, Stripes setzt ihr ein und seit damit zufrieden?

Wo hab ihr gekauft?

 

Würde mich über Tipps von euch freuen, komm bei dem Thema einfach nicht richtig in die Gänge.

Danke und Lg

 

 

 
6.5.2019 22:15
Irgendwie ein bisschen irre (im positiven Sinne!), sich sein eigenes Lichtsystem inkl. Hard- und Software auszudenken und umzusetzen - sehr cooles Projekt. Wenn du mal Zeit hast, bitte unbedingt ein paar Fotos davon einstellen, am besten in einem eigenen Thread.
6.5.2019 22:25
Hi,

ist auf der Agenda... nur Zeit ist das große Problem. Zudem ist vieles noch recht prototypisch... es funktioniert prima, aber z.B. die Verkleidungen der Lampenaufhängungen sind noch eher rudimentär und ich muss noch mehr Lampen bauen und an zwei oder drei Lampen einzelne LED-Elemente nachlöten... aber ich werde das irgendwann dokumentieren.

Immerhin sind die übelsten Programmierfehler jetzt raus

Viele Grüße,

Jan
7.5.2019 11:32
pass nur auf - wenn du dich für DALI entscheidest schau mal vorher ob du auch Leuchten findest die dir gefallen UND ins Budget passen.... das ist hier nicht selbstverständlich! 
16.5.2019 16:33
Hallo Jan,
seh ich das richtig, dass du zu Gunsten der einfachen I²C-Ansteuerung auf die Möglichkeit der Dimmung mittels PWM verzichtet hast? Durch den I²C-Bus kannst wie du eh geschrieben hast natürlich einfach weitere Lampen ohne viel Installationsaufwand hinzufügen... der Vorteil ist mir klar.

Eine feinere Abstufung des Lichts fehlt dir nicht?
Eigentlich könnte man bei Bedarf einer feineren Abstufung auch 3 LED-Driver verwenden um 8 Stufen schalten zu können. Würde mit deinem aktuellen System ja auch noch problemlos funktionieren.

Ich fang jetzt an auch meinen Prototypen nach deinem System zu basteln :)

Lg
Reinhard
16.5.2019 21:12
Hallo,


R_______ schrieb: seh ich das richtig, dass du zu Gunsten der einfachen I²C-Ansteuerung auf die Möglichkeit der Dimmung mittels PWM verzichtet hast?


 
Das siehst du falsch

Ich habe PCA9685 im Einsatz. Die können 16 IO-Ports entweder als Digital IO oder per PWM. Ist also eine reine Softwarefrage, ob man per I2C ein an/aus oder einen PWM-Wert schickt (die Dinger können 12 Bit, also 4096 Stufen). Der Leistungstreiber ist bei mir in den eigentlichen Lampen. Die Ausgänge des PCA9685 gehen direkt an die Gates der Mosfets auf den LED-Platinen. Die dortigen Konstantstromquellen (Typ siehe oben) beschränken den PWM-Dimmbereich bei 200 Hz auf 10%-90%.

Da ich aber ein absolut flackerfreies Licht haben will, setze ich auf die beschriebene dreistufige Dimmung mit 20, 40 und 60 mA pro LED-Modul-Seite. Die aktuell verwendeten Lampen können 11 Stufen, im Folgenden je LED-Modul beschrieben (die übliche Lampe hat 3 davon, ich habe aber auch Prototypen mit 2 und 5):

- unten auf 20 mA 
- unten auf 40 mA
- unten auf 60 mA
- unten 60, oben 20
- unten 40, oben 40
- unten 20, oben 60
- oben 60
- oben 40
- oben 20

Das sind 9 Stufen, wobei bei einer Dreiereinheit die 20mA noch zu hell sind. Darum habe ich das so gebaut, dass oben und unten noch je eine Stufe dazu kommt, bei der nur eine der drei Einheiten mit 20 mA angesteuert wird. Oben ist indirekt, unten direkt. Meine KNX-Taster dimmen diesen Bereich komplett durch, wobei hochdimmen die Liste nach unten und runterdimmen nach oben durchgeht. Ist etwas gewöhnungsbedürftig, aber wir hatten das nach 2 Tagen im Griff.



R_______ schrieb: Eine feinere Abstufung des Lichts fehlt dir nicht?


Überhaupt nicht. Die Stufen reichen vollkommen aus. Als Nachtlicht war aber selbst ein Modul mit 20 mA noch zu hell. Daraufhin habe ich die Software leicht angepasst, so dass ich nun indirekt auch ein Modul per PWM fahren kann, und zwar auf der mit 10% niedrigst möglichen Stellung. Ist immer noch heller als ein mit 1,1 W vermarktetes Nachtlicht für die Steckdose. Geht somit nur als Flurlicht oder so... als Nachtlicht für die Kinder habe ich momentan eine einzelne von meinen LED mit 1mA direkt an einem Ausgang eines PCA9685. Selbst das brauchte dann noch eine optische Drossel...

Ansonsten ist das halt eine reine Softwarefrage. Man könnte die LED-Module statt mit 20 + 40 mA Konstantstromquellen auch gleich mit 1 x 60 bestücken und dann nur PWM fahren. Das spart dann Pins... momentan brauche ich für eine der genannten Lampen 6 Pins am Steuergerät, also 6 Kanäle des PCA9685. Ist aber kein Thema, weil ein Steuergerät normal nur ein bis zwei Lampen versorgen muss und nicht alle Lampen die 6-Bit-Auslegung brauchen.



R_______ schrieb: Ich fang jetzt an auch meinen Prototypen nach deinem System zu basteln :)


Wenn du Fragen hast, nur zu. Ich werde mal schauen, dass ich endlich mal ein Foto nachliefere...

Viele Grüße,

Jan
16.5.2019 21:26
Hi, vielen Dank nochmals für die lange und genaue Ausführung!

Ich find die Variante, mit 20, 40 oder 60mA, wie du es realisiert hast eigentlich schon sehr gut - und mit der Berücksichtigung unten/oben gibt es wirklich mehr als genug Helligkeitsstufen!
Ich hab das Datenblatt des PCA9685 offensichtlich wirklich nur kurz und schlampig gelesen... steht ja sogar im Titel, dass es PWM-fähig ist.... schäm mich eh ein bisserl... ;) danke für den Hinweis!

Lg,
Reinhard
16.5.2019 21:41
Hallo noch einmal,

so... hier auf die Schnelle ein paar Bilder:

EFH Beleuchtung

Eine (Dreier)-Leuchte. Die Abdeckung an der Decke ist noch rudimentär, da muss ich noch was besseres finden oder drucken. Die Leuchte selbst ist mit ihren drei Armen etwas gewöhnungsbedürftig, aber dadurch, dass sie etwa 30 cm unter der Decke hängt, kann sie ein wunderbares indirektes Licht erzeugen. Ebenso kann man (s.o.) direkt und indirekt mischen. In dem dreieckigen Zentralkörper ist die Kabelverteilung. Die Ausleger sind nach oben offen und enthalten die LED-Module und haben unten Plexiglasteile. Alles, was weiss ist, ist 3D-Druck (mit Ausnahme des Baldachins, der ist erstmal billige Bauhausware). Das Steuergerät steckt unter dem Baldachin an der Decke. Es hängt via RJ45 an einer Cat7-Installleitung für 12V und I2C. Über NYM 1,5x3 bekommt die Leuchte die 48V der zentralen DC-Versorgung.

EFH Beleuchtung

Der Etagenverteiler. Ganz oben steht ein zum I2C-Verteiler umgebautes Patchpanel (einfach alle Ports parallel), darunter der normale Netzwerkswitch für Ethernet und darunter die beiden Patchpanels der Etage. Da enden alle Computerdosen und alle Leitungen von den Steuergeräten der Leuchten. Rot ist I2C, Gelb Ethernet, Blau Telefon und Grün seriell für die USV im Keller.

EFH Beleuchtung

Ein LED-Modul. Die Rückseite sieht genauso aus. Man sieht, dass hier ein Strang bestückt ist, den zweiten auf dieser Seite (und auch der anderen) könnte man mit einer anderen Farbtemperatur bestücken. Die "30" ist meine Kennzeichnung für 3000K... das ist ein Ersatzmodul für eine Kellerlampe (in den Wohnräumen haben wir 2700K). Man sieht die 15 LED, dann kommen die beiden Konstantstromquellen, dann die beiden Mosfet und ganz rechts Schutzdioden und Pulldown für das Gate. So ein Ding steckt in jedem der Arme der Leuchte. Die Platinen sind Gemeinschaftsarbeit mit einem Kollegen und in China gefertigt... bestückt habe ich sie an langen Winterabenden (aktuell an die 80 Stück).

EFH Beleuchtung

Die rechteckige Version, die leider bei 60 mA thermische Probleme hat. Gleiche Schaltung, die ganze Ansteuerung ist auf der Rückseite. Diese Platine kann man auch mit 12 LEDs für 12V (in 4 Strängen mit je 3 LED) bestücken. Ich hatte zudem mehrere davon 6 Monate lang mit 10 LED ohne Mosfets mit ca. 30V und 60 mA an einem Solarmodul als Kellerlicht zu laufen, als unser Haus noch keinen Strom hatte.

EFH Beleuchtung

Meine Baulampe. Eines der 12V-Module mit 5700K und einem billigen USB->12V-Wandler. Das macht ca. 300 Lumen und ist an einem USB-Powerpack eine große Hilfe in der Bauphase gewesen und dient auch heute noch als mobile Lampe mit traumhafter Akkulaufzeit.

EFH Beleuchtung

Ein Steuergerät, und zwar die Nummer 26, die aktuell noch nicht verbaut ist. Im Moment sind 24 Stück angeschlossen und 22 davon im Einsatz. Links werden die 16 Ausgänge (und 2 x Masse) per Pinheader angeschlossen, rechts kommt der RJ45-Stecker für I2C und 12V rein. Oben könnte man über das kleine Loch die beiden unbenutzten RJ45-Pins abgreifen (das ist für kleinere Leuchten gedacht, die über das CAT7-Kabel mit 48V gespeist werden sollen und über das größere Loch käme man an einen zu bestückenden Pinheader heran, auf dem der 5V-I2C, 12V, 5V und Masse liegen. Die 5V macht das Steuergerät per Längstregler (braucht nicht viel Strom) aus den 12V, die via CAT7 kommen. Der I2C selbst läuft im Modul auf 5V und über CAT7 mit 12V, was große Kabellängen erlaubt.

EFH Beleuchtung

Steuergerät 26 von innen. Links der Pinheader für die Ausgänge, rechts RJ45. Der vielbeinige Chip ist der PCA9685, in der Mitte der Längstregler. Auf der Rückseite ist der PCA9600 für die I2C-Pegel-Umsetzung und ein TMP175 für Temperaturmessungen. Neben der RJ45-Buchse sieht man drei Lötpads für die Adresswahl des TMP175 (27 mögliche Adressen), auf der Rückseite ist das gleiche für den PCA9685 (64 mögliche Adressen).

Kopplung mit der Außenwelt ist ein RPi. Dessen 3,3V-I2C hängt auf dem internen I2C eines solchen Steuermoduls, bei dem nur der Wandler und der TMP175 bestückt sind - Längstregler (Speisung mit hier 3,3V aus dem RPi) und PCA9685 fehlen. Dazu hat der RPi ein BAOS-Modul für die KNX-Anbindung.

So in etwa ist der aktuelle Stand.

Viele Grüße,

Jan
16.5.2019 21:43
Hallo Jan,
jetzt fällt mir noch eine Sache ein: Warum hast du dich für 48V entschieden und nicht für 24V? PV-Speicher gibt es ja für beides - oder hattest du da schon ein fixes System? Der Spannungsabfall ist auch egal und der doppelte Strom ist auch kein Problem.

Reinhard
16.5.2019 21:47
Hallo,


R_______ schrieb: Warum hast du dich für 48V entschieden und nicht für 24V?


Effizienz. Die LED haben einen Spannungsabfall von ca. 3V pro Stück und die Konstantstromquellen brauchen 1,5-3V zum "Atmen". 

Man könnte also bei 12V 3 LED in Reihe schalten, bei 24V 7 und bei 48V 15. Die Verlustleistung ist bei gleichem Strom jeweils die gleiche, pro LED also viel niedriger.

Ganz egal sind die Ströme nicht... wenn ich alles anschalte, was aktuell verbaut ist, haben wir 4,9A. Wenn ich alles umsetze, was noch angedacht ist, geht es eher in Richtung 10A. Da könnte der Spannungsabfall bei 24V schon relevant sein, wobei meine 10-Quadrat-Steigleitungen das sicher auch könnten

Rein technisch könnte man das aber auch problemlos mit 24V oder gar 60V bauen...

Viele Grüße,

Jan
16.5.2019 21:53
Ok, dann hab ich glaub ich nicht wirklich was übersehen. Das es bei 48V eine Spur effizienter ist, ist klar.

Und danke für die Bild-Doku! Saubere Arbeit. Wenn ich so weit bin poste ich meine Ergebnisse!

Lg
Reinhard
16.5.2019 22:10
Hi,

hier noch ein weiteres Bild von einem sehr frühen Prototypen:

EFH Beleuchtung

Diese Einheit ist von der Verkabelung her nicht zu meinen neueren Lösungen kompatibel, so dass hier die Abdeckungen fehlen. Darum sieht man auch das Steuergerät und die Wagos für die 48V. Zudem sind da noch zwei CAT7-Kabel mehr, die zu zwei anderen Deckenauslässen gehen. Da sollen später weitere Einheiten hin, die über diese Kabel an 48V und die Steuerbits des PCA9685 angeschlossen werden. Aktuell braucht diese Einheit 8 Bit... sind also noch 8 frei.

Ansonsten ist das die bislang einzige Fünfereinheit. Ich habe versucht, sie im angeschalteten Zustand ohne Blitz zu fotografieren, was gar nicht so einfach ist. Hier läuft sie mit 400 mA, also 5 x 40 nach oben und 5 x 40 nach unten. Das macht bei den verwendeten 2700K-LEDs, die mit minimal 19 und typisch 21 Lumen (bei 60 mA) angegeben sind, etwa 15,12 Lumen pro LED (laut Datenblatt bei 40 mA etwa 72% der 60 mA-Werte), also bei 150 LED somit etwas über 2200 Lumen. Das Teil ist schon ordentlich hell... zusammen mit zwei Dreiereinheiten (je 1360 Lumen) leuchtet es unsere 11m x 5m grosse WohnEssKüche ziemlich gut aus. 


R_______ schrieb: Wenn ich so weit bin poste ich meine Ergebnisse!


Welche LED verwendest du? Von dem Typ, den ich benutzt habe, gibt es inzwischen auch eine 6V-Variante, also einen Doppel-LED-Träger. Ist natürlich bei den genannten Spannungen eher ungünstig, weil man damit keine ungerade Anzahl realisieren kann. Ebenso gibt es auch welche mit etwas höheren Strömen.

Wobei ich sagen muss, dass ich inzwischen froh bin, auf eher niedrige Leistungen pro LED zu setzen. Das macht die Kühlung einfacher... es reicht die Platine. Meine Platinen könnten ja 240 mA pro Platine (je 2x60 oben und unten), aber die Versuche haben gezeigt, dass man nicht über 80 gehen sollte. Das halten sie im stundenlangen Dauerbetrieb durch und werden, wenn ich mich recht an die Versuche vor zwei Jahren erinnere, so warm, dass man sie gerade noch anfassen kann. Hochleistungs-LED oder auch schon solche mit mehr Leistung, bräuchten eine entsprechende Kühlung. Hat sich ja schon bei den kleineren rechteckigen Platinen gezeigt: Die werden so heiss, dass das PLA der Gehäuse an den Aufnahmen weich wird, wenn sie längere Zeit laufen.

Viele Grüße,

Jan
17.5.2019 4:31
Cool.
17.5.2019 7:52
Ich hab ca 10 verschiedene Typen bestellt von 2700-5000K alle mit  CRI > 90 und ~3V Flussspannung.
Ich hab mir auch zB MP-3014-2100-27-90 angeschaut - hab aber bis auf das schnellere Bestücken keinen Vorteil gesehen.
Die ausgewählten LEDs sind alle im mittleren Leistungsbereich, wegen Kühlung - wie bei dir.

Reinhard
17.5.2019 22:04
Hi,

berichte dann mal, welche LED es wird. Wir hatten damals von unserer Sorte diverse Farbtemperaturen bestellt und damit dann einen Prototyp auf einer Lochrasterplatine aufgebaut (mein Kollege ist richtig gut im Löten und bekommt auch kleine SMDs auf eine Lochrasterplatine). Damit haben wir dann verschiedene Beleuchtungsversuche gemacht und uns dann für die weiter oben genannten LED entschieden.

Was du auch bedenken musst, ist der Augenschutz. Eigentlich wollte ich die Dinger "nackt" betreiben, aber schon der Hersteller warnt, dass man da nicht reinschauen darf. Dann kamen die Plexiglasteile (gibt Webshops, die einem das günstig zuschneiden - bei Bedarf kann ich dir da Tips geben), doch selbst dann konnte man die LED seitlich noch direkt sehen. Darum dann die seitlichen Streifen und die aktuelle Wannenform. Auf dem Foto sieht man es nicht, aber beim normalen Leuchten sieht man von den LED nur einen Streifen, nicht mehr die Einzel-LED. Ist auch wegen Schattenwurf nicht ganz unwichtig.

Viele Grüße,

Jan



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