30 Meter 5V LED-Streifen

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14.09.2016, 11:48
forivinx

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30 Meter 5V LED-Streifen

Ich habe ein altes 350W PC Netzteil und 30 Meter LED-Streifen (ws2812b). Es sind 6 Streifen à 5 Meter. Ein Meter LED-Streifen zieht im schlimmsten Fall 1A bei 5V (selbst gemessen).
Die Steifen können mit 5.3V-3.5V betrieben werden.
Anfang und Ende des 30m Streifens liegen direkt beim Netzteil.

Aber nun gibt es ja ein paar Probleme:
-dünne Leitungsbahnen im LED Streifen
-hoher Strom
-hoher Spannungsabfall

Meine erste Überlegung war ein oder zwei dicke Kupferkabel parallel zum Streifen laufen zu lassen. Bei 5V wäre der maximale Spannungsabfall den ich mir erlauben könnte 30%.
Anhang 32042

Ich bräuchte also eine 6mm dicke Kupferleitung. Mit Isolierung wäre das Kabel ja schon fast 1cm dick.
Das wäre echt keine schöne Lösung.

Meine aktuelle Überlegung ist, die 12V Leitung vom PC Netzteil zu verwenden und alle 5 Meter einen 5A 12V auf 5V DC-DC Konverter (XL4005) zu verwenden.

Meint ihr das würde funktionieren?
Wie sähe es mit der Hitzeentwicklung aus?
Wird die Datenleitung zu einem Problem? Die muss ja direkt an einem Mikrocontroller sitzen und kann nicht einfach direkt vom Netzteil gepseißt werden. Falls ja, wie löse ich dieses Problem?

Ich habe mir überlegt den LED Streifen an einen 30m Kabelkanal zu kleben in den ich dann auch meine Versorgungskabel legen könnte.

Edit:
Ich habe gelesen, dass es wohl schwierig werden wird genug Ampere aus einem PC-Netzteil zu bekommen.
Aber ich habe dafür gerade für 20€ ein 12V/50A Netzteil von Graupner ergattert.
14.09.2016, 17:02
Feuerring

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Hallo forivinx

würde das so machen, siehe Anhang

12V und DC-DC-Wandler ist eine option, Masse muss durchlaufen, (+) müsstes Du dann aber je Segment unterbrechen, um querstströme zu verhindern
14.09.2016, 17:24
forivinx

Cool, danke!
Muss ich für den Spannungsabfall eigentlich 30m oder 60m einberechnen? (EDIT: Oh ich seh gerade, du hast ja schon Vorschläge für die Kabeldicke in deiner Grafik, danke! :) )
Und meinst du die 5V Datenleitung die durch den LED-Streifen geht wird ein Problem? Oder wird das automatisch von den ICs in den LEDs korrigiert?
14.09.2016, 18:55
Feuerring

Zitat:

Und meinst du die 5V Datenleitung die durch den LED-Streifen geht wird ein Problem? Oder wird das automatisch von den ICs in den LEDs korrigiert?

die Datenleitung wird von IC(LED) zu IC(LED) weitergereicht, somit sollte es da keine Probleme mit einem möglichen Spannungsabfall auf der Masse-Leitung geben,
denn Bezugspunkt ist ja immer die vorherige LED(IC) ...

Bei meinem Vorschlag, kannst Du ja wenn es nicht reicht noch weitere 2,5mm² Leitungen verteilt anklemmen, die Ströme in so einer Maschennetz auszurechnen wird schwierig,
da ist es einfacher, bei verschiedenen Zehnarien zu messen und nachzubessern ...

Aus dem Stripe würde ich jeden Meter eine Anzapfung (1mm²) zur Beilauf-Leitung machen, damit die Cu-Bahnen nicht so stark belastet werden ...
15.09.2016, 19:49
RoboHolIC

Zitat:

Zitat von Feuerring

Beilauf-Leitung ... damit die Cu-Bahnen nicht so stark belastet werden ...

Darüber sollten sich doch die Produktentwickler Gedanken gemacht haben.
Hast du, forivinx, denn getestet und bereits Probleme bei der ausreichenden Versorgung der Stripes bemerkt oder nur Sorge, dass es am Ende bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Stripes nicht klappt bzw. dass die LED-Helligkeit ungleichmäßig wird?
20.09.2016, 16:09
forivinx

Na ja, die Streifen werden denke ich aus gutem Grund nur mit maximal 5 Metern Länge verkauft. Erwartet wird wohl, dass man alle 5 Meter eine neue 5V Stromquelle anschließt.
20.09.2016, 17:53
RoboHolIC

Zitat:

Zitat von forivinx

Na ja, die Streifen werden denke ich aus gutem Grund nur mit maximal 5 Metern Länge verkauft.

Zustimmung nach Bauchgefühl.

Zitat:

Zitat von forivinx

Erwartet wird wohl, dass man alle 5 Meter eine neue 5V Stromquelle anschließt.

Vielleicht keine neue Stromquelle, aber eben eine eigene niederohmige Zuführung für jeden Streifen. Eben das, was man einem 08/15-Kunden ohne Spezialkenntnise abverlangen kann.
Dein Berechnungsansatz oben ist überzogen, weil du den Summenstrom über 30 Entfernungsmeter angesetzt hast. Rechne doch mal den Worst Case - fernster Streifen allein bei 2* 30m Leitungslänge - aus; das ist der Knackpunkt, die anderen Leitungen können dünner sein.
Die vorgeschlagenen meterweisen Stützverbindungen in 1mm² halte ich jedenfalls für Overkill. Die mechanische Belastung werden die Leiterbahnen der Stripes vielleicht auch nicht mögen. Als kurze "Leitersprossen" würden auch sehr viel dünnere Drähtchen ausreichen, denn der Leitungwiderstand ergibt sich ja aus Querschnitt und Länge des Drahtes.
21.09.2016, 09:49
Peter(TOO)

Hallo,

Zitat:

Zitat von forivinx

Muss ich für den Spannungsabfall eigentlich 30m oder 60m einberechnen?

Du hast 30m bis zum Ende und 30m wieder zurück, also musst du mit 60m rechnen.

Nun liegen aber Anfang und Ende beim Netzteil, dann macht man eine Ringleitung. Es werden also jeweils Anfang und Ende am Netzteil angeschlossen.

Dann hast du bis zur Mitte 15m und es liegen jeweils 2 Drähte parallel. Dann stimmen die 30m als totale Länge.

Bei der linearen Verdrahtung nimmt der Strom bei jeder Verzweigung ab.

Angenommen du hast 1A/m und immer nach 1m eine Verbindung. Bei 30m Gesamtlänge fliessen am Netzteil 30A. Nach dem ersten Abzweig noch 29A und bei 29m sind es noch 1A. Der Spannungsabfall/m nimmt also laufend ab.

Bei einer Ringleitung fliessen in jedem Zweig 15A und zudem sind es an jedem Punkt 15A. Der Spannungsabfall ist somit pro Meter konstant.
Du musst dir deine Leitung als eine Serienschaltung aus Widerständen vorstellen. Wenn die Abstiche immer den selben Abstand haben, sind auch alle Teilwiderstände gleich.
Bei z.B. 10 Widerständen, fliesst ein Teilstrom beim Ersten Abstich über den ersten Wiederstand und ein Zweiter über die restlichen 9.
Beim ersten Punkt hast du 1R || 9R, beim nächsten sind es 2R || 8R ... in der Mitte dann 5R || 5R, der Rest ist dann spiegelsymmetrisch.

Der vorige Vorschlag macht das so ähnlich, da wird der Gesamtstrom auf die 2x4x2.5mm2 aufgeteilt.
Im Prinzip macht man da mehrere Ringleitungen.

Die Bahn macht das auch so ähnlich.
Unten ist der eigentliche Fahrdraht und darüber der Spanndraht an welchem alles aufgehängt ist. Dazwischen sind dann senkrecht die Aufhänge-Drähte. Soweit der mechanische Aufbau. Elektrisch liegt der Spanndraht aber parallel zum Fahrdraht und vergrössert den wirksamen Querschnitt.

Hinzu kommt noch, dass z.B. 2x3mm2 eine grössere Oberfläche hat als 1x6mm2, was zu einer besseren Kühlung führt.

Von wegen der Optik, bis jetzt hast du rein elektrisch gedacht.
Grundsätzlich könnte man auch zwei Kupferrohre nehmen, wie sie im Sanitärbereich verwendet werden und die LED-Streifen dazwischen montieren. Die Konstruktion wäre dann sogar selbst tragend und muss dann gar nicht überall an die Wand montiert werden.

MfG Peter(TOO)