Frage:
Vielleicht liegt ein Fehler im Streifen vor, denn wenn ich nur Rot, Blau oder Grün leuchten lasse, sind die Farben in Ordnung, aber sobald ich eine Farbe mischen möchte, sieht das Anfangsende des Streifens so aus, wie ich es will – doch gegen Ende ändert sich die Farbe.
Mein LED-Streifen wird alle 5 Meter gespeist, und der 20. Am Ende des Meters ist meine Spannung dennoch um einige Volt niedriger als am Anfang.
Ich habe bereits ein 20 Meter langes DRGB-Streifen-System gemacht; dort gibt es keine Farbabweichungen, das funktioniert einwandfrei. Was ist der Fehler, ist der Streifen defekt?
Ein überspitztes Experiment zur besseren Wahrnehmung. 4 Rollen à 5 Meter mit jeweils 60 DRGB LEDs, nur von einem einzigen Endpunkt versorgt.
Antwort:
Grundinformationen:
Viele wissen bereits, dass es bei LED-Streifen zu einem Spannungsabfall kommt. Das bedeutet: Je dünner der LED-Streifen ist und je höher die Leistung der darauf verbauten LEDs, desto schwächer leuchten sie, je weiter man vom Einspeisepunkt entfernt ist. Das heißt, je dichter die Einspeisung erfolgt, desto gleichmäßiger und kräftiger ist das Licht. Diese Erfahrung machen wir bei einfarbigen LED-Streifen – egal ob weiß, rot, grün oder blau.
Wenigen ist jedoch bewusst, dass sich bei RGB-LED-Streifen an weiter entfernten Einspeisepunkten nicht nur die Helligkeit, sondern auch der Farbton verändert. Der Grund dafür liegt darin, dass die drei Grundfarben der LEDs unterschiedliche sogenannte Durchlassspannungen haben. Wenn wir die Stromversorgung eines für 12 Volt ausgelegten LED-Streifens reduzieren, wird zuerst die blaue LED schwächer, dann die grüne, und schließlich erlischt auch die rote LED, sobald die Spannung unter die Durchlassspannung fällt.
„Am Ende der 20 Meter ist meine Spannung dennoch um einige Volt geringer als am Anfang“ – Ja, je mehr Leistung wir über das Kabel übertragen wollen, desto größer ist der Widerstand jedes Kabels. Auch wenn wir ein Kabel mit einem Querschnitt von 1,52 oder sogar 2,5mm2 verwenden, führt das Übertragen von 100 bis 200 Watt über 20 Meter zu einem Spannungsabfall. – Es lässt sich zwar berechnen, wie viele Volt benötigt werden, aber das ist ein eigenes Thema.
Schauen wir uns das einmal genauer an.
Die vier auf dem Bild gezeigten DRGB LED-Streifen haben eine Gesamt-Nennleistung von 4×72 Watt, was natürlich auch dann nicht erreicht wird, wenn alle Rollen von beiden Enden mit Strom versorgt werden. Wie der Streifen seinen Verbrauch von 14,4 Watt pro Meter durch die Dichte der Stromanschlüsse erreicht, geben die Hersteller nicht bekannt – so auch in diesem Fall nicht. Wir wissen jedoch, dass je hochwertiger ein LED-Streifen ist, desto näher kommt der Verbrauch bei einer 5 Meter langen Rolle, die von beiden Enden gespeist wird, seinem Nennwert. Aufgrund der DRGB-Streifen auf dem Bild gestaltet sich die Qualitätsbeurteilung dieses Produkts zusätzlich schwierig, da die DRGB-Eigenschaft bedeutet, dass bei der Einstellung auf festes weißes Licht nicht zwangsläufig der von uns als logisch angesehene maximale Verbrauch erreicht wird, denn das hängt auch davon ab, wie die DRGB-Steuerung programmiert wurde. Es kann vorkommen, dass der maximale Verbrauch vom Programmierer für einen bestimmten Lichteffekt vorgesehen wurde.
Kehren wir jedoch zurück zum untenstehenden Bild.
Auf minimale Helligkeit eingestellt, leuchtet es mit festem weißen Licht
Hier habe ich die Steuerung des Streifens auf festes weißes Licht eingestellt und die Helligkeit auf das Minimum reduziert. (Es überrascht hoffentlich niemanden, dass das RGB-Weiß wie Eisweiß wirkt.)
Die im Bild gezeigte Beleuchtung verbraucht insgesamt 10 Watt. Das heißt, der Streifen leuchtet durchgehend eisweiß, am anderen Ende ist ein Rückgang des Lichtstroms zu sehen, aber die Farbe bleibt durchgängig einheitlich. Daraus schließen wir, dass der Spannungsabfall nicht so stark ist, dass er eine Farbveränderung bewirkt. Das heißt, der Querschnitt des LED-Streifens ist für diese Leistung noch ausreichend.
Am Anschluss wurde die 12-Volt-Versorgung bei einem Gesamtverbrauch von 10 Watt an den 20. Am Ende des Meters waren es 10,4 Volt.
Auf maximale Helligkeit eingestellt, leuchtet mit festem weißem Licht
Ich habe die Helligkeit auf Maximum gestellt und das feste weiße Licht aktiviert, wodurch ein Verbrauch von 32 Watt entstand. Der vom Importeur angegebene Nennverbrauch dieses Streifens liegt bei 14,4 Watt pro Meter, was vermutlich nur bei einer ideal dicht eingespeisten Versorgung erreicht wird. Somit läge der maximale Verbrauch bei 288 Watt.
Etwa 4 Meter des Streifens sind tatsächlich kaltweiß. Man sieht es auf dem Foto nicht, aber die Mitte der ersten Rolle beginnt ebenfalls zu vergilben. Das bedeutet, dass die Spannung dort schon so weit gesunken ist, dass dies zuerst durch die blaue LED angezeigt wird, da die blaue LED die höchste Schwellenspannung besitzt. Das heißt, der Querschnitt des Bandes kann die für den Betrieb erforderliche Leistung nicht gewährleisten. Die 2. Spule ist eindeutig gelb, weshalb die blaue LED bereits nicht mehr mit nennenswertem Lichtstrom leuchten kann. Die 3. Spule ist bereits rot, das heißt, nun kann auch die grüne LED nicht mehr funktionieren, nur noch die rote, da sie die niedrigste Schwellenspannung besitzt. Die 4. Die Spule leuchtet auch im Rot schwach, weil sie schon sehr nahe an der Einschaltspannung liegt; sogar die Mitte der Spule leuchtet kaum, vermutlich die 5. Die Spule würde kaum noch flackern. Die 20. Am Ende des 20-Meter-Stücks sind von den 12 Volt noch 6,7 Volt übrig.
Am Anschluss liegt bei einem Gesamtverbrauch von 32 Watt eine 12-Volt-Stromversorgung an, die bei der 20. Meter-Marke am Ende 6,7 Volt erreicht.
Schauen wir uns an, ob das Bild besser aussieht, wenn wir nur zwei Farben mischen!
Fest auf orangefarbenes Licht eingestellt, spezielle orangene Taste auf der Fernbedienung
Fest auf türkisfarbenes Licht eingestellt, spezielle türkisfarbene Taste auf der Fernbedienung
Fest auf lilafarbenes Licht eingestellt, spezielle lilafarbene Taste auf der Fernbedienung
Dies ist nur ein stark vereinfachtes Beispiel, um zu zeigen, wie sich durch die unterschiedliche Schaltspannung der LED-Farben bei Farbvermischungen eine zu dünne Stromversorgung auf die Ausgangsfarben auswirkt.
Noch eindrucksvoller ist dies bei einem Hochleistungs-DRGB-Streifen (18 Watt pro Meter) mit nur 5 Volt, bei dem man diesen Effekt bereits nach 2 Metern statt 20 Metern beobachten kann, und ja, bei digitalen Streifen ist dieser Fehler in der Stromversorgung noch auffälliger. Es stellt sich zu Recht die Frage, wie die Situation bei analogen Streifen aussieht.
RGB-NW LED-Streifen, direkt auf allen 4 Farbkanälen betrieben
Auf dem unten stehenden Bild sind 4 Rollen, also 20 Meter RGB-NW LED-Streifen, zu sehen. Das bedeutet, dass pro Meter 30 RGB- und 30 mittelweisse Chips enthalten sind. Der Nennverbrauch beträgt 8 Watt pro Meter, also wären 20 Meter nominell 160 Watt. Ohne Steuerung betrieben, also ohne Leistungsverlust durch das Mischen der Steuerung. Die 20 Meter sind also von einem Ende her angeschlossen, und alle 4 Farbkanäle funktionieren. Daraus ergibt sich, dass es mit nahezu kaltweißem Licht leuchten sollte, denn das RGB-Weiß ist kaltweiß, während jeder zweite Weiß-Chip mittelweiß ist. Somit erzeugte die auf dem Bild gezeigte Konstruktion mit nur 25,5 Watt eine Gesamtleistung, statt der theoretischen 160 Watt.
Die erste Spule ist ziemlich korrekt kaltweiß, die Mitte der zweiten Spule wird bereits grünlich, also bei 9 Metern. Bei 9 Metern erzeugte sie eher grünes Licht, anschließend gelbgrünes, das immer schwächer wurde.
Warum erreichte es nicht den Rotton? Vermutlich ist das Verhältnis von Querschnitt des Streifens zur Leistung der darauf befindlichen LEDs günstiger. Das sind nominell nur 8 Watt pro Meter, nicht wie beim oben genannten DRGB, das nominell 14,4 Watt hat. Außerdem entfallen von den 8 Watt 4,2 Watt auf den weißen Chip, und obwohl der weiße Chip niemals farbig wird, wird er im Laufe der Zeit nur schwächer. Wesentlich ist, dass beim Anschluss 12 Volt gemessen werden, nicht 20. Am Ende des Meters fiel die Spannung auf 7,3 bis 8,8 Volt, also weniger als beim DRGB, das hier mit 6,7 Volt gemessen wurde. Das heißt, bei etwa 8 Volt liegt die Schwellenspannung für Grün noch vor, daher ist das Ende des Streifens gelbgrün und nicht rot.
Bei der analogen Farbmischung ist Rot zudem schwächer als Grün, man müsste eigentlich Gelb sehen, aber deshalb erscheint das Gelb nur als Gelbgrün – doch das ist ein anderes Thema. Wenn man genau hinschaut, leuchtet auf den letzten zwei Rollen nicht nur der blaue, sondern auch der weiße Chip nicht mehr.
Am Anschluss-Punkt bei 12 Volt Versorgung und einem Gesamtverbrauch von 25,5 Watt betrug die Spannung am 20. Meter-Ende 7,3 bis 8,8 Volt. Die Spannung variiert über die vier Farbkanäle; Weiß ist am höchsten, Rot am niedrigsten.
Um die Frage des Interessenten konkret und prägnant zu beantworten:
Basierend auf den Beschreibungen kann ich mir vorstellen, dass, obwohl alle 5 Meter eine Stromzufuhr angeschlossen wurde, ein einziger Anschlussfehler dazu führt, dass aus den 5 Metern sofort 10 Meter werden. Es könnte auch sein, dass im Hauptkabel eine Unterbrechung der Leitfähigkeit vorliegt (eine Wago-Klemme wurde falsch gesetzt und berührt die Isolierung), sodass in einem Abschnitt der Strom nur über Klebeband fließt und beim nächsten Anschluss wieder ins Hauptkabel zurückgeführt wird.
Sind solche Fehler nicht vorhanden, muss ich annehmen, dass der Querschnitt des Hauptkabels zu klein ist – mindestens 2×0,75 sollte es sein – wobei ich üblicherweise vorschlage, den Querschnitt so zu wählen, dass auch das Ende des Hauptkabels an die Stromversorgung angeschlossen wird, was bei der Bildung eines Kreises logisch ist und den Querschnitt somit auf 2×1,5 erhöht. Wenn wir in gerader Linie installieren, mit einem an einem Ende angeschlossenen Hauptkabel, entspricht das 2×1,5.
TL;DR – Brief summary
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Dieser Artikel erklärt ausführlich, warum das Ende des LED-Streifens in einer anderen Farbe leuchtet als der Anfang und wie Sie dieses Problem mit der richtigen Verkabelung lösen können. Die richtigen Methoden und Tipps zur Verkabelung von LED-Streifen helfen, Farbunterschiede zu vermeiden und sorgen dafür, dass LED-Streifen gleichmäßig leuchten. Der LEDrex Web Store bietet die notwendigen Komponenten und detaillierte Anleitungen, damit Sie LED-Streifen richtig installieren und betreiben können. Entdecken Sie die Welt der LED-Streifen und lösen Sie das Problem der Farbunterschiede einfach und effektiv.
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- Auf minimale Helligkeit eingestellt, leuchtet es mit festem weißen Licht
- Auf maximale Helligkeit eingestellt, leuchtet mit festem weißem Licht
- Fest auf orangefarbenes Licht eingestellt, spezielle orangene Taste auf der Fernbedienung
- Fest auf türkisfarbenes Licht eingestellt, spezielle türkisfarbene Taste auf der Fernbedienung
- Fest auf lilafarbenes Licht eingestellt, spezielle lilafarbene Taste auf der Fernbedienung
- RGB-NW LED-Streifen, direkt auf allen 4 Farbkanälen betrieben
- Um die Frage des Interessenten konkret und prägnant zu beantworten:
