Vor ein paar Tagen habe ich Euch gezeigt, wie Ihr RGBW-LEDs in Wohnräumen einsetzen könnt. Bei einem unserer aktuellen Smarthome-Projekte haben wir ca. 400 Meter RGBW-LED Streifen verbaut und diese mittels Homematic Controllern angebunden. In diesem Beitrag will ich Euch gerne mehr über den technischen Aufbau erzählen und Euch zeigen, wie Ihr das passende Netzteil und Verstärker für Euren Anwendungsfall findet.

Der Homematic RGBW Controller hat von Haus aus leider nur eine sehr geringe Leistung. Daher ist der Controller ohne zusätzliche Hilfsmittel leider nur sehr eingeschränkt für den gezeigten Anwendungsfall nutzbar. Wenn Ihr komplette Räume mit LED Streifen ausstatten wollt, dann wird einfach mehr Strom benötigt als der Controller liefern kann. 

Technische Daten HM-LC-RGBW-WM

Um einen Überblick zu erhalten habe ich Euch hier die wichtigsten Kenndaten des Homematic RGBW-Controller zusammengefasst.

Versorgungsspannung: 12V-24VDC
Stromaufnahme: 6 A max.
Leistungsaufnahme Ruhebetrieb: 0,3 W (24 V)
Maximale Schaltleistung: 34 W je Kanal (24 V)

Übersicht LED-Streifen

Bezeichnung Amazon eBay
RGBW (warmweiß) 4 in 1 Chip (12V) Link Link
RGBW (warmweiß) 4 in 1 Chip (24V) Link Link
RGBW (warmweiß) 2x 5050-Chip (12V) Link Link
RGBW (warmweiß) 2x 5050-Chip (24V) Link Link
LED-Streifen mit SMD3528-Chip Link Link

Wir können also mit dem Controller sowohl 12V LED-Streifen, also auch 24V Streifen betreiben. Dabei ist aber wichtig, dass das Netzteil passenden zu den Streifen ist. Wenn Ihr Euch also für 12V RGBW Streifen entscheidet, dann müsst Ihr auch ein 12V Netzteil auswählen – das gleiche gilt dann natürlich analog bei 24V.

Wie viele LEDs bwz. wie viel Meter LED-Stripe kann ich an den Controller anschließen?

Auf diese Frage gibt es einen einfache Antwort! Von den 4 in 1 RGBW Streifen mit 60/LEDs pro Meter könnt 5,6 Meter anschließen. Warum das so ist habe ich Euch im nächsten Absatz ausführlich beschrieben! Wenn Euch die Herleitung nicht interessiert, kann diesen Abschnitt komplett überspringen!

Welches Netzteil benötige ich dafür?

Wenn Ihr nur 5 Meter LED-Streifen betreiben wollt, dann braucht Ihr ein Netzteil mit 120 Watt (bei 24V). Der Strom ist dann (I=P/U) 5A. Wenn Ihr ein Netzteil auswählt, sollte aber immer etwas Reserve vorgesehen werden. Daher würde ich bei einem 5 Meter Streifen zu einem 6A Netzteil greifen.

 

Doch was bedeuten 34 W Schaltleistung beim Homamtic Controller?

Hier ein kleines Rechenexempel um dies zu verdeutlichen – Die von mir verbauten LEDs haben folgende Eigenschaften:

24V RGB+WW Warmweiss 3200K IP20 24W/m, 60Leds/m, SMD5050

Stromverbrauch pro LED: 60 Leds/m * 5m = 300 LEDs sind auf dem 5 Meter-Streifen verbaut. Der Strombedarf wird mit 24W/m angegeben. Das bedeutet, dass ein 5 Meter-Streifen einen Bedarf von 24W*5 = 120 Watt hat.

Verbrauch pro LED = 120 Watt (kompletter 5 Meter-Streifen) / 300 LEDs = 0,4 Watt pro LED. Bei einer Spannung von 24V sind das (I=P/U) 0,017A oder 17mA

Jeder Kanal vom Homematic Controller kann maximal 34 Watt schaltet. Um nun zu ermitteln, wie viele LEDs wir an den Controller hängen können, müssen wir folgenden Schritt durchführen:

Es handelt sich bei den LEDs um 4 in 1 Chips. Wir haben eine blaue, eine rote, einen grüne und eine weiße LED. Daher muss der Stromverbrauch durch die vier LED geteilt werden. Das entspricht zwar nicht ganz der Wirklichkeit, reicht uns aber erstmal aus.

17mA / 4 = 4,35 mA ist der Verbrauch „einer Farbe“. Bei 24V sind das 0,00435A*24V = 0,1 Watt

Nun teilen wir 34 Watt durch 0,1 Watt = 340 LEDs –> Das ist die maximale Anzahl der LEDs, die über einen Kanal vom Homematic Controller angesteuert werden können.

12V oder 24V – Wo liegt der Unterschied?

Für kleinere Strecken (bis 10m) spielt es keine Rolle, ob Ihr Euch für 12V oder 24V Streifen entscheidet. In der Regel sind die 12V Streifen günstiger und auch die Netzteile kostet etwas weniger und die Auswahl ist größer.

Wenn Ihr jedoch plant, ganze Räume mit einem Ambient-Light auszustatten, dann solltet Ihr auch die 24V Version setzen. Warum?

Die Leitungsverluste sind bei 24V geringer als bei 12V. Für die gleiche Leistung wird bei 24V nur der halbe Strom benötigt.

Das könnt Ihr Euch über die Formel P=U*I selbst herleiten. Wenn U (die Spannung) sich verdoppelt, dann kann I (Strom) um den Faktor 2 kleiner werden, um die gleiche Leistung (P) zu erreichen.

So werden weniger Einspeisepunkte benötigt. In einem weiteren Artikel zeige ich Euch, wie sich der Homematic Controller verhält und was Ihr genau dort anschließen könnt.

Ihr müsst Euch im Klaren darüber sein, dass der Strom, der an der letzten LED benötigt wird, über den kompletten Streifen fließen muss. Die Leiterbahn ganz am Anfang des Streifens muss dafür ausgelegt sein, dass der komplette Strom darüber fließt. So ist die Belastung am Anfang des Streifens am höchsten und nimmt im Verlauf weiter ab bin zum Ende.

Auch dies spricht gerade bei längeren Strecken für die Verwendung von 24V Streifen.

Doch nun zum Aufbau: Mehr als 5 Meter LED-Streifen

Wie wir eben gelernt haben, können wir ca 5 Meter SMD 5050 RGBW-LED Streifen an einen Homematic Controller (24V-Betrieb) hängen. Wollen wir jedoch längere Streifen betreiben, müssen wir uns etwas einfallen lassen.

Das Problem ist eigentlich sehr einfach: Wir benötigen mehr Strom um alle LEDs versorgen zu können! Um dies zu bewerkstelligen brauchen wir einen Amplifier. Dieser Amplifier wird direkt hinter den Controller angeschlossen und hat einen höhere Schaltleistung als der Controller. Daher kann eine größere Last daran angeschlossen werden.

Ich habe sehr gute Erfahrung mit dem Mi-Light Amplifier gemacht. Dieses Gerät kann auch entweder per 12V oder 24V betrieben werden. Auch hier sollte aber unbedingt darauf geachtet werden, dass die Spannungen zusammenpassen!

Der Mi-Light Amplifier kann maximal 15A schaltet. Pro Kanal ist das Gerät auf 6A begrenzt. Da wir aber nie alle Farben parallel betreiben, können wir von 6A ausgehen.

Bei 6A können wir ca. 20 Meter RGBW-LED Stripe an einen Verstärker hängen.

Hier die kurze Herleitung: Ein 4 in 1 SMD 5050 (60 LEDs/m) Streifen hat eine Leistungsaufnahme von 120 Watt bei 24V. Da wir 4 kanäle haben und wir die Leistung pro Kanal ermitteln wollen, müssen wir die 120 Watt zuerst durch vier teilen.

Leistung pro Kanal: 120 W / 4 = 30 Watt pro „Farbe“ (für einen 5 Meter-Streifen)

30 Watt sind 1,25A bei 24V (I=P/U). Ein 5 Meter-Streifen benötigt also pro Farbe 1,25A.

Nun können wir ausrechnen, wie weit wir mit unserem Amplifier kommen. Dieser hat pro Kanal 6A

Die Rechnung 6A/1,25A=4,8 Das bedeutet, dass wir 4,8 * einen 5 Meter-Streifen an einen Amplifier hängen können. Wenn man nun noch die Verluste einbezieht, dann können in Summe 20 Meter Streifen an einen Amplifier gehangen werden.

Jetzt müssen wir nur noch einen Punkt beachten, wenn wir solche Längen realisieren wollen: Wir können die Streifen aber nicht einfach komplett hintereinander hängen!

Warum nicht? Wenn wir alle LED-Streifen komplett in Reihe schalten, dann muss der gesamte Strom für alle LEDs über die dünnen Leiterbahnen geführt werden. Das halten die Bahnen nicht aus und gehen kaputt. Zudem hätten wir auch das Problem, dass die ersten LEDs viel heller leuchten würden als die nachfolgenden Dioden.

Daher müssen wir jeden Streifen einzeln am Amplifier anschließen. Wie Ihr dies im Bild sehen könnt. Ich habe als Beispiel dort 3 Streifen eingezeichnet. Jeder Streifen hat eine eigene Zuleitung vom Amplifier. So kann der Strom sich über die Kabel verteilen und wird nicht komplett über den ersten Streifen geführt.

Der Controller wird, wie auf dem Foto zu erkennen ist, direkt an den Amplifier angeschlossen. Jeder Kanal wird dabei einzeln aufgelegt.

Achtung! Es werden nur die (-) Pole zum Amplifier geführt. Die (+) Pole sind im Controller selbst gebrückt. Das Signal läuft nur über den (-) Pol!

Da wir aber noch einen gemeinsamen Bezugspunkt brauchen, muss der Amplifier mit einem Zusätzlichen Kabel mit einem (+) Pol verbunden werden. Die Farbe spielt dabei keine Rolle, da alle Kontakte intern verbunden sind.

Das Kabel wir, je nach Spannung des Netzteils entweder bei „Option“ 12V oder 24V angeschlossen.

Wir versorgen den Controller und den Amplifier natürlich auch mit der Versorgungsspannung. Bei dem Amplifier ist das etwas gewöhnungsbedürftig, da der Eingang auf der gleichen Seite wie die Ausgänge liegen.

Wenn wir diese Schritte alle vorgenommen haben, können wir nun die LEDs am Amplifier anschließen. Ich habe dafür, da wir bei unserem Beispielprojekt recht lange Strecken zu überwinden hatten, 5×0,75m² Kabel verwendet.

Welches Netzteil benötige ich für diesen Aufbau?

Da der Amplifier maximal 15A schaltet kann, kann auch maximal dieser Strom fließen. Wir sollen noch etwas Reserve für die Leitungsverluste und den Homematic Controller einplanen. Daher würde ich an dieser Stelle ein Netzteil mit 16-20A bei 24V einsetzen.

Da die Ausführung hier dann doch etwas länger geworden ist, schreibe ich in den nächsten Tagen einen weiteren Artikel, in dem ich Euch zeige, wir Ihr zusätzliche Amplifier parallel aufbauen könnt. So können noch viel mehr LED-Streifen gemeinsam über mehrere Netzteile gesteuert werden.

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5 Kommentare
  1. Karl Thomas sagte:

    Interessanter Artikel, wenn auch nicht mehr ganz zeitgemäß. Heutzutage benutzt man Strips mit WS2812- oder APA102-LEDs, sprich Strips bei der jede einzelne LED unabhängig angesteuert werden kann. Damit sind viel interessantere Effekte möglich als mit den alten nur komplett ansteuerbaren Strips. Die an die Homematic anzubinden wäre mal ein interessanter Artikel.

    Antworten
    • Sebastian
      Sebastian sagte:

      Naja, sehe ich etwas anders. Für die Raumbeleuchtung machen WS2812 LED eher wenig Sinn, da man ja keine Kirmes haben will. Für kleinere Anwendungen, wo jede LED einzeln angesteuert werden soll, kann man sowas durchaus machen. Hier gibt es ja bereits einige Projekte im Forum. Für Räume halte ich das aber für viel zu teuer und auch nich notwendig.

      Antworten
      • Karl Thomas sagte:

        Kirmes nicht, aber Party macht man doch ab und zu schon. Da kann man die Lichteffekte gut gebrauchen. In meinem Alter wenigstens ;) Aber es gibt durchaus auch ernstere Anwendungen: Z.B. Habe ich im Wohnzimmer ein Aquarium und einige Zimmerpflanzen. Da kommt es Cool wenn das Licht an der Wand hinter dem Aquarium blau und bei den Zimmerpflanzen grün ist oder, oder, oder… Es gibt da tausende kreative Möglichkeiten die nur mit einzeln steuerbaren LEDs umsetzen kann. Und wesentlich teurer sind die heutzutage auch nicht mehr. Aber jeder so wie es ihm gefällt.

        Antworten
    • Sebastian
      Sebastian sagte:

      …Vielen Dank! Ich hoffe es hilf dem ein oder anderen bei der Umsetzung. Übermorgen kommt ein weiterer Artikel zum Thema mehrere Netzteile und Amplifier an einem Homematic-Controller. Damit können dann auch Längen von mehr als 20 Meter umgesetzt werden.

      Antworten

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