Meanwell Netzteile: Lastabhängiger Wirkungsgrad

[Pendragon]

Ich beabsichtige 24V Spots in die Decken zu packen. Diese werden über DALI Dimmer gedimmt.

Nun ist die Frage bezüglich der Auslegung ob ich bei einer zu erwartenden maximalen Last der LEDs von 142W das 150W Netzteil (HLG-150H-24A) nehme, da ja viele Geräte den besten Wirkungsgrad an der Auslegungsleistung haben oder lieber das 240W Netzteil nehme um "Luft" zu haben.

Kennt hier jemand Hintergründe?

[BlueSnake]

Ich meine mal gelesen zu haben dass man noch 20% Reserve bei dem Netzteil einplanen sollte. Wäre dann also ein Verbraucher mit maximal 120W bei dem 150W Netzteil.

[Hubertus81]

Würde das 150er nehmen sofern es real wirklich 142W sind (also gemessen) und du nicht vorhast später nochmal hier und da was zusätzliches dran anzuschließen.
Das Meanwell wäre selbst bei 150W nicht am Limit weil der Hersteller auch selber noch Reserven eingeplant hat.
Wie sieht es mit Lüftung/Kühlung aus?

[smai]

Wenn du im Datenblatt des 240H die EFFICIENCY vs LOAD Kurve anschaust, hast du bei 142W (~60% Auslastung) nur einen minimalsten Unterschied gegenüber 100%.
Ich lese aus den kleinen Grafiken ca. 93% Effizienz bei 60% Auslastung des 240H gegenüber vielleicht 93.5% Effizienz bei 95% Auslastung des 150H - also ein vernachlässigbarer Unterschied.

Ob das 240H bei gleich viel Leistung wärmer wird als das 150H, bin ich mir auch nicht so sicher.
Es kann ja nicht mehr Wärme produziert werden, als die Verlustleistung ist. Da die Effizienz fast gleich ist, kann also eigentlich kaum mehr Wärme produziert werden.
Aber das ist nur so eine Überlegung eines Laien, ich lass mich (mit guten Argumenten) gerne vom Gegenteil belehren.

Wenn du allerdings mehrere Lichtkreise hast und oft nur einen Teil davon eingeschaltet ist, sieht es eventuell wieder anders aus.
Bei ca. 75W ist die Effizienz bei beiden noch ca. 90%. Bei 50W gibt's dann schon einen gewissen Unterschied, 82% beim 240H gegenüber 87% beim 150H.
Wobei auch die 5% Unterschied bei 50W ja nur einen tatsächlichen Verlust von 2.5W ausmachen.

[Pendragon]

Jau, danke für die Tipps. Die wichtigste Anregung war, dass ich wahrscheinlich nie alle Spots auf voller Leistung gleichzeitig anhaben werde. Somit wird das kleinere ausreichen. Bei dem größeren fällt man doch recht schnell in den unteren Bereich (danke smai für den Tipp mit dem Datenblatt)

Hat noch jemand das mit den 20% Reserve gehört? Bei mir klingelt da auch was, weshalb ich ja so doof frage. Ich kann mich aber auch irren...

Schaltet Ihr die Netzteile ab, wenn die DALI Kanäle aus sind? Der Einschaltstrom von 75A ist ja nicht ohne...

Wie sieht es mit Lüftung/Kühlung aus?

Wie würde man sowas realisieren? Lüfter in die UV? Dicke Bleche oder Klötze zur passiven Ableitung?

[concept]

Kennt hier jemand Hintergründe?

Ja ich, und auch schon mehrfach gepostet, aber heute bin ich mal nett

Grundsätzlich kann jedes Netzteil mit 100% Last gefahren werden. Allerdings ist es so, dass sich bei Elektronik bei 10°C Temperaturerhöhung die Lebensdauer halbiert. Dann kommt die Tatsache dazu, dass das 240W Netzgerät eine (zwar marginal) höhere MTBF (Zuverlässigkeit) hat. Also nimm das, dann bist Du perfekt bedient... Und ja, mit dem 150W geht es auch... also kannst nichts falsch machen, nur besser

Und dafür sorgen, dass die Netzgeräte schön gekühlt werden, das ist 3/4 der Miete...

[wintermute]

Wo Du grad mal nett bist, muss ich mal nachfragen

Allerdings ist es so, dass sich bei Elektronik bei 10°C Temperaturerhöhung die Lebensdauer halbiert.

10° Delta von was? Von 20°? Oder von der maximalen Betriebstemperatur? Oder Lagertemperatur? Eine "empfohlene Betriebstemperatur" geben die Hersteller ja selten an

[gbglace]

Egal von wo, heute 20° durchgehend x Restlebensdauer ab morgen 30° halt nur noch x/2 Restlebensdauer. Wirds wieder etwas kühler altert die Elektronik halt wieder etwas langsamer.

[smai]

Wie sieht das eigentlich mit PWM und Auslastung aus?
Spontan könnte man meinen, gedimmt auf 50% bedeutet auch halbe Auslastung.

Aber bei PWM ist es ja so, dass immer zwischen 0% und 100% gesprungen wird, also die Auslastung eigentlich auch zwischen 0 und maximum hin- und herspringt.
Oder wird das im Netzteil aufgrund der hohen Frequenz quasi geglättet, weil die Spulen gar nicht so schnell ge- und entladen werden?

Und was bedeutet das ganze für die Effizienz?
Im ersten Fall müsste die Effizienz bei 50% Dimmung ja gleich sein wie bei 100%, im zweiten Fall wäre sie so wie bei halber Auslastung.

Kennt sich da jemand aus? (Oder möchte das mal nachmessen.)

[wintermute]

Egal von wo, heute 20° durchgehend x Restlebensdauer ab morgen 30° halt nur noch x/2 Restlebensdauer. Wirds wieder etwas kühler altert die Elektronik halt wieder etwas langsamer.

Ich hoere diese Bauernregel jetzt seit gefuehlten 40 Jahren aber wirklich konkret konnte mir da nie jemand was zu sagen, nur immer eben so streng wissenschaftliche Aussagen wie "das haelt jetzt irgendeine Zeit und wenns waermer wird halt eine andere Zeit".

Mal konkret, wenn ich ein Meanwell-Netzteil mit einer MTBF von 1100k Stunden und einem Temperaturbereich bis 70° haette.
Nach deiner Aussage heisst das also: wenn es heute 10° ist und ich das in Betrieb nehme und es morgen 10° waermer wird, dann haelt es nur noch 500kh? Oder, um bei den Textaufgaben zu bleiben
Ich nehme ein neues Netzteil bei 10° in Betrieb und erwaerme es dann auf die zulaessigen 70° Betriebstemperatur. Faellt die MTBF dadurch dann von 1100kh auf 2 Jahre? Und wenn ich bei 20° starte, faellt sie dann auf 4 Jahre? Also sollte man das Netzteil am besten "einbrennen" und sicherheitshalber kurz vorm oberen Ende der zulaessigen Temperaturskala in Betrieb nehmen?

Mir ist klar, dass hohe Temperaturen Bauteilen nicht gut tun, das ist keine Frage. Ich wuerde nur endlich mal wirklich gerne die konkreten Randbedingungen zu dieser "10 Grad mehr, halbe Haltbarkeit" Aussage genannt bekommen

[smai]

wintermute ich teile zwar deine Meinung, dass diese allgemeine Halbierungsregel unfug ist, aber ich denke es ist so gemeint:

Ein Gerät hält bei 20°C z.B. 16 Jahre
Bei 30°C würde es dann 8 Jahre halten
Und bei 50°C noch 2 Jahre.
Bei 10° wären es dann 32 Jahre.

Nur würde das bedeuten, dass es bei -20°C dann 256 Jahre halten würde - und das bezweifle ich.
Und umgekehrt bezweifle ich auch, dass der Unterschied zwischen 10°C und 20°C tatsächlich 16 Jahre sind.

Es hat also nichts damit zu tun, bei welcher Temperatur du es in Betrieb nimmst.

Wenn die Temperatur schwankt, würde das halt anteilmässig gelten:
In einem Betriebsjahr bei 20°C wird 1/16 seiner Lebensdauer "verbraucht", bei 30°C dann 1/8.
Wenn du es also abwechselnd bei 20°C und bei 30°C für zwei Jahre verwendest, sind 3/16 "verbraucht" (weitere Werte sind per Dreisatz selbst zu bestimmen).

Aber nochmal: Auch wenn höhere Temperaturen die Lebensdauer von Elektronik sicherlich reduzieren, gilt diese Halbierung pro 10°C wohl kaum.


Nachtrag:
An deinem Beispiel würde das bedeuten, dass dein Netzteil mit MTBF von 1100k Stunden bei 70°C betrieben bei 20°C dann 35200kh durchhalten würde, das wären also ca. 4000 Jahre.

[gbglace]

Ja die Regel mit den halben Teilen ist sicher nen guter Überschlag, aber ja es ist natürlich interessant zu wissen ob und wie man diese Regel auf die einzig angegeben Werte in den Datenblättern anwenden kann. Denn beides in den Datenblättern sind ja in gewisser Weise Grenzwerte, fraglich ob sich das mit der Hälfte so auf diese Grenzwerte aufsetzend durchrechnen lässt.

Da bin ich dann auch überfragt. Wer macht denn hier im Forum beruflich Messungen und Statistiken zu Halbleiterhaltbarkeiten?

[smai]

Ich denke, das mit der Hälfte ist eine aus der Luft gegriffene Behauptung. Es gibt so viele Faktoren, die da reinspielen.
Z.B. dürfte eine schwankende Temperatur (z.B. zwischen 10°C und 30°C) schlechter sein für die Teile als konstante 30°C.

Ein kurzer Blick in die Wikipedia zum Thema Beschleunigte Alterung führt zu einer schon etwas glaubwürdigeren Gleichung, die u.A. von einer Materialkonstante abhängt.

Nachtrag:
Wen es wirklich interessiert, kann auch diese 104-seitige Doktorarbeit zum Thema auswendig lernen.

[concept]

Wo Du grad mal nett bist, muss ich mal nachfragen

10° Delta von was? Von 20°? Oder von der maximalen Betriebstemperatur? Oder Lagertemperatur? Eine "empfohlene Betriebstemperatur" geben die Hersteller ja selten an

Also die MTBF-Werte sind bei definierten Last- und Umgebungsbedingungen berechnet, welche im Datenblatt stehen sollten. Unter diesen Bedingungen bringt dann eine Temperaturerhöhung von 10K eine Halbierung der Lebensdauer mit sich, oder eben eine Reduktion der der Temperatur zu einer Lebensdauerverlängerung.

Diese 10K-Geschichte ist eine "Faustformel" und gilt natürlich nur im zugelassenen Temperaturbereich! Oberhalb der maximal zugelassenen Betriebstemperatur steigt die Ausfallrate dann exponetiell an, bis zum lawinenartigen Ableben...

Und es gibt es 100 weitere Faktoren, welche einen Einfluss auf die Zuverlässigkeit haben!

Ich hoere diese Bauernregel jetzt seit gefuehlten 40 Jahren aber wirklich konkret konnte mir da nie jemand was zu sagen, nur immer eben so streng wissenschaftliche Aussagen wie "das haelt jetzt irgendeine Zeit und wenns waermer wird halt eine andere Zeit".
(...)
Mir ist klar, dass hohe Temperaturen Bauteilen nicht gut tun, das ist keine Frage. Ich wuerde nur endlich mal wirklich gerne die konkreten Randbedingungen zu dieser "10 Grad mehr, halbe Haltbarkeit" Aussage genannt bekommen

Zuverlässigkeitsberechnungen ist eine eigene, komplexe Materie. Da gibts extra Studiengänge dafür. Natürlich ist diese Halbierung pro 10K Temperaturänderung, aber das ist halt die anerkannte Regel. Aber wenn Du eine wissenschaftliche Einführung suchst, bitte hier! (ich hab's gelesen, frag mich bitte nicht, wie viel ich verstanden habe) ;-))

Wie sieht das eigentlich mit PWM und Auslastung aus?
Spontan könnte man meinen, gedimmt auf 50% bedeutet auch halbe Auslastung.

Aber bei PWM ist es ja so, dass immer zwischen 0% und 100% gesprungen wird, also die Auslastung eigentlich auch zwischen 0 und maximum hin- und herspringt.
Oder wird das im Netzteil aufgrund der hohen Frequenz quasi geglättet, weil die Spulen gar nicht so schnell ge- und entladen werden?

Und was bedeutet das ganze für die Effizienz?
Im ersten Fall müsste die Effizienz bei 50% Dimmung ja gleich sein wie bei 100%, im zweiten Fall wäre sie so wie bei halber Auslastung.

Kennt sich da jemand aus? (Oder möchte das mal nachmessen.)

Den Rippelstrom der PWM-Last müssen die Ausgangskondensatoren im Netzteil liefern. Je nach ESR (Ersatz-Serie-Widerstand) in diesen Kondensatoren tritt tatsächlich in diesen eine höhere Erwärmung in diesen auf als bei Gleichstrom-Last.

Ein solches Gebilde ist recht komplex und so einfach "messen" kann man das nicht. Zuverlässigkeit kann man zwar (versuchen zu) designen, letztlich liefert aber aber nur die Langzeit-Statistik (mit sehr viel Zeit und sehr grossen Stückzahlen) das Ergebnis. Oder wie es in einer der ersten deutschen Literaturquellen (guckst Du hier) für Zuverlässigkeitsberechnungen beschrieben ist: „Die Zuverlässigkeit ist eine Sacheigenschaft, die durch eine statistisch zu messende Größe aufgrund beobachteter Ausfallhäufigkeiten empirisch oder mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsrechnung abgeschätzt werden kann.“

Da ich früher Netzteile zB für Telekom- und Bahnanwendungen entwickelt habe, musste ich mich auch mit der Zuverlässigkeitsthematik befassen. Für die Berechnung der MTBF gibt es ensprechende Software, in grösseren Firmen gibt es Spezialisten für diese Themen. Und es gibt eine Menge an Rahmenbedingungen, die einzuhalten sind, damit die Berechungen letztlich auch brauchbar sind.

Fazit: das wissenschaftlich ausbreiten zu wollen, ist weder ein Thema für dieses Forum und noch weniger für den Einsteigerbereich; auch persönliche Meinungen zu diesem Thema (anstelle es zu verstehen) sind nicht zielführend. Wichtig zu wissen ist, je kühler elektronische Geräte betrieben werden, umso länger ist die Lebensdauer. Dies gilt insbesondere auch für Netzgeräte!

[blaum]

Den Rippelstrom der PWM-Last müssen die Ausgangskondensatoren im Netzteil liefern. Je nach ESR (Ersatz-Serie-Widerstand) in diesen Kondensatoren tritt tatsächlich in diesen eine höhere Erwärmung in diesen auf als bei Gleichstrom-Last.

OK. Also einen zu groß dimensionierten Stripe zu kaufen und dann zu denken, ihn nur mit 50% Last zu betreiben, wäre hier eher fatal, oder?