Nyt projekt skal udvikle LED-konvertere i lakridspastil-størrelse

Fremover skal små integrerede kredsløb på størrelse med en lakridspastil erstatte de store, klodsede strømforsyninger, der i dag er nødvendige for at slutte LED-lamper til elnettet. Det er formålet med det EU-støttede projekt, Ledlum, der er et konsortium mellem universiteter og virksomheder i Irland, Østrig, Frankrig og Danmark.

Civilingeniør, ph.d. Mickey Madsen, der er stifter og direktør Nordic Power Converters (NPC), skal stå i spidsen for udviklingsarbejdet, der så småt gik i gang i november sidste år.

Projektet bygger på de løsninger, som Mickey Madsen udviklede i forbindelse med sit ph.d.-projekt, og som er kernen i hans virksomhed.

»Vi kommer til at arbejde videre med vores teknologi, blandt andet ved at gå fra diskrete komponenter til integrerede kredsløb (ASICs) for at gøre konverteren endnu mere kompakt,« forklarer han.

Mickey Madsen peger på, at en af de store udfordringer bliver at udvikle kondensatorer og spoler på chip-niveau. Her skal den franske virksomhed Ipdia og det irske University College Cork blandt andet bidrage, da de har stor viden inden for henholdsvis integrerede kondensatorer og spoler.

30 millioner kroner fra EU

EU støtter projektet med cirka 30 millioner kroner. Pengene er vigtige, men de udenlandske partnere er også afgørende for projektet, påpeger han:

»Jeg er selvfølgelig rigtig glad for den økonomiske støtte, men det er også vigtigt, at vi er et stort konsortium og de helt rigtige partnere. Vi ville ikke kunne klare det alene, fordi vi ikke har alle de nødvendige kompetencer i huset i dag, men det har de andre,« siger Mickey Madsen.

Konsortiet dækker alle led i værdikæden forklarer han. NPC besidder sammen med DTU og Tridonic den teknologiske viden om strømforsyninger, men der er også komponentleverandører/udviklere og producenter af LED-lys med.

»På den måde kommer vi helt ud til kunderne. Der er både den helt dybe tekniske viden og den markedsforståelse, der skal til, fordi andre er ude ved slutbrugerne. Det sikrer, at det ikke ender som teknisk forskning for forskningens skyld, men bliver til gavn for brugerne,« påpeger direktøren.

De LED-konvertere, som Mickey Madsen udviklede tilbage i 2014, har den halve størrelse i forhold til de traditionelle strømforsyninger. De løsninger, der forventes at være klar om tre år, forventes at komme ned på en tiendedel af de traditionelle.

»Det kan lade sig gøre ved at lave små integrerede kredsløb, ASIC, så vi går fra at have en masse små komponenter på print til at integrere dem i en lille sort lakridspastil med samme teknologi som til f.eks. computerchips,« forklarer han.

En tiendedel af nuværende konvertere

De overordnede elektriske systemniveauer og design af de elektriske kredsløb, som skal konvertere strøm fra el-nettet til LED’erne, tager NPC sig af sammen med DTU og Tridonic, mens den franske virksomhed Ipdia og det irske universitet skal levere de nødvendige komponenter.

»Vi specificerer, hvad komponenter skal kunne, og så har de ekspertise til at designe dem. Der er meget få virksomheder i verden, så det er virkelig en stor styrke i projektet, at vi har dem med,« forklarer Mickey Madsen og tilføjer:

»Målet er at reducere størrelsen yderligere tre-fem gange fra det, vi allerede har udviklet. Lidt groft sagt kan man sige, at de traditionelle komponenter blev målt i centimeter. De komponenter, vi bruger i vores nuværende konvertere, måles i mm, og dem, vi arbejder på nu, har komponenter i mikrometer-størrelsen.«

De nye mikroskopiske strømforsyninger giver helt nye designmuligheder, fordi man slipper af med den store klodsede strømforsyning. Således forventer han, at strømforsyningen kan bygges ind i selve LED-lampen og dermed give helt nye muligheder især for designerlamper:

»Vores hovedfokus er i første omgang applikationer, hvor størrelse og pålidelighed er væsentlige faktorer. Det kan f.eks. være butiksbelysning, restauranter og cafeer eller kontorer, sygehuse, shopping og andre bygninger.«

Prototype klar om tre år

Ledlum-projektet er berammet til tre år, og Mickey Madsen forventer, at de til den tid har en prototype:

»Herefter går der nok et par år, før den er klar til markedet. Det er en lang tidshorisont, men også nogle ambitiøse mål,« siger han.

NPC er som nævnt teknisk leder af projektet, og derfor har Mickey Madsen travlt med at sætte projektet i gang i disse uger:

»Min rolle er at facilitere, definere og sætte rammer og sikre, at de parallelle projekter går op i en større helhed. Der er meget arbejde i at sikre, at hver enkelt komponent passer sammen i det samlede system,« forklarer han.

I øjeblikket bliver der brainstormet, analyseret og simuleret, men om et par måneder forventer han, at de for alvor er klar til den dybe forskning i laboratoriet.

Emner : LED
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Man kan lige så godt erkende, at 230 Vac er uegnet til drift af LED belysning med relativ lav effekt.

Man kan muligvis integrere det hele i en IC, hvis der bruges en særdeles avanceret (og dermed dyr) IC proces; men de mulige spolestørrelser og kondensatorer er yderst begrænsede, hvilket reducerer effekten og gør det nødvendigt at switche i VHF området, hvor radiostøj fra talrige konvertere vil være endnu mere problematisk end idag, hvor det primært er HF området, der er ødelagt (spørg en radioamatør).

Med et DC-net på f.eks. 20 V i stedet (passer med USB Power Delivery), som samtidig kan bruges til kommunikation, kan man også nøjes med én IC i hver lampe, men i en langt billigere mainstream IC teknologi, og hver farvekanal kan bare drives med en simpel strømgenerator. På f.eks. standard 5x4 mm2 fladkabler i en ringstruktur, hvor 2+2 ledere bruges til forsyning, kan man komme op på omkring 1500 W pr. segment. Det rækker rigeligt til at drive LED belysning, lade laptop PC'er og mobiltelefoner, drive routere og computerskærme, åbne vinduer, styre solafskærmning etc., så man endelig kan slippe af med det traditionelle kaos af lade- og forsyningsbokse med tilhørende stikkontaktdåser til alverdens udstyr. Desuden kan det hele drives fra et 18-V batteri delvist ladet af solceller til en brøkdel af prisen for en tilsvarende 230 Vac løsning med backup.

Ulempen er selvfølgelig den ekstra spænding med deraf følgende separat kabling, men da man samtidig får kommunikation sparer man en masse punkt-til-punkt forbindelser mellem lampesteder og kontakter og har intet problem med at lave om i installationen senere. Alt kobles bare ind på nettet i et tilfældigt udtag og ekstra udtag etableres let med skæreklemmeteknik. Samme fleksibilitet kan selvfølgelig opnås ved at addere radiokommunikation og en CPU til hver enhed på et 230 Vac net; men det bliver det ikke billigere og mindre af. I f.eks. en Philips Hue pære er der foruden LED-assembly 2 dobbeltsidet bestykkede print (ét til strømforsyning og LED driver og ét til ZigBee og CPU), som begge kunne spares med en lavvolt løsning, som samtidig ville gøre kommunikationen langt hurtigere og ikke mindst 100% hackerfri ( http://www.computerworld.com/article/31398... ). Med radiokommunikation bliver det en endeløs og håbløs kamp at sikre et smart-house mod angreb udefra - selv med udstyr af anerkendte fabrikater, og med massevis af tilfældigt lavpris udstyr inviterer man nærmest hackeren indenfor.

  • 13
  • 3

Man kan lige så godt erkende, at 230 Vac er uegnet til drift af LED belysning med relativ lav effekt.

Man kan muligvis integrere det hele i en IC, hvis der bruges en særdeles avanceret (og dermed dyr) IC proces; men de mulige spolestørrelser og kondensatorer er yderst begrænsede, hvilket reducerer effekten og gør det nødvendigt at switche i VHF området, hvor radiostøj fra talrige konvertere vil være endnu mere problematisk end idag, hvor det primært er HF området, der er ødelagt (spørg en radioamatør).

Njha, ikke enig. Jeg vil hellere betale måske 2 kr mere for min pære, for at den kan virke på det normale net, fremfor at skulle have 2 spændinger i huset...

Problemet med støj fra switch convertere er jo ikke et teknologisk problem, det er bare manglende vilje fra producenterne, det kan der vel lovgives udaf hvis det bliver et problem. Så bliver den pære måske 1 kr dyrere endnu, igen, for at slippe for 2 spændingerne så går det nok også...

  • 10
  • 2

...for at slippe for 2 spændingerne så går det nok også...

Hvad med at slippe for X antal ineffektive strømforsyninger, der har inkompatible spændinger, max. effekt og stik? Det er da fremskridt.

Det går i øvrigt den vej. Nu kan man få 230 V stikdåser med USB-A bøsning (5 V DC). Da det er fra LK koster de vildt meget og USB'en kan end ikke drive en Raspberry Pi 3. Men grundideen er god nok. http://www.lk.dk/globalassets/produkter/fo...

  • 5
  • 1

Jeg tror ikke på at der er fremtid i lavvolt DC. Ved lav spænding, går der større strøm, og det betyder at kobbertværsnittet skal være større, hvis der skal være samme tab. Kobber er et så dyrt materiale, at det ikke betaler sig. Selv på printboards har vi flere konvertere, for at reducere tabet i kobberet. Og en konverter koster under 1 kr. Det får man ikke meget kobber for.

Det med at indbygge kondensatorer og spoler på en chip tror jeg heller ikke på - derimod kan der måske laves en keramisk chip i tynd eller tykfilm teknologi, der integrerer spole og kondensator, og en chip til at integrere halvledere. En ASIC lyder for de fleste som om, at den giver mulighed for at integrere alt - det gør den også, men det reduceres ikke i størrelse. En transistor, der skal klare en vis effekt, og fungere ved en given frekvens, bliver langt fra mindre, når den produceres i ASIC. Best case, at den ikke bliver endnu større. Så en keramisk chip med en ASIC chip på til styring, med integreret spole, kondensator, og evt. påmonteret transistor, kan blive mere kompakt løsning.

Der findes i øvrigt også switch-kapacitor teknikker til at reducere strømforbruget, og øge spændingen. En simpel switch-kapacitor switcher kan reducere strømforbruget med en faktor 2, 3, eller 4, uden mange komponenter. Og dermed reducere kobbertværsnittet. Med switch-capacitor teknikker deles spændingen med et helt tal. Normalt bruges også en spole, for at reducere støjen. Ønskes ikke at bruge spoler, bruges i nogle tilfælde et simpelt RC led, for at reducere støjen, men det er lidt mindre effektivt. Teknikken er nemt at implementere i chips, og jeg mener der findes højspændingschips på markedet, der er implementeret med en switch-capacitor nedtransformer. I normale billige chip processer, er dog ikke muligt at nå meget mere end nogle få hundrede milliampere ud.

De fleste kender ICM7660 der normalt bruges til spændingsdobler. Den kan også bruges til strømdobler. I en chip der laves til høj spænding, kan man nemt serielt oplade mange kondensatorer, og koble dem til parallelt. Så opnås en multiplikation af den strøm der kan leveres, i forhold til den strøm der leveres. Er frekvensen relativt høj, og strømmen ikke for høj, kan anvendes normale chip teknikker, og der kræves ikke en spole.

Ulempen er, at der kun kan deles med hele antal. Det betyder dog ikke så meget, og man kan anvende en spole, for at reducere tabet, så det ikke bliver større end ved switch-mode.

  • 1
  • 2

Problemet med støj fra switch convertere er jo ikke et teknologisk problem, det er bare manglende vilje fra producenterne, det kan der vel lovgives udaf hvis det bliver et problem. Så bliver den pære måske 1 kr dyrere endnu, igen, for at slippe for 2 spændingerne så går det nok også...

Jeg tror nu også der kunne opstå tekniske/teknologiske besværligheder. Det kræver ofte flere komponenter at mindske EMI for et givet design (filtre, afkobling etc.). Det øger den fysiske størrelse og muligvis også kravene til komponentværdierne (kapacitet/induktans), hvilket altsammen stiller krav til IC-fabrikations-processen - Husk: Det er planen at hele møllen skal integreres i en IC!

Angående konventionelle designs af switch convertere, er jeg enig: EMI kan ofte mindskes, men det øger prisen en lille smule.

Mit personlige problem ved lovkrav angående EMI, er at det er skidedyrt at få certificeret sit produkt. Man skal leje dyrt udstyr og laboratorietimer - muligvis også hjælp udefra, hvis man ikke kan/vil selv.

  • 3
  • 0

Så skal de vel bare have fat i Lars Kuur, der mener at kunne lave en sådan strømforsyning til en salgspris af 2 kr. og 3 kr., hvis den også skal opfylde EMC direktivet :-)

1) Vi taler om en strømforsyning til en LED pære som er betydeligt anderledes end alle de andre strømforsyninger du har i hjemmet. Det er den, fordi din LED enten er slukket eller er tændt med en kendt konstant belastning og videre fordi kravene til hvor meget du skal rette strømmen ud er meget mere tilgivende. Prøv evt. at google: LED bulb power supply

2) Du vil have et DC net på 20VDC. Så vi taler om forskellen mellem en linær switch mode og styring ifht ekstra kost for at kunne tage 220VAC istedet.

Jeg indrømmer blankt at 2 kr var et rent (ukvalificeret) skud - Om prisforskellen bliver 2 eller 5 kroner skal jeg ikke kunne sige dig. Jeg tør godt sige, at den ikke bliver 20 kr. Det ændrer intet ved min konklusion om at jeg gerne vil give det ekstra, for ikke at skulle have to spændinger lagt ind i huset.

Mit personlige problem ved lovkrav angående EMI, er at det er skidedyrt at få certificeret sit produkt. Man skal leje dyrt udstyr og laboratorietimer - muligvis også hjælp udefra, hvis man ikke kan/vil selv.

Kan jeg godt se, men det kan jo outsources. Det er min forståelse, at eksplosionen i eksterne strømforsyninger de senere år, netop er drevet af behovet for at komme nemmere omkring regler. Hvis man er under 48VDC er der ikke de samme certificerings krav til ens produkt, og så er det kun dem man køber strømforsyningen af, som skal have certificeret den. Hvis man derimod indbygger den ind i sin printer / etc. så har man problemerne.

  • 2
  • 0

Så skal de vel bare have fat i Lars Kuur, der mener at kunne lave en sådan strømforsyning til en salgspris af 2 kr. og 3 kr., hvis den også skal opfylde EMC direktivet :-)

Det er måske ikke urealistisk i større antal. Du kan nemt finde DC-DC konvertere på markedet, hvor salgsprisen er under 1 kr, incl. chip, chipkondensatorer, og spoler.

Jeg ved ikke, om der er nogen som kan integrere spoler med god virkningsgrad i integrerede kredse. Normalt er det svært, for kobberlaget er tynd på selve silicium skiven, og derfor har de normalt dårlig virkningsgrad. Måske er sket noget i de senere år. Jeg vil i stedet anbringe dem i det keramiske substrat som chippen er placeret på. På effekt chips, og mangebens chips, er mest effektivt at placere forbindelser i et keramisk substrat da det giver god varmeledningsevne og mulighed for lav modstand.

  • 0
  • 1

Så blokerer du 230 V udtaget eller skal ud i ledningsspaghetti.

De fleste USB kabler har faktisk en stor modstand i ledningerne, og hvis du placerer en lang ledning til USB stikket, så er der et stort spændingsdrop. Du skal købe særlige USB kabler kun beregnet til power, med meget tyk ledning, hvis du vil bruge en USB stikkontakt i vægen til noget. Ellers er spændingen langt under 5V. Skulle en strømforsyning placeres andet end i en adapter, så vil være bedst at placere den i en forlængerledning, hvor den kan side tæt på forbrugeren, eller forbrugeren direkte placeres i USB stikket.

  • 1
  • 1

Er der noget der skal lades med USB-strøm, så sikre enheden jo netop at spændingen ikke falder under USB-spec, ved at sænke den CC som enheder tager.

Jeg regner selv med snart at sætte noget rigtigt LK USB op i soveværelset - her vil den jo netop være meget tættere på brugeren/telefonen end hvis USB adapter sidder i en stikdåsen under sengen. Og så slipper man for at have noget hængende 12 cm ud fra væggen. (Fuga underlag, USB adapter, USB ledning).

  • 0
  • 0

Jeg regner selv med snart at sætte noget rigtigt LK USB op i soveværelset - her vil den jo netop være meget tættere på brugeren/telefonen end hvis USB adapter sidder i en stikdåsen under sengen. Og så slipper man for at have noget hængende 12 cm ud fra væggen. (Fuga underlag, USB adapter, USB ledning).

Personligt vil jeg nok vælge at vente på at de fås med USB Type-C stik og tilhørende power distribution profil. Så kan spændingen skrues på til 12V eller 20V når tingen i den anden ende tillader det og så er der en helt anden grad as mening i galskaben.

  • 4
  • 0

Er ikke elektronikingeniør og undrer mig sandsynligvis af uvidenhed, men der findes jo et kæmpe udvalg af LED-pærer med standardfatninger, E27, E14, GU10 osv, som alle har indbygget konverter, og hvor der ikke er nogen "stor klodset strømforsyning"...og der findes også lamper hvor LED er integreret i designet, så lyskilden ikke kan skiftes, ...så hvad er det man vil opnå?

  • 5
  • 0

Skrivefejl?

Nej.

Fidusen ved en ringstruktur er, at det er muligt at sende strøm ind fra to sider uden at overbelaste kablet. Desuden reduceres DC modstanden, idet der faktisk kommer to kabler i parallel i worst-case punktet.

Tager man industrielle fladkabler som f.eks. Wago Winsta® IDC eller Wieland Gesis® NRG i 5 x 4 mm2 (kun 24 mm bredt) og bruger 2 ledere til plus, to til minus og den sidste til kommunikation, vil et ringnet af et sådant kabel faktisk svare til et 16 mm2 kabel bare med væsentlig bedre køling. I praksis kan man sagtens sende 40 A ind fra hver side af et sådant 8 mm2 kabel - specielt når det køler så godt som et fladkabel, så de 1500 W er faktisk ret konservativt sat.

  • 5
  • 1

1) Vi taler om en strømforsyning til en LED pære som er betydeligt anderledes end alle de andre strømforsyninger du har i hjemmet. Det er den, fordi din LED enten er slukket eller er tændt med en kendt konstant belastning og videre fordi kravene til hvor meget du skal rette strømmen ud er meget mere tilgivende. Prøv evt. at google: LED bulb power supply

Det eneste, der adskiller strømforsyningen i en LED pære fra andre strømforsyninger, er, at den skal give en konstant strøm og ikke en konstant spænding; hvilket sparer elektrolytkondensatorer på udgangen, men ikke på indgangen.

2) Du vil have et DC net på 20VDC. Så vi taler om forskellen mellem en linær switch mode og styring ifht ekstra kost for at kunne tage 220VAC istedet.

Ja, men den forskel er også stor. Det eneste, du behøver for at drive en LED pære direkte fra 20 V er 4-5 seriekoblede LED's og en simpel strømgenerator eller bare en modstand. Du har slet ikke behov for nogen strømforsyning. Hvad er iøvrigt en "lineær switch mode"? Enten er strømforsyningen vel lineær eller switch-mode.

Hvis man er under 48VDC er der ikke de samme certificerings krav til ens produkt, og så er det kun dem man køber strømforsyningen af, som skal have certificeret den. Hvis man derimod indbygger den ind i sin printer / etc. så har man problemerne.

Hvor har du det fra? Kravene i EMC direktivet er fuldstændig uafhængig af forsyningsspændingen. Hvis du endelig vil stille krav ud fra spænding og strøm er kravene til en såkaldt "Limited Power Source" maksimalt 8 A og 100 W - der er bl.a. derfor USB Power Delivery har valgt 20 V, 5 A som maksimum, og kravene til berøringssikkerhed er maksimalt 30 Vdc i normale omgivelser og 15 Vdc i vådrum.

  • 1
  • 0

På f.eks. standard 5x4 mm2 fladkabler i en ringstruktur, hvor 2+2 ledere bruges til forsyning, kan man komme op på omkring 1500 W pr. segment

Det er 75A ved 20V!!! Mener du det seriøst? Hurtigt check giver ca 40% tab (ved kobber ledning) hvis du bare skal 25m ud (uden ring). Hvad tænker du sådan en installation kommer til at koste i forhold til simpelt 1,5 mm2 230V installation der kan trække dobbelt effekt (meget mere end dobbelt effekt med det kæmpe tab i 20V installation)?

Det kan måske give mening at lave udtag med 20VDC hvor konverter sidder i udtag, men at skulle trække 20VDC 75A rundt i et helt hus kan jeg ikke se det smarte i.

  • 1
  • 1

Personligt vil jeg nok vælge at vente på at de fås med USB Type-C stik og tilhørende power distribution profil. Så kan spændingen skrues på til 12V eller 20V når tingen i den anden ende tillader det og så er der en helt anden grad as mening i galskaben.

USB Type-C er efter min mening galskab ud fra et strømforsyningssynspunkt. Bortset fra LED belysning og småmotorer er der intet udstyr, der bruger 12 V eller 20 V internt, så der skal alligevel sidde en switch-mode konverter i indgangen, som kan lave spændingen om til de typisk 0,9 V - 5 V, enheden kræver.

Alene det kredsløb, der ifølge USB Power Delivery skal bruges til at forhandle om spænding og strøm via den positive forsyningsledning, er væsentlig mere kompliceret end den strømforsyning og kræver også en spole, som skal være fysisk stor nok til ikke at gå i mætning ved maksimal strøm (op til 5 A).

USB Power Delivery specifikationen fylder over 500 sider og bare den del, der beskriver hvor hurtigt spænding og strøm må stige, er, så vidt jeg husker, på ikke mindre end 67 sider! Man kan kun ryste på hovedet; men alt i PC-verdenen er jo opbygget ud fra præmisen: "Hvorfor gøre noget simpelt og effektivt, hvis det kan gøres klodset og kompliceret?"

  • 2
  • 2

Kan sikkert være fint til rigtigt mange ting, men:

Det er etablering af en ny standard = (stort set) umuligt - specielt set i lyset af, at det absolutte hovedmarked for LED netop er udskiftning af eksisterende 230 (110) volts installationer.

http://imgs.xkcd.com/comics/standards.png ;o))

Jeg er selv i gang med en løbende udskiftning til LED overalt - selv om jeg virkelig ville, har jeg ikke mulighed for at etablere et distribueret lavvoltsanlæg i mit hus - og jeg tror, det er en situation, de fleste står i. Så en evt (lidt) højere pris på lyskilde med indbygget 230 VAC forsyning er ikke bare den foretrukne, men også den eneste mulighed for mig.

Sommetider må teknisk bedre løsninger vige for virkeligheden ;o)

mvh Flemming

  • 5
  • 0

Det er jo netop ikke uden ring. Hvad med at læse, hvad jeg skriver, inden du farer til tasterne?

Kære Carsten. Nu tog jeg en kort strækning som eksempel, men når du ikke vil tage et eksempel med tab over 25m kan du så komme med dine beregninger over tab i sådan en typisk længde ring man vil have i et hus hvis der løber 75A fra strømforsyningen. Hvad er der typisk af spænding på stik længst væk fra strømforsyningen ved en belastning på 75A? Jeg kunne godt komme med bud på længde af ring og antal af stik, men jeg ved du vil sige det er en helt urealistisk og tåbelig længde og antal stik jeg regner med så vil gerne høre dine bud.

  • 0
  • 0

Kollgaer, jeg er overvældet over de gode og kvalificerede kommentarer og indsigter I som praktiserende ingeniører har, inden for feltet af integrerede strømforsyninger. En samlet flok af forskende ingeniører på DTU har beskæftiget sig med emnet i de sidste godt 6 år. På deres vejende tør jeg at give en kort sammenfatning over, hvad der er i sket i verden vedrørende formindskelse af strømforsyninger. Først og fremmest vil jeg lede jeres opmærksomhed til en international workshop, der hedder PwrSOC (står for power system on chip) og den nyeste udgave findes her: http://pwrsocevents.com. PwrSOC har fundet sted i Cork (Irland) i 2008 og 2010 og er barnet af Prof. Cian O Mathuna (fra University College of Cork, Tyndall: http://research.ucc.ie/profiles/E026/ciano...). Hans gruppe har i knap 20 år arbejdet med chip-integrerede spoler og især at få magnetiske materialer processeret sammen med koberlagene i en chip. 2012 flyttede PwrSOC til San Francisco (drevet af Prof. Seth Sanders, den amerikanske driver af switched-cap løsninger: https://www2.eecs.berkeley.edu/Faculty/Hom...). Den europæiske switched-capacitor bevægelse står Prof. Michiel Steyart (http://www.esat.kuleuven.be/micas/index.ph...) og hans gruppe for. I 2014 lagde PwrSOC vejen forbi Boston, hvor Prof. Dave Perreault fra MIT (http://www.rle.mit.edu/per/) har drevet Very High Frequency (VHF: 30 MHz til 300 MHz) strømforsyninger i godt et årti. Sidste år, i 2016 kom PwrSOC til Madrid (http://www.cei.upm.es/people/faculty/jose-...) som havde kombinerert en del af det klassiske chip-design med den klassiske effektelektronik. I 2018 tager PwrSOC til Taiwan, hvor TSMC har lavet en process sammen med Ferric (http://www.ferricsemi.com), der for første gang gøre det muligt at postprocessere magnetiske materialer i top-metal-lag ovenpå en standard CMOS-process. Lidt mere om teknikken: de integrerede spoler vi ser i dag (fra Tyndall, Ferric, DTU (http://www.danchip.dtu.dk/english/Research...)) er i omkring 10 til 100 nH står og kan klare omkring 1 A (bare for at give jer en dekade). På den kondensator-side er en virksomhed i Frankrig verdensførend: det er ipdia (http://www.ipdia.com) med 500 nF / mm2 (og en par millimeter store dies). På DTU har vi fokuseret en del på offline, dvs. 230 V applikationer, fordi lavspændingsområde inden for integrerede strømforsyninger er godt dækket med såkaldte PoL (point-of-load) strømforsyninger. Det er for eksempel dem, der leverer 1 V til kernen i en Intel processor. Vi kan stadig godt se et markedet for applikationer, der er forsynet fre lysnettet, i det kraftværkerne helst vil sende energien igennem landet på en så høj som muligt spænding. Det er nemmere at isolere to ledere fra hinanden, for eksempel bare med luft, dvs. afstand mellem kablerne på strømmaster, end det er at bringe modstanden nede med mere kobber, for at tillade højre strømme. Udover DC-modstanden spiller skin-effekt og proximity effekt en stor rolle i disse betragtninger. I de fleste nuværende bygninger er der kun et ledningsnet installeret, der dur til 230 V lysnettet, som så kan variere i forskellige dele af verden. Og ja, det ville være dejligt at få spændingerne frem til forbrugeren på et helt lavere niveau. Det rykker bare den forsyning længere op i forsyningskæden, for. eks. inde i elskabet. Når markedet er klar til det, ligger vi gerne inde med et projekt, der klarer udfordringer i dette miljø. Men indtil det sker, må vi forholde os til det, hvad markedet har brug for nu. Og her står de fleste helt klar stadig på den nuværende lysnet side. De belysninger, vi kigger på i det her projektet har en del mere effekt end en standard forbruger pære (der ville typisk ligge omkring 5 W til 10 W). Her kigger vi på professionelle belysningsløsninger der også kræver power factor correction (som f.x. ikke bliver overholdt, når man bare sætter en del LEDer i serie, for at nå op til netspænding). EMC er også en vigtig aspekt. Her bringer vi erfaringer fra vores tidligere bestræbelser i VHF forsyningsområdet inde i billede (se f.x. http://orbit.dtu.dk/en/publications/emc-in...). NPC er en meget succesfuld start-up virksomhed fra DTU Elektro. Det er bl.a. en flok tidligere forskere fra DTU, der kunne se de økonomiske muligheder fra de resultater, der blev opnået på DTU Elektro. Sammen med NPC har vi også allerde gang i andre projekter, hvor vi netop kigger på USB-emnet, I har diskuteret i denne tråd: http://energiforskning.dk/en/node/7997. Helt specifikke for det LEDLUM projekt, som der er skrevet over i artiklen ovenpå, forudser vi ikke en PwrSOC løsning (hvor spoler, kondensatorer og effekthalvledere, dvs. transistorer) er integreret på sammen chip. Vi regner med at arbejde med det, der kaldes PSIP (Power System in Package), dvs. en løsning hvor de tre elementer bliver forbundet via copackaging på et substrat. Dermed kan man få adgang til verdens bedste integrerede spoler, kondenstorer og transistorer og samle dem uden de stor besvær igennem elektrisk irriterende forbindelser (bond wires, leadframes, osv.). Jeg håber det gav jer lidt dybere indblik i hvad vi foretager os i det her projekt. I skal være velkommen til at poste spørgsmål her, eller kontakte mig direkte: http://www.dtu.dk/service/telefonbog/perso...

  • 6
  • 0

Det kan måske give mening at lave udtag med 20VDC hvor konverter sidder i udtag, men at skulle trække 20VDC 75A rundt i et helt hus kan jeg ikke se det smarte i.

Tag f.eks. ovenlysvinduer. Velux bruger, sidst jeg undersøgte sagen, én strømforsyning til hvert eneste vindue, og strømforsyningerne kan vel at mærke ikke kan tåle at sidde ude på loftet. I vores alrum, hvor vi har 2 ovenlysvinduer, ville det kræve omkring 15 m kabel fra hvert vindue ud til bryggers eller værksted, som er de eneste steder, disse strømforsyninger ville kunne anbringes uden at skæmme (store, hvide bokse). Samtidig bruger strømforsyningerne en ikke ubetydelig mængde standby-strøm, selv om det er meget sjældent, at vinduerne betjenes. Da vi monterede vinduerne for omkring 11 år siden, kostede en motorenhed med strømforsyning 3500 kr. pr. vindue! Med er 20 V net med kommunikation kunne man bare forbinde motorenheden til et ringkabel på loftet, og Velux bruget i forvejen 18-V motorer.

Det er muligt, at du ikke kan se idéen (og det kan Velux iøvrigt heller ikke); men det kan jeg.

Det er meget vigtigt at huske, at et 20-V net selvfølgelig ikke skal bruges til at drive meget strømforbrugende enheder; men det er et enkeltfaset 230 V net iøvrigt heller ikke egnet til. Induktionskomfuret kan du ikke bare koble til en stikkontakt. 20-V nettet skal erstatte de talrige lade- og konverterbokse i ofte meget tvivlsom kineserkvalitet til alverdens udstyr og skal strømforsyne de enheder, som ellers typisk ville være batteridrevet i et smart-house som f.eks. alarmsensorer, temperatur-, CO2-, vind-, regn- og fugtighedsmålere, radiatortermostater, energistyring, adgangskontrol etc. Typisk vil strømforbruget være meget lavt om natten, og her vil det være særdeles hensigtsmæssigt at bruge batteriforsyning, så der ikke behøver at køre nogen switch-mode forsyninger med deraf følgende tab og akustisk støj.

Selv køleskab og dybfryser kan man overveje at koble på et DC net. Et AAA mærket køleskab plus en AAA mærket dybfryser bruger tilsammen under 35 W i gennemsnit. Her kan jeg også se idéen med at drive det hele fra et 20 V net med batteri backup og ladning fra solceller, så man ikke risikerer at komme hjem til et hus, hvor HFI relæet er koblet ud, så alt et optøet. Det er også meget nemmere og billigere at lave en variabel frekvens konverter til kompressoren fra 20 Vdc end at skulle ensrette og udglatte et enkeltfaset 230 V net og lave power factor correction.

Har du alarmovervågning, har du iøvrigt samme problem med HFI relæet på et traditionelt 230 V system.

  • 5
  • 0

Det er meget fint, at man har en drøm om at indrette strømforsyningsnettet i huse på en anden måde. Men hvad har det egenligt med artiklen at gøre? Det er fuldstændig utopi at tro, at bare en brøkdel af bygningsmassen vil overgå til dette forsyningsnet i en overskuelig fremtid. Man kan måske indføre det i nybyg, men det vil være utrolig omkostningsfuldt at implementere det i eksisterende boliger, hvorfor det vil gå meget langsomt. Så lige meget hvad, vil der være brug for traditionelle strømforsyninger i mange mange år frem.

Derfor er det da fantastisk, at der er nogen som forsker i, hvordan man kan forbedre de eksisterende strømforsyninger. Som vil gøre dem billigere, mere stablie og mindre. Ja, selvfølgelig er der udfordringer, og ja, måske er det ikke den optimale måde at distribuere strøm i en bolig på, men man er nu engang nødt til at se i øjnene, at vi lever i en virkelighed, hvor det er 230V~, som er tilgængelig i boligerne.

  • 1
  • 1

Jeg er selv i gang med en løbende udskiftning til LED overalt - selv om jeg virkelig ville, har jeg ikke mulighed for at etablere et distribueret lavvoltsanlæg i mit hus - og jeg tror, det er en situation, de fleste står i. Så en evt (lidt) højere pris på lyskilde med indbygget 230 VAC forsyning er ikke bare den foretrukne, men også den eneste mulighed for mig.

Sommetider må teknisk bedre løsninger vige for virkeligheden ;o)

Rigtigt, og jeg ser heller ikke et DC net som en realistisk mulighed i eksisterende huse. Ligesom IHC og de fleste andre smart-house løsninger er det noget, der helst skal installeres og integreres fra starten. Det gælder iøvrigt også solpaneler, hvis de ikke skal ende som en forfærdelig øjebæ på taget.

Man kan idag købe 230 V LED pærer på 400 lumen til 22 kr. pr stk. hos f.eks. Ikea. Det kan ikke gøres ret meget billigere - selv ved 20 V. Et lavspændingsnet til belysning kommer først til sin ret, hvis man vil udnytte integreret lysdæmpning (ingen ekstern dæmper), farvestyring, multikorrespondancetænding, sluk-alt og andre smart-house features, er bange for billig kineserkvalitet koblet til høje spændinger eller vil lave lamper, hvor lyskilden er integreret og ikke kan skiftes og derfor skal holde i hele lampens levetid.

Hvis det kun var aht. belysning, ville et lavvolt DC net næppe komme på tale; men prøv lige at se under dit eget skrivebord hvilket rod og kaos der formodentlig allerede er af diverse lade- og forsyningsbokse med tilhørende stikkontaktdåser, og det bliver kun værre i fremtiden. Min PC-skærm kobler ud kortvarigt, hver gang lysstofrøret i køkkenet tændes - formodentlig fordi transienten får strømforsyningen til at koble ud, og samme problem har vi p.t. i det lokale supermarked, hvor min gamle Safe-stab transformator regulerer spændingen til kasseterminalen. Uden den er der også en strømforsyning, der ikke kan lide transienter (jeg prøver i øjeblikket at finde frem til hvilken), så kasseapparatet kobler ud engang imellem. Sikke noget skrammel. Det er på tide at rydde op og få indført industrikvalitet.

  • 3
  • 0

Det er meget fint, at man har en drøm om at indrette strømforsyningsnettet i huse på en anden måde. Men hvad har det egenligt med artiklen at gøre?

Temmelig meget, synes jeg. Det drejer som hvorvidt DC konvertering skal sidde i en forældet pæresokkel (E27/E14) eller generelt sidde i enten stikkontakten eller i målerskabet. Den samme konverter kan sidde alle steder, så DTU-folkene har fast arbejde.

Men det er visionsløst at fokuserer på en gammel pærestandard når DC kan bruges til alt muligt andet fornuftigt.

  • 4
  • 0

Det drejer som hvorvidt DC konvertering skal sidde i en forældet pæresokkel (E27/E14)

Der findes altså også GU10, som er lidt mere tidssvarende -væsentligt mindre.;o)

Og selve fatningen / lampen har jo intet med Carstens 20 volts net at gøre - i en eksisterende 230 volt er det noget nemmere at udskifte lamper / fatninger, end det er at skifte kabelnettet.

Så mon ikke der løbende vil komme endnu mindre 230 volt fatninger til LED lys?

mvh Flemming

  • 1
  • 1

Og ja, det ville være dejligt at få spændingerne frem til forbrugeren på et helt lavere niveau.

Her tror jeg, at du misforstår mig. Jeg vil absolut ikke trække f.eks. 20 V frem til forbrugeren. Det skal genereres lokalt i den enkelte husstand ved en kombination af batterier, traditionelle ladere og solceller. Ellers bliver tabene aldeles uoverskuelige.

Med hensyn til VHF strømforsyningerne er jeg nervøs for to ting:

  • Prisen. At integrere verdens mest avancerede spoler og kondensatorer på op til 0,5 uF (!) på en chip kræver en yderst avanceret halvlederteknologi, så jeg tvivler på, at prisen kan konkurrere med en traditionel løsning. Når en LED pære på 400 lumen idag kan sælges for 22 kr., er der altså ikke meget at gøre med i produktionspris.

  • VHF og UHF støj. Der har tidligere været beskrevet VHF projekter her på ing.dk, hvor man bl.a. havde fuldstændig åbne luftspoler. Den slags kan næsten med garanti ikke overholde EMC direktivet, så der er behov for en ganske effektiv afskærmning.

Det, der sætter størrelsen af en LED lampe, er kun delvist størrelsen af strømforsyningen. En meget stor del går til køleplade til LED'erne, og over 400-600 lumen er det den dominerende del, så selv om du kunne reducere størrelsen af strømforsyningen til 0, gør du ikke lampen nævneværdigt mindre, med mindre du kan integrere lyskilden i selve lampen som f.eks. en sandwich af en aluminiumsplade til køling og en glasplade.

Hvordan vil du iøvrigt ensrette og filtrere 50 Hz? Selv om du kan integrere op til 0,5 uF i kredsen, rækker det ikke langt, og skal man ud i elektrolytkondensatorer eller selv polypropylen, nedsættes levetiden betydeligt. Så kan man selvfølgelig lade lyskilden bestå af en række LED, der kobles ind i takt med sinuskurvens spænding; men den slags strømforsyningsfrie IC løsninger findes allerede, og da der ikke sker nogen (VHF) switching, kan det ikke være det, du tænker på.

  • 1
  • 0

Jeps, enig: de steder, hvor energi kan genereres lokalt, f.x. energi høst, er det smartere at bruge det (på et passende spændingsniveau), i stedet for at starte med en spænding, der er alt for højt (230 V~). Andre steder, hvor markedet ikke er klar til det endnu, og dem er der stadig mange af i de kommende par år, må man leve med 230 V~. Ja, VHF og UHF støj genereres. På den ene måde (ledningsbåren) er den forholdsvist nemt at håndtere: den kræver ganske høj knæk-frekvenser i EMC filteret, som så svarer til små komponenter (som f.x. ferritperler og keramiske kondensatorer). På den anden side havde vi gode resultater med netop det, du forslår: fornuftig afskærmning som man kender det fra f.x. tuner-verden. Vedr. energilagring i den tid, hvor netspænding er for lav: ja, de 50 Hz i rimer ikke på småt. Her ville DC være rigtig dejligt at arbejde med. Også med hensyn til power factor correction (skal så ikke bruges længere). Det er netop noget, vi skal til at arbejde med i det her projekt. Vi har dog mere end 0,5 uF til rådighed. Det er 500 nF/mm2, men vi kan sagtens bruge flere mm2. Og her kommer du inde på prisen: chip-teknologier har tidligere vist til at være superbillige, når de først bliver produceret i mere end flere millioner styk per år. Det er også noget, som sker her for de passive. Især ipdias kondensatorer er allerede i høj-volume produktion med ganske fornuftige egenskaber (temperatur- og spændingsstabilitet, lav ESR og ESL, dermed høj egenresonansfrekvenser) sammenlignet med de konventionelle løsninger (elektrolyt, film, keramisk). I det hele taget kan vi se at prisen på de komponenter, der bruger kun lidt fysisk materiale, dvs. er småt og chip-integreret, er væsentlig mindre end deres diskrete modparter (magnetiske kerner, viklingstråd, plastikholdere (bobbins), elektrolyter osv.). Desuden er levetiden af silicium højere end dem af elektrolyter (også el. især når man sammenligner med temperaturafhængighed). Så vi tror på at det samlede billede kan blive billigere. Igen: det her projekt har ikke noget med en forbruger-pære (IKEA, osv.) at gøre. Det handler om professionel lighting, så man skal ved sammenligne æbler med æbler; ikke med IKEA-pærer! ;-)

  • 1
  • 0

Jeps, enig: de steder, hvor energi kan genereres lokalt, f.x. energi høst, er det smartere at bruge det (på et passende spændingsniveau), i stedet for at starte med en spænding, der er alt for højt (230 V~).

Jeg snakker ikke om energihøst med mindre, du regner flere kvadratmeter solpaneler ind under det. I de fleste tilfælde og specielt om vinteren vil ladningen af batterierne foregå fra en almindelig 230 Vac til DC converter. Fidusen ved at sætte den centralt er så, at man for det første kan drive den fra alle 3 faser, hvorved man sparer et kæmpe kondensatorbatteri i indgangen og dermed får reduceret størrelsen til omkring det halve. Desuden kan forsyningen være i en ordentlig industrikvalitet og anbragt et sted, hvor en evt. brand ikke kan sprede sig til hele huset. Jeg har set en hel masse småkonvertere samlet i en fletspand med en pude over, så de ikke kunne ses - og det i et stråtækt hus!

Vi har dog mere end 0,5 uF til rådighed. Det er 500 nF/mm2, men vi kan sagtens bruge flere mm2.

Ja, men du skal også meget højere op. V = T x I / C, så hvis du vi trække en (standard) LED strøm på bare 350 mA i ca. 10 mS (én halvperiode), bliver spændingsfaldet 7000 V ved en kapacitet på 0,5 uF! Du skal altså op på et chipareal på omkring 100 mm2, hvis spændingsfaldet skal begrænses til 70 V, og så kommer chippen i din særdeles avancerede IC teknologi nok til at koste det samme som en CPU chip til en PC! Det er netop for at undgå 50 Hz problemet i hver eneste enhed at jeg foreslår et DC net. Enkeltfaset vekselstrøm er noget møg til dagens teknologi incl. vaskemaskiner etc. som bruger variabel frekvens konvertere. Så er det bedre i Norge, hvor man har alle 3 faser til rådighed i stikkontakterne, men ingen 0 og 230 V (i stedet for 400 V) mellem faserne. Så kan man 6-puls ensrette og klare sig med en væsentlig simplere PFC, som det gøres i industristrømforsyninger.

Igen: det her projekt har ikke noget med en forbruger-pære (IKEA, osv.) at gøre. Det handler om professionel lighting, så man skal ved sammenligne æbler med æbler; ikke med IKEA-pærer! ;-)

Er det ikke netop IKEA etc., du er oppe imod, når du ikke tilbyder nogen smart-house features og ikke kan komme op i effekter på mere end nogle få Watt?

Jeg kan se en idé i at reducere størrelsen til f.eks. belysning i butikker og lignende, hvor konverteren ofte er en stor, klodset kasse på siden af lampen; men kan din enkeltchip løsning så levere effekt nok? Den slags lamper ligger vel på 20 W og opefter.

  • 1
  • 0

Jeg snakker ikke om energihøst med mindre, du regner flere kvadratmeter solpaneler ind under det.

OK, så det er bare en definitionssag, hvad man betgener som energihøst. For mig er det alle ikke net-tilsluttede energikilder (isolerede vindmølleløsninger, solceller, der ikke leverer energi til nettet og hele vejen nede til de små energihapser fra vibrationsenergihøst).

Dine beregninger dækker sig vældig godt med vores. Og vi ser det som sportslig udfordring.

Ja, det er ganske korrekt at vi snakker om mere 20 W. Jo mindre effekten bliver, jo sværer bliver det, at opnå en fornuftig effekttæthed, fordi lige pludselig begynder selv strømforbrug fra kontrollerdelen til at have stor betydning for effektivitet og energitæthed. Energitætheder vi har set fra lignende applikationer ligger omkring 1 W/cm3 (produkter, der er på markedet i høj volume, effekten i dekaden mellem 10 W og 100 W). Vi skylder efter 4 W/cm3 i det her projekt.

Bemærk: den enkeltchip løsning, du referer til, er netop det, der er fremtiden mål, men den findes ikke endnu. Ellers vil det jo ikke være en forskningsprojekt! Målene er ambitiøse, men realistiske i vores øjne.

Jeg argumenterer på ingen måde imod dit forslag om et DC net. Det er noget, jeg gerne ville forholde mig til, når/hvis den bliver realitet. Håber du kan drive den videre. Det gøre tingene nemmere i mange applikationer udover der, der bliver snakket om i den her tråd.

  • 0
  • 0

Njha, ikke enig. Jeg vil hellere betale måske 2 kr mere for min pære, for at den kan virke på det normale net, fremfor at skulle have 2 spændinger i huset...

Karsten tænker fremad, han sidder ikke i sadlen og kikker bagud.

Verden udvikler sig, og derfor er et 20V net med kommunikation over kablerne den helt rigtige ide til laveffektudstyr, så som belysning - omvendt så bruger vi ikke 110V DC mere til kraftudstyr, da DC er ret uhensigtmæssig ved højere spændinger.

Ved at overgå til et net som Karsten beskriver kan installation gøre voldsomt meget simplere, da der dybest set kun er behov for kraftudtag i køkken og bryggers, plus ganske få i resten af huset til f.eks. støvsuger - alt andet kan køre over den umådeligt simple installation Karsten beskriver.

Men det er selvfølgelig en situation den i midten af forrige århundrede solidt forankrede installatørbranche vil begræde, og LK-monopol-Nes vil bekæmpe.

  • 3
  • 0

Bemærk: den enkeltchip løsning, du referer til, er netop det, der er fremtiden mål, men den findes ikke endnu. Ellers vil det jo ikke være en forskningsprojekt! Målene er ambitiøse, men realistiske i vores øjne.

Hvis I vil have det hele i én IC, kunne I jo overveje at acceptere, at I ikke kan skaffe kapacitet nok til en traditionel inputfiltrering, uden at chippen bliver urealistisk stor og dermed dyr, og så drive LED'erne fra en dobbeltensretter vha. et "constant-on-time" princip, som f.eks. Texas Instruments også benytter - se http://www.ti.com/lit/ds/slus989b/slus989b... og http://www.ti.com/lit/ug/sluu478/sluu478.pdf .

  • 0
  • 0

omvendt så bruger vi ikke 110V DC mere til kraftudstyr, da DC er ret uhensigtmæssig ved højere spændinger.

Ja, mon ikke - se https://www.youtube.com/watch?v=Zez2r1RPpWY .

20 V er mit bud på en fornuftig spænding til et lavvoltnet, da det foruden at passe perfekt med USB Power Delivery bl.a. er den højeste spænding, hvor lysbuerisikoen ved store strømme er til at overse. Kommer man bare op på 28 V, som er ladespændingen ved 24-V batterier, kan man trække lysbuer på op til 10 mm ved strømme over 40 A. Ved 21 V (ladespænding ved 18-V batterier) kommer man ikke over ca. 0,5 mm, så en krybeafstand på bare 1 mm er nok til at slukke en lysbue, som f.eks. er startet af tin-whiskers ved blyfri lodning. Annex E side 193 i Max-i specifikationen ( http://max-i.org/specification.pdf ) refererer en del gode studier af lysbuedannelse fra bl.a. TÜV og NASA, og jeg har også selv foretaget nogle studier op til 30 A.

  • 0
  • 0

Som Jesper Hansen tidl beskrev i sin undren, da der i flere år har været mange filamentpærer på markedet i wattager fra 2-8 watt, E-27/14 hvor den indbyggede strømforsyning består af et par simple komponenter på størrelse med en lakridspastil. Køleribber til strømforsyning og LED-filamenterne er der heller ikke brug for....

Omdrejningspunktet i overskriften er jo en strømforsyning til indbygning i en LED-pære på størrelse med en lakridspastel, hvilket altså findes, og den med store klodsede strømforsyninger - øh, er det for 6-8 år siden eller mere der menes?

Nu kan de udmærkede og ganske billige filamentpærer ikke bruges til alt, men ganske meget, og hvorfor debatten igen igen skal handle om strømkrævende lavvolt-net i ekstra installationer har jeg svært ved at forstå. Uanset 20, 24 el. 48volt skal der vel igen sidde en DC-DC konverter i pæren?

Endelig er der det dyre og resourceknappe kobber som så også hører med i debatten ved lavvolt-installationer.. Mens de fleste husstande i Danmark er fint tilfredse med 3x16A ved 400volt til hele hytten, ser det jo anderledes ud på den anden side af Atlanten, hvor der typisk er 3x80-100A indlagt, med dertilhørende kraftige kabler. Her rækker et 5x1,5kv. installationskabel ikke langt, men kabler med 6,8 og 10kv. Sikke noget kobbersvineri :-(

.

  • 1
  • 1

I artiklen staar der: "De nye mikroskopiske strømforsyninger giver helt nye designmuligheder, fordi man slipper af med den store klodsede strømforsyning. Således forventer han, at strømforsyningen kan bygges ind i selve LED-lampen og dermed give helt nye muligheder især for designerlamper:"

Hvis jeg skulle designe en lampe, vil jeg foretraekke en lampe der forsynes med lavspanding. For mange aar siden de foerste lamper med 12V halogen lyspaerer kom frem kunne designerne lave noget med tynde ledninger, og hvor der ikke var problemer med beroeringssikkerhed, har en lampe hvor selve metalstellet er forbundet til den ene pol i stroemforsyningen og den anden er foert frem som en tynd leder inde i metalroeret. Med de sidste lamper jeg har set med LED som lyskilde har designerne ogsaa nydt godt af at de ikke skulle overholde krav til beroeringssikkerhed - se selv hos IKEA :-) Alene paa grund af beroeringssikkerheden ved designer lamper er lavspaending at foretraekke, og at faa lavspaendingen fra et 20V stik i vaeggen er bedre end at faa den fra en stoejende switch mode stroemforsyning ved hver lampe.

Problemet er at det aabentbart ikke er til designer lamper stroemforsyningen skal laves for Arnold Knott skriver: "Igen: det her projekt har ikke noget med en forbruger-pære (IKEA, osv.) at gøre. Det handler om professionel lighting, så man skal ved sammenligne æbler med æbler; ikke med IKEA-pærer! ;-)"

Har professionelle lamper brug for en ny stroemforsyning paa stoerrelse af en lakridspastil (Delfol eller piratos ) ?

Er projektet noget der er vaerd de 30 millioner kr af skatteydernes penge.

  • 3
  • 1

Uanset 20, 24 el. 48volt skal der vel igen sidde en DC-DC konverter i pæren?

Nej. Der er kun behov for en seriekobling af et passende antal LED (ca. 3 V pr. stk.) og en strømgenerator eller bare en modstand. Ved 20 V er 4-5 LED passende.

En filament LED består af et meget stort antal LED's i serie - se http://www.ledinside.com/knowledge/2015/2/... . Nogle har f.eks. 112 stk. og drives direkte fra ensrettet 230 Vac, så de reelt set kun giver maksimalt lys ved spændingens toppunkt og altså blinker med 100 Hz. Filament LED's har ingen køleplade, så effekten er meget begrænset, og de er derfor ikke egnet til f.eks. butiksbelysning bortset fra dekoration.

  • 3
  • 0

Nej. Der er kun behov for en seriekobling af et passende antal LED (ca. 3 V pr. stk.) og en strømgenerator eller bare en modstand. Ved 20 V er 4-5 LED passende.

Du vil sandsynligvis ikke kunne garantere en spænding på præcis 20V - i hvert fald ikke, hvis forsyningen skal laves med et ledningsnet uden en strømforsyning. Hvordan vil du regulere lysstyrke og strømmen i pæren?

Mange laptop's anvender en strømforsyning på ca. 20V. Er meningen, at disse også skal kunne sluttes til stikket?

  • 0
  • 1

Allerede i dag, fylder forsyningen til en standard LED pære ikke mere end, at den kan være (og er) mellem soklen og lysdioderne i en LED sparepære. Den fylder måske 1,5 cm3

  • 0
  • 0

Om det er USB ledninger eller netledninger gør vel ikke den store forskel, i hvor bøvlede de er. Her i huset er der i forvejen fyldt op med stiklister, eller skulle der være stikkontakter over alt. Som du skriver kunne der selvfølgelig være en skinne med mange USB udtag, men de skal da så kunne levere en stor strøm (op til 2A hver), og effekten er jo begrænset grundet den lave spænding.

  • 0
  • 0

Ja, stikket til min Galaxy S6 smeltede, grundet de 2A ladestrøm. Heldigvis holdte ladefatningen i telefonen lige til det, men den er jo blevet opvarmet noget. Telefonen døede dog, da skærmen revnede under opladning, grundet et opbulnet batteri. Men det er en anden historie.

  • 0
  • 0

Både og. For at få kraftig lysstyrke, uden at brænde dioderne af, skal der noget pulse vidde modulation til, så man i korte pulser kører med meget stor strøm i en frekvens man ikke kan se med det blotte øje. Selv mange billige cykellygter gør det samme, både grundet styrke og batteritid. Mål det med et oscilloscope.

  • 0
  • 0

men alt i PC-verdenen er jo opbygget ud fra præmisen: "Hvorfor gøre noget simpelt og effektivt, hvis det kan gøres klodset og kompliceret?"

Ja. Der er stort set mikrocontrollere i al udstyr i dag, i stedet for at lave et stykke godt hardware, som bare kan det det skal kunne. F.eks. på fjernsyn. Det var hurtigere at skifte mellem 8 kanaler (jeg bruger ikke alle de øvrige) på et gammelt Tandberg fjernsyn fra 1976 med touch-taster. Jeg sad i teleskop-antenne rækkevidde til tasterne, hvor de lige kunne berøres, og der blev skiftet kanal med det samme, da signalet ikke var digitalt. Lydstyrke m.m. var også bare at skubbe til et skydepotentiometer, ikke noget med at holde knappen på fjernbetjeningen nede et halvt minut. Opstartstiden på nye fjernsyn er også lige så lang, som først i 70erne, hvor fjernsynene var rørbestykkede. OK, meget er blevet bedre i dag, men ikke alt.

  • 2
  • 1

Man kan allerede få Philips LED pære med 3-trins lysdæmpning, blot ved at tænde og slukke flere gange på den almindelige lyskontakt til lampen. Den husker den seneste indstilling, og skiftet kun styrke, når man slukker og tænder lige efter hinanden, blot med et halvt sekunds sluk. Det er bare at skrue den i E27 fatningen. Kostede en 100-Kr. i Kvickly her lidt før jul.

  • 0
  • 0

Du vil sandsynligvis ikke kunne garantere en spænding på præcis 20V - i hvert fald ikke, hvis forsyningen skal laves med et ledningsnet uden en strømforsyning. Hvordan vil du regulere lysstyrke og strømmen i pæren?

I sin simpleste form ved en simpel strømgenerator, som ikke behøver mere end 1-2 transistorer og et par modstande og iøvrigt allerede findes som IC. I en lidt mere kompliceret form, kan man koble en LED ud ved lave spændinger - se Afsnit D.3.1 side 182 i Max-i specifikationen http://max-i.org/specification.pdf .

Man kan vælge to stategier til et lavvolt net:

  • En fast spænding på f.eks. 20 V +/-5% iht. USB Power Delivery. Problemet med den løsning er, at selv ved lave belastninger skal man have en strømforsyning, der spontant kan levere over 100 W (Limited Power Source), til at køre i døgndrift. Det giver tab og som regel også akustisk støj, da den vil starte og stoppe hele tiden. Hvis man vil nøjes med én strømforsyning, kan man oven i købet risikere at skulle have en strømforsyning på omkring 1 kW kørende selv ved stort set 0 belastning.

  • Man kan drive det hele via en 18-V akkumulator. Derved får man stort set ingen tab ved lave belastninger, og man kan spontant klare maksimal belastning. Samtidig får man en suveræn transientbeskyttelse pga. akkumulatorens meget lille indre modstand og meget store kapacitet i størrelsesordenen 1F pr. 100 Wh. Ulempen ved den løsning er, at spændingen kan variere fra ca. 21 V ved ladning og ned til ca. 15 V, hvilket belastningerne så skal kunne acceptere. For at sikre, at spændingen aldrig kommer under 15 V noget sted i nettet, kan man specificere, at det maksimale spændingsfald f.eks. maksimalt må være 3 V. Strømforsyningen kan nu ud fra strømmen i forhold til maksimalstrømmen beregne, om de 15 V muligvis underskrides. Hvis f.eks. strømmen er 1/3 af maksimalstrømmen (maksimalt 1 V spændingsfald), må den starte laderen, hvis spændingen kommer under 16 V. Ved maksimalstrøm skal laderen startes allerede ved 18 V.

Jeg overvejer dog stadig hvilket princip, der er det bedste, selv om jeg hælder mest til det sidste. Alle kommentarer og forslag modtages meget gerne!

Mange laptop's anvender en strømforsyning på ca. 20V. Er meningen, at disse også skal kunne sluttes til stikket?

Ja, i højeste grad. USB organisationen valgte netop 20 V, fordi de kunne konstatere, at stort set alle laptops anvender en strømforsyning på 18,5-20 V.

Ladespændingen på 4 Li-ion batterier i f.eks. en laptop er ca. 17 V. Hvis der ikke køres fra batteri, eller der lades, vil den nominelle spænding være 20-21 V, så selv med 3 V spændingsfald, er der nok til ladning. Under ren batteridrift er man i den situation, at 5 Li-ion celler (eller 9 blyceller) skal lade 4 Li-ion celler. Det går fint, så længe der er strøm nok at tappe af; men når spændingen falder, reduceres ladningen gradvist, så akkumulatoren ikke tappes helt, og der stadig er strøm nok til at alarmsystemer incl. røgalarmer, adgangskontrol og lignende, som altid skal fungere.

  • 0
  • 0

Man kan allerede få Philips LED pære med 3-trins lysdæmpning, blot ved at tænde og slukke flere gange på den almindelige lyskontakt til lampen. Den husker den seneste indstilling, og skiftet kun styrke, når man slukker og tænder lige efter hinanden, blot med et halvt sekunds sluk. Det er bare at skrue den i E27 fatningen. Kostede en 100-Kr. i Kvickly her lidt før jul.

Med et 20 V net med kommunikation snakker vi skønsmæssigt omkring 50-70 kr. for en LED lampe med 5 farve system (RGBWaA eller RGBAaC), stort set trinløs lysdæmpning med 3. ordens smoothing filter og fuld gammakorrektion på hver farvekanal, natbelysning ved ét enkelt, langt tryk, synkroniseret korrespondancetænding til et vilkårligt antal kontakter, dagslysstyring, gruppestyring i op til 255 grupper og en hastighed svarende til professionel scenelys, så den vil kunne styres i realtid fra et TV og følge med til selv de hurtigste lynglimt.

  • 0
  • 0

Det er ikke nødvendigvis et problem, at have en switch-mode strømforsyning til at køre konstant. Det behøver ikke at bruge strøm. En switch-mode strømforsyning, kan godt have så lav standby strøm, at den kører på kapaciteten mellem ledningerne til en afbryder...

Det som jeg frygter mest ved switch-mode forsyningerne er dårlig sikkerhed.

Hvis man laver en fælles strømforsyning ved elmåleren, der skal levere DC ud, så kan anvendes alle 3 faser til at lave spændingen, og derved undgås lytter - der kan nøjes med keramiske kondensatorer. Det er både mere pålideligt, og mere sikkert.

Jeg mener dog at lavspændingsnet i husene, meget nemt kan føre til øget kobberforbrug, og fra et miljø/økologisk synspunkt er uønsket.

Jeg bruger selv et lavspændingsnet lokalt ved alle mine computere, så jeg ikke har så mange adaptere. Jeg ser helst, at alt udstyr kan køre på USB spændingen, så computeren indeholder adapterne. Det er - som jeg ser det - den mest effektive løsning. Til LED lamper, tror jeg på 220VAC er den rigtige løsning. En lille strømforsyning koster mindre end LED'erne, og fra et miljømæssigt synspunkt, tror jeg det er bedre, end en større mængde kobber.

  • 0
  • 0

Det er ikke nødvendigvis et problem, at have en switch-mode strømforsyning til at køre konstant. Det behøver ikke at bruge strøm. En switch-mode strømforsyning, kan godt have så lav standby strøm, at den kører på kapaciteten mellem ledningerne til en afbryder...

Til forsyning af et demosystem for Max-i i den oprindelige 12-14 V version har jeg en Phoenix Quint Power strømforsyning på 15 A - altså en professionel industriforsyning. Den hyler ved lav belastning, så jeg har måttet montere bleedermodstande, og den bruger også en del standby strøm. Det gør praktiske/realistiske strømforsyninger altså. Hvordan vil du switche strømme på måske 80-100 A uden at ofre energi på basis- eller gatedrive? Problemet med at køre småt med en stor forsyning er, at spolestøttelsen er dimensioneret efter den store strøm. Ved lav belastning kører den derfor med korte, meget kraftige pulser og lang pause. Det er ikke optimalt.

Hvis man laver en fælles strømforsyning ved elmåleren, der skal levere DC ud, så kan anvendes alle 3 faser til at lave spændingen, og derved undgås lytter - der kan nøjes med keramiske kondensatorer. Det er både mere pålideligt, og mere sikkert.

Tre faser reducerer behovet for indgangskapacitet; men hvis man ikke lader på et batteri, slipper man ikke for elektrolytkondensatorer på udgangen, hvilket nedsætter levetiden betydeligt - ikke mindst ved en boost konverter, hvor kondensatorerne skifter mellem at modtage strøm og aflevere strøm. Det er endnu en fordel ved batterimetoden.

Jeg ser helst, at alt udstyr kan køre på USB spændingen, så computeren indeholder adapterne. Det er - som jeg ser det - den mest effektive løsning. Til LED lamper, tror jeg på 220VAC er den rigtige løsning.

Hvis du med USB spændingen mener traditionel 5 V og 1-2 A, er jeg absolut ikke enig. Det rækker ikke til andet end det mest simple periferiudstyr og absolut ikke LED belysning. Hvorfor ikke drive alt laveffekt udstyr fra den samme spænding? 5 V, 9 V, 12 V, 20 V, 24 V, 230 Vac. Det er da skørt med så mange niveauer.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten