LED-Installationen mit nur 2 oder auch 5m LED-Band sind i.a.R. sehr einfach zu realisieren. Bei sehr großen Installationen, z.B. einer umlaufenden indirekten Beleuchtung in einem Raum, einer Fassaden-Beleuchtung oder anderen, größeren Projekten werden aber häufig deutlich mehr Meter an LED-Band verbaut. 20m, 30m und noch mehr sind hier keine Seltenheit.

Je nach Wahl des LED-Bandes kann man hier an die Leistungsgrenzen des Controllers oder ggf. auch des Netzteils stoßen.


INHALT:


Beispiel für eine große LED-Installation (20m)

Hier sind insgesamt 20m LED-Band mit einer Leistungsaufnahme von 8W/m verbaut. In Summe also 180W was geteilt durch die Betriebsspannung von 24V einer max. Stromstärke von 7,5 Ampere entspricht.

Der Controller ist für 8 Ampere ausgelegt, so dass er diese Installation gerade noch so stemmen kann. Da der Controller nur 1 Ausgang besitzt, wird dieser mit 2 x 5er-WAGO-Klemmen aufgeteilt, so dass alle 4 LED-Bänder angeschlossen werden können.

Das Netzteil ist mit 240 Watt (z.B. MEANWELL HLG-240) ausreichend stark dimensioniert.


Im 2. Beispiel verwenden wir nun ein LED-Band mit 22W/m anstatt nur 8W/m:

20m Umfang * 22W/m ergeben eine Gesamt-Leistungsaufnahme von 440W und eine Stromstärke von ca. 18,4 Ampere. Wir benötigen also zuerst ein deutlich stärkeres Netzteil (hier mit 480W, wie z.B. MEANWELL HLG-480) und auch der Controller mit 1 x 8A reicht bei weitem nicht mehr aus.

Man kann nun natürlich versuchen, direkt einen stärkeren Controller zu finden. Ist dieser aber nicht verfügbar oder hat man den kleinen Controller bereits gekauft, bieten sich sogenannte Repeater an.

Wie im Beispiel gezeigt, nehmen Repeater die Ausgangssignale eines Controllers auf und geben diese an den deutlich stärkeren, eigenen Ausgängen wieder aus. Im Beispiel hat der Controller 4 Ausgänge mit je 6A Leistung, so dass die 4 LED-Bänder direkt an den Repeater angeschlossen werden können.

Funktion von Repeatern

Repeater gibt es sowohl mit nur einem starken Ausgang als auch mit mehreren Ausgängen:

Repeater mit 1 x 8A Ausgang
Repeater mit 4 x 6A Ausgang

Deutlich häufiger kommen die großen Repeater mit mehreren Ausgängen zum Einsatz. Schauen wir uns ein solches Modell einmal im Detail an:

  • Links oben: Doppelt geführter Spannungseingang.
  • Links unten: Signaleingang für V+ und 4 Kanäle.
  • Rechts: Leistungsausgang mit V+ und 4 Kanälen.

Bei diesem Modell sind alle Ein- und Ausgänge als Schraubklemmen ausgeführt. Es gibt aber auch Varianten mit Federklemmen. In der mittleren Beschriftung sind die Leistungsdaten angegeben. Der Repeater arbeitet mit Spannungen von 12 – 36VDC und bietet eine Ausgangsleistung von 4 x 8 Ampere.

Der Spannungseingang erhält die für die LED-Streifen passende Spannung, typischerweise 12V oder 24V. Achten Sie darauf, dass der Repeater auch für diesen Spannungsbereich geeignet ist! Bei höheren Leistungen ist es sehr zu empfehlen, alle 4 Eingangsbuchsen zu verwenden, so dass sich die dann recht hohe Stromstärke auf 2 x V+ und 2 x V- verteilt.

Der Signaleingang enthält das PWM-Signal (PulsWeitenModulation – wird später noch erklärt) des Controllers, d.h. hier werden die benötigten Controller-Ausgänge angeschlossen und dann verstärkt. Hierbei ist anzumerken, dass die Leistungstreiber beim Repeater (wie auch bei den allermeisten Controllern) immer auf der V- Seite sitzen. Von V+ zu V+ wird in diesem Fall einfach nur durchgeleitet.

Am Leistungsausgang schließlich werden die LED-Streifen angeschlossen.

Repeater bei einfachen, weißen LED-Streifen

Schauen wir uns nun die Verkabelung der gesamten Installation mit Repeater genau an:

Einbindung eines Repeaters

Was weiter oben in den Skizzen nur angedeutet ist, sehen wir hier im Detail.

  • Controller und Repeater erhalten jeweils 24V vom Netzteil.
  • Die Ausgänge des Controllers werden in die Eingänge des Repeaters geführt.
  • Dabei wird V+ einfach nur durchgeschliffen.
  • V- hingegen wird auf die 4 V-Eingänge des Repeaters aufgeteilt. Dort sitzt die Leistungselektronik.
  • An den Ausgängen des Repeaters sind mit V- insgesamt 4 LED-Streifen angeschlossen.
  • Die beiden V+ am Ausgang müssen noch einmal aufgeteilt werden, damit auch hier alle 4 LED-Streifen angeschlossen werden können.

Der Repeater übernimmt also hier die gesamte Leistungsarbeit. Am Controller sind überhaupt keine LED-Streifen angeschlossen. Die Kabel vom Controller-Ausgang zum Repeater-Eingang können daher auch sehr dünn sein, denn hierüber fließt keine Leistung – nur das PWM-Signal des Controllers. Alle Leistung geht direkt vom Netzteil über den Repeater zu den LED-Streifen.

Es können hierbei auch verschiedene Netzteile für Controller und Repeater eingesetzt werden. Da jedoch, wie gesagt, über den Controller keine nennenswerte Leistung fließt, ist es üblich, diesen einfach mit über das selbe Netzteil wie den Repeater zu versorgen.

LED-Streifen gleichzeitig an Repeater UND Controller betreiben

Da ja auch der Controller eine gewisse Leistung besitzt, z.B. 1 x 8 Ampere, wird man bei bestimmten Projektgrößen geneigt sein, die LED-Streifen auf Controller und Repeater zu verteilen. Also z.B. 5m LED-Band am Controller betreiben und dann die restlichen 15m am Repeater.

Davon raten wir ab!

Die Repeater versuchen, dass PWM-Signal am Eingang zu interpretieren und daraus die richtige Steuerung für Ihre Ausgänge abzuleiten. In der Theorie ist ein PWM-Signal in sauberes Rechtecksignal mit vielen kurzen oder längeren Pulsen. D.h. die LEDs werden mit sehr hoher Frequenz ein und ausgeschalten, wobei die PWM den Ein-Zustand unterschiedlich lang gestaltet. Da dies extrem schnell geschieht, nehmen wir es als Helligkeitsänderung war.

In Realität sind diese Pulse aber keine ganz sauberen Rechtecke und der Repeater kann in der Interpretation auch leicht daneben liegen. Siehe das Bild eines Oszillographen bei einer realen PWM-Messung und ca. 50% Helligkeit (Pulsverhältnis zwischen EIN und AUS bei etwa 1:1.

PWM mit ca. 50% Helligkeit

Dies führt dann dazu, dass die LED-Streifen, die am Controller betrieben werden z.B. eine leicht aber sichtbare andere Helligkeit haben als die LED-Streifen, die am Repeater laufen.

Die Grundregel: Entweder alle LED-Streifen sind an Repeatern angeschlossen oder alle an Controllern. Aber nicht gemischt.

Sollte ein Repeater nicht für die gesamte Installation genügen, kann ein 2. Repeater parallel eingesetzt werden.

Einbindung von 2 Repeatern parallel

Repeater bei CCT-LED-Streifen

Auch CCT-LED-Installationen, also solche mit gemischten warm- und kaltweißen LEDs, lassen sich natürlich mit Repeatern erweitern und verstärken. Reine CCT-Controller sind selten. I.a.R. werden hier Universalcontroller mit 4 oder manchmal 5 Ausgängen genutzt, die dann ja nach gewähltem Modus aus RGBW, RGB+CCT oder eben nur CCT-LED-Streifen ansteuern können.

Schauen wir uns hier eine typische Verkabelung an:

Im Beispiel hat der Controller 4 Ausgänge, die sich in 2 x Warmweiß (ww) und 2 x Kaltweiß (cw) aufteilen. V+ wird einfach wieder nur durchgeschliffen. Die ww und cw Ausgänge des Controllers werden auf die Eingänge des Repeaters verteilt.

Dabei ist es egal, wo welches Kabel beim Eingang 1-4 am Repeater angeschlossen wird. Der Repeater gibt das zum entsprechenden Ausgang weiter, was am Eingang angeschlossen wird. Im Beispiel liegen die warmweißen Ausgänge auf 1 & 3, die kaltweißen auf 2 & 4. Man könnte aber z.B. auch warmweiß auf 1 & 2 und kaltweiße auf 3 & 4 legen.

Da der Repeater im Beispiel doppelt geführte Ausgänge hat, können wir direkt 4 CCT-LED-Streifen anschließen. Nur V+ muss mit 2 WAGO-Klemmen noch einmal aufgeteilt werden.

In ähnlicher Weise können Repeater auch bei RGB oder RGBW-Installationen eingesetzt werden.

Repeater bei RGBW-LED-Streifen

RGBW-LED-Streifen haben 4 Kanäle, Rot, Grün, Blau & Weiß und da die meisten Repeater ebenfalls 4 Kanäle besitzen, lassen sich mit Repeatern auch sehr große RGBW-LED-Installationen realisieren.

Wieder wird ein Universal-LED-Controller mit 4 Ausgängen eingesetzt. Schauen wir uns die Verkabelung an:

Im RGBW-Modus verändern sich die Ausgänge des Controllers zu R, G, B & W und diese werden dann 1 zu 1 in die 4 Eingänge des Repeaters geführt. An den Repeater-Ausgängen stehen nun 4 leistungsstarke Anschlussmöglichkeiten für RGBW zur Verfügung.

Da wir insgesamt 4 LED-Streifen betreiben wollen, werden alle Ausgänge des Repeaters mit 3er-WAGO-Klemmen aufgeteilt.

Die Verkabelung wird so durchaus komplex, aber da RGBW-Kabel typischerweise farbkodiert sind, ist es nicht schwer, den Überblick zu behalten.

ACHTUNG: Bei RGBW-Installationen wird für das V+ (wieder nur durchgeschliffen) typischerweise die Farbe Schwarz für das Kabel gewählt, da das sonst übliche Rot für V+ hier schon durch die LED-Farbe Rot belegt ist.

farbcodierte RGBW-Kabel

Probleme mit Repeatern

In Kombination mit bestimmten LED-Controllern kann es beim Einsatz von Repeatern zu Problemen kommen. Wie weiter oben bereits beschrieben, lesen Repeater die PWM-Signale der Controller am Eingang aus und nutzen diese zur Erzeugung einer eigenen, deutlich leistungsstärkeren PWM.

Allerdings gibt es immer wieder LED-Controller Modelle, die eine sehr unsaubere PWM erzeugen, speziell in den unteren Helligkeitsbereichen.

Hier ein Beispiel einer sehr unsauberen PWM mit Pulsverhältnis von ca. 1:8 = ca. 12% Helligkeit.

Unsaubere PWM (Helligkeit bei ca. 12%)

Controller mit einer unsauberen PWM können durchaus zum Dimmen von LEDs genutzt werden. Eine LED reagiert 1zu1 und umgehend auf Spannungsänderung und leuchtet entsprechend. Da diese Änderungen extrem schnell vonstatten gehen, wird es von uns weiterhin als passables Dimmverhalten wahrgenommen.

Ein Repeater hingegen kann eine sehr unsaubere PWM irgendwann nicht mehr richtig interpretieren und steuert die an ihm angeschlossenen LEDs dann falsch bis gar nicht. Controller, die sehr unsaubere PWMs erzeugen, können also nicht mit Repeatern verstärkt werden. Es bleibt dann als einzige Option der Einsatz von mehreren solcher Controller parallel – oder natürlich der Wechsel auf ein anderes, besseres Controller-Modell.

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