Es werde Licht! 2.0

[Stephan-M]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus Joosten,

@Stephan-M: Welche Ströme fließen denn wohl hier, dass man von "eingebauter Obsoleszenz" sprechen muss? Ich werde das Abblendlicht voraussichtlich fast immer mit 1000 mA betreiben, nur wenn der Akkustand kritisch werden könnte, soll die 350-mA-Dimmstufe zum Einsatz kommen. Aufgrund deiner Bedenken werde ich wohl darauf verzichten, die Lötbrücken-Umschaltung unter Last vorzunehmen. Passieren kann ja eigentlich mit zunehmendem Übergangswiderstand nichts - außer, dass der Scheinwerfer dunkler wird.

die Werte der Shuntwiderstände, die sich auf deiner Stromquelle befinden, liegen zwischen 120mOhm und 470mOhm, wenn ich das richtig entziffern konnte. Warum denkst du, soll der Strom durch eine Lötbrücke bei sehr kurzen Leiterbahnen vorgenommen werden? Oder anders gefragt: Welchen Widerstandswert haben die Drähte und der Relaiskontakt? Warum verwendest du ein Relais dessen Kontaktmaterial für 230V Wechselspannungsanwendungen konzipiert wurde? Was passiert, wenn der Relaiskontakt versagt? Wie du siehst kann der Teufel im Detail stecken. So wie du das gelöst hast, ist das ebenfalls nicht betriebssicher, weil bei einem Versagen des Relaiskontakts das Licht komplett ausfällt und nicht bloß dunkler wird. Damit das ordentlich funktioniert, würde ich die Brücke bei 350mA festverdrahten und die Shunts für 200mA und 500mA mit dem Relais parallel schalten. Dann kannst du sicher sein, dass die 350 mA auch dann fließen, wenn das Relais ausfällt.

Ich verstehe unter Obsoleszenz, wenn ein Bauteil oder Gerät keine dauerhaft reproduzierbaren Eigenschaften aufweist oder spontan ausfällt, weil es fehlerhaft entworfen wurde. Mit irgendwelchen Absolutwerten für Ströme oder Spannungen hat das eher wenig zu tun.


Gruß Stephan

 

[Joosten]

AW: Es werde Licht! 2.0

Danke, Stephan, du hast mich überzeugt. Betriebssicher soll mein Licht schon sein. Daneben möchte ich auch die Gewissheit haben, dass bei Einstellung auf 1000 mA auch etwa dieser Strom fließt, um das Leistungspotenzial der LEDs auszuschöpfen. Lt. Hersteller des Treibers ergibt ein Shuntwiderstand von 0,10 Ohm einen Strom von 1000 mA. Demnach ergeben sich durch Leitungs- und Übergangswiderstände meiner Schaltung schnell erhebliche Änderungen. Da verzichte ich lieber auf die Umschaltbarkeit und verbinde die 1000-mA-Lötbrücke. Dein Vorschlag (parallele Zuschaltung weiterer Brücken von zusammen 700 mA zu der direkt verbundenen 350 mA-Lötbrücke) wäre mir auch zu unsicher hinsichtlich reproduzierbarer Werte, denn - wie gesagt - kommt es mir auf die volle Leistung an. Außerdem könnten sich hierbei maximal 1050 mA ergeben. Die verwendeten Cree XR-E würden das vertragen, doch der Hersteller des Treibers begrenzt dessen Einsatz auf 1000 mA.

 

[Joosten]

AW: Es werde Licht! 2.0

Die gleiche LED, deren Treiber auf 1000 mA eingestellt ist und die dann mit einem PWM-Tastverhältnis von 1:4 (Strom ist 20 % der Zeit eingeschaltet, 80 % ausgeschaltet) betrieben wird, erbringt auch nur 20 % der vollen Helligkeit.

Diese Aussage gilt natürlich nur bei gleicher Chiptemperatur, was eine ideale Kühlung (Ableitung sämtlicher entstehenden Abwärme) voraussetzen würde. In der Praxis bleibt die mit 1000 mA betriebene und auf 20% getaktete LED kühler, wodurch sie tendenziell auch etwas effizienter wird als die ungedimmt mit 1000 mA bestromte LED.

 

[Stephan-M]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus Joosten,

Betriebssicher soll mein Licht schon sein.

genau das ist mir bei sicherheitsrelevanten Geräten oder Bauteilen das Wichtigste. Ich hab´ jahrelang mit den Lichtanlagen an den Kinderrädern gekämpft, um die einigermassen zuverlässig zu bekommen. Du ahnst nicht, was Fahrradkeller in Schulen für Folterhöllen sind. Da kann ich mehrere Lieder von singen.

...kommt es mir auf die volle Leistung an.

Was man probieren könnte, wäre der Parallelbetrieb von zwei Stromquellen, die wahlweise getrennt oder gemeinsam eine LED versorgen. Ich denke, das geht, wenn parallel zur LED ein Elko mit ein paar 100µF geschaltet wird, weil sich dann die beiden Quellen nicht gegenseitig beeinflussen. Der Parallelbetrieb erhöht außerdem die Redundanz des Systems erheblich.

Außerdem könnten sich hierbei maximal 1050 mA ergeben. Die verwendeten Cree XR-E würden das vertragen, doch der Hersteller des Treibers begrenzt dessen Einsatz auf 1000 mA.

Ich glaube nicht, dass die Genauigkeit des Stroms dieser Quelle < +-5% beträgt. Das ist für ihr Einsatzgebiet auch völlig unnötig. Also Angst zu haben, dass sie kaputt geht, brauchst du nicht. Außerdem fände ich es fatal, wenn das Ding so am Leistungslimit betrieben werden würde.

Grüße Stephan

 

[Jack-Lee]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus,


das mit den parallelgeschalteten KSQ hab ich schonmal probiert.. Außer ein lautes Fiepen und heiße Bauteile kommt da irgendwie nix raus.

Gruß,
Patrick

 

[Joosten]

AW: Es werde Licht! 2.0

Du ahnst nicht, was Fahrradkeller in Schulen für Folterhöllen sind. Da kann ich mehrere Lieder von singen.

Doch, ich ahne es nicht nur, ich weiß es aus eigener Erfahrung!
Wenn dann allerdings noch die Tochter von der Polizei wegen Fahrens ohne Licht ermahnt wird und sich anschließend herausstellt, dass die Beleuchtung intakt war und sie nur nicht richtig zugehört hat, als man ihr erklärt hat, wo man jetzt den Schalter zwischen Nabendynamo und Scheinwerfer platziert hat...

Was man probieren könnte, wäre der Parallelbetrieb von zwei Stromquellen, die wahlweise getrennt oder gemeinsam eine LED versorgen. Ich denke, das geht, wenn parallel zur LED ein Elko mit ein paar 100µF geschaltet wird, weil sich dann die beiden Quellen nicht gegenseitig beeinflussen. Der Parallelbetrieb erhöht außerdem die Redundanz des Systems erheblich.

Zwei Treiber würde ich eher über einen zweipoligen Umschalter (sozusagen als Weiche) mit der LED/den in Serie geschalteten LEDs verbinden.

Grüße

Joosten

 

[Gwynfor]

AW: Es werde Licht! 2.0

Moin,

Wenn dann allerdings noch die Tochter von der Polizei wegen Fahrens ohne Licht ermahnt wird und sich anschließend herausstellt, dass die Beleuchtung intakt war und sie nur nicht richtig zugehört hat, als man ihr erklärt hat, wo man jetzt den Schalter zwischen Nabendynamo und Scheinwerfer platziert hat...

wozu den Schalter? Ab und an ist es sinnvoller dem Benutzer die Entscheidung abzunehmen...

Ciao,
Andreas

 

[Stephan-M]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus Patrick,

das mit den parallelgeschalteten KSQ hab ich schonmal probiert.. Außer ein lautes Fiepen und heiße Bauteile kommt da irgendwie nix raus.

bei lautem Fiepen denke ich an schwingende Regelschleifen, d.h. es gibt eine Rückwirkung zwischen den Stromquellen. Deshalb schrieb ich auch..

.. wenn parallel zur LED ein Elko mit ein paar 100µF geschaltet wird, weil sich dann die beiden Quellen nicht gegenseitig beeinflussen.

Der Kondensator soll die Welligkeit des Stroms glätten, um diese Regelschwingungen zu unterdrücken. Hast du das so probiert?
Wenn man die Stromquellenschaltung modifizieren müsste, um eine einwandfreie Funktion zu erhalten, ist das freilich nix. Dann ist mein Vorschlag hinfällig.

Wenn dann allerdings noch die Tochter von der Polizei wegen Fahrens ohne Licht ermahnt wird und sich anschließend herausstellt, dass die Beleuchtung intakt war und sie nur nicht richtig zugehört hat, als man ihr erklärt hat, wo man jetzt den Schalter zwischen Nabendynamo und Scheinwerfer platziert hat...

Ich sehe, du verstehst mich. Da gibst du dir richtig Mühe und dann war´s doch wieder nix.

Zwei Treiber würde ich eher über einen zweipoligen Umschalter (sozusagen als Weiche) mit der LED/den in Serie geschalteten LEDs verbinden.

Ja das ist eine brauchbare Methode, wenn das mit der Parallelschaltung von gekauften Stromquellen unmöglich ist. Die oben verlinkte Quelle mit dem analogen Steuereingang gefällt mir als alternative Lösung auch gut. Na ja, wie immer führen mehrere Wege Rom.

Grüße Stephan

 

[Jack-Lee]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus,

es war ein 1000µF/12V Kondensator parallel der LED, dennoch "fiiiiep"

Gruß,
patrick

 

[Mark]

AW: Es werde Licht! 2.0

Nun soll es Lampen geben, wo die PWM-Frequenz im kHz-Bereich ist. Siehst du da auch noch was?

Kann man ausrechnen:

Fall 1: Regentropfen mit ø=3mm fällt mit 18m/s.
Bei f=310kHz wird der Tropfen alle 0,06mm beleuchtet. Das genügt, damit Regen nicht mehr "gestrichelt" aussieht.

Fall 2: Kopfdrehung in 250ms.
Dabei überstreicht die Lichtquelle im Auge bis zu 1000 Zapfen und 10000 Stäbchen. Die Lichtquelle leuchtet in den 250ms aber 77000 mal auf. Das reicht also auch locker.

Falls meine Rechnung stimmt und meine Fälle sinnvolle Worst-Case-Scenarien sind, dann ist PWM oberhalb von ca. 50kHz akzeptabel.

 

[Gear7Lover]

AW: Es werde Licht! 2.0

Bei 50kHz fiept nichts mehr. Gibt es denn so hoch getaktete PWMs? Sind das dann Störsender? Welche Verluste haben die?

Gruss Wolfgang

 

[Mark]

AW: Es werde Licht! 2.0

Wenn es bei ein paar Watt fiept, dann bewegt sich ein loser Draht im Magnetfeld. Der Draht ist dann auch ganz schnell mal ab. Wenn man es richtig macht (keine losen Drähte, vergossene Spulen, ...) dann fiept nichts.

Und klar gibt es so hoch getaktete PWM. Es gibt Class-D Leistungs-Verstärker mit mehreren GHz PWM-Signal.

Störsender lassen sich durch entsprechende Maßnahmen vermeiden (Schirmen, Filtern, Verdrillen, Ringkerne, ...).

Und die Verlustleisung hängt von der Schaltung und den verwendeten Bauteilen ab. 100Hz PWM ist wesentlich einfacher und günstiger, da kann man einen 2N3055 (mittelalterlicher NPN Transistor) in Emitter-Schaltung (Sättigung) betreiben. Bei 50kHz wird es eben ein bisschen aufwendiger und teurer.

 

[Stephan-M]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus,

Bei 50kHz fiept nichts mehr.

ich denke hier liegt ein Mißverständnis vor. Das "Fiepen" von dem Patrick spricht, hat nichts mit Taktfrequenz der Stromquelle zu tun, sondern kommt durch die Wechselwirkung parallel geschalteter Quellen zustande. Meine Frage war ja, ob es möglich ist, diese käuflichen Quellen parallel zu betreiben. Dem ist anscheinend nicht so.

Gibt es denn so hoch getaktete PWMs? Sind das dann Störsender?

Die getaktete Stromquelle stellt den Ausgangsstrom auch via Pulsweitenmodulation ein, was bei den aktuell erhältlichen Bauelementen bis in den MHz - Bereich funktioniert. Das Dimmen durch PWM ist eine Übermodulation, also zwei PWM´s hintereinander.
Natürlich sind das Störsender, die obendrein ein sehr breites Spektrum abstrahlen. Man muß diese Dinge so entwerfen, dass sie die entsprechenden EMV Vorschriften erfüllen.

Wenn es bei ein paar Watt fiept, dann bewegt sich ein loser Draht im Magnetfeld.

Das was man hört sind die Kerne der Spulen bzw. Trafo´s. Ferromagnetische Materialien sind magnetostriktive Dickenschwinger, d.h. sie dehnen sich im Magnetfeld aus. Für keramische Kondensatoren aus piezoelektrischen Materialien (Ferroelektrika) gilt Ähnliches. Dass Drähte pfeifen, hab ich noch nicht erlebt.

Es gibt Class-D Leistungs-Verstärker mit mehreren GHz PWM-Signal.

Na das sind aber ein paar Größenordnungen zu viel. Dazu bräuchte man Leistungs - MOS - FET mit Schaltzeiten von rund 100ps, die es aber nicht gibt.

Grüße Stephan

 

[Mark]

AW: Es werde Licht! 2.0

Meine Frage war ja, ob es möglich ist, diese käuflichen Quellen parallel zu betreiben. Dem ist anscheinend nicht so.

Man kann solche Stromquellen parallel schalten, wenn die Regelschleifen ausreichend gegeneinander entkoppelt sind.
Sofern die käuflichen Quellen dies nicht intern tun, kann man das zur Not auch mit externen Tiefpass-Filtern.
Ist aber unhandlich zu berechnen, weil LEDs nichtlinear sind.

Das was man hört sind die Kerne der Spulen bzw. Trafo´s. Ferromagnetische Materialien sind magnetostriktive Dickenschwinger, d.h. sie dehnen sich im Magnetfeld aus. Für keramische Kondensatoren aus piezoelektrischen Materialien (Ferroelektrika) gilt Ähnliches. Dass Drähte pfeifen, hab ich noch nicht erlebt.

Sind die Effekte auch schon bei wenigen Watt wahrnehmbar? Bei meinen (kleineren) Schaltwandlern war bisher nach dem Vergießen der Spulen Ruhe.

Na das sind aber ein paar Größenordnungen zu viel. Dazu bräuchte man Leistungs - MOS - FET mit Schaltzeiten von rund 100ps, die es aber nicht gibt.

Doch, das gibt es. Es sind aber keine MOS-Transistoren, sondern SiGe oder GaN.
Hier zum Beispiel bei 5HGz: IMS_2011_Switching-Amplifier_GaN.pdf.

 

[Stephan-M]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus Mark,

Man kann solche Stromquellen parallel schalten, wenn die Regelschleifen ausreichend gegeneinander entkoppelt sind.

ich bin auch davon ausgegangen, dass das geht, wie ich in #304 schrieb. Deshalb fragte ich, ob ein zur LED parallel geschalteter Elko schon genügt das Schwingen der Regelschleifen zu verhindern. Bevor ich aber dafür Tiefpässe höherer Ordnung berechnete, baute ich lieber gleich eine analog einstellbare Stromquelle.

Sind die Effekte auch schon bei wenigen Watt wahrnehmbar? Bei meinen (kleineren) Schaltwandlern war bisher nach dem Vergießen der Spulen Ruhe.

Ob und wie stark sich das bemerkbar macht, hängt mehr davon ab, wie weit das Kernmaterial ausgesteuert wird als von der absoluten Leistung. Vergießen dämpft natürlich alle Geräusche, da krieg ich auch jeden Lautsprecher still.

Doch, das gibt es. Es sind aber keine MOS-Transistoren, sondern SiGe oder GaN.

Sorry, bei Class-D Endstufen denke ich immer Audioverstärker. Dass man auch RF-PA neuerdings so bauen kann hat sich bei mir noch nicht so durchgesetzt.

Grüße Stephan

 

[Mark]

AW: Es werde Licht! 2.0

ich bin auch davon ausgegangen, dass das geht, wie ich in #304 schrieb. Deshalb fragte ich, ob ein zur LED parallel geschalteter Elko schon genügt das Schwingen der Regelschleifen zu verhindern. Bevor ich aber dafür Tiefpässe höherer Ordnung berechnete, baute ich lieber gleich eine analog einstellbare Stromquelle.

Sorry, ich hatte eigentlich ursprünglich nur auf #311 geantwortet.

Für Stromquellen ist als Tiefpass 1. Ordnung eine Induktivität (längs) besser. Induktivitäten glätten den Strom, Kapazitäten glätten die Spannung. Die Spannung soll bei einer Stromquelle aber schwanken können, um den Strom zu Regeln. Eine Kapazität könnte den Regler der Stromquelle durcheinander bringen.

PS: Bei Induktivitäten hier sicherheitshalber immer Freilaufdioden einbauen, denn es könnte sein, dass der käufliche Stromregler keinerlei Filter hat, und im Aus-Zustand hochohmig ist. In dem Fall passt dann der Strom hinter dem Filter nicht mehr zum angegebenen Strom des Reglers, aber besser so als kaputt.

 

[Gear7Lover]

AW: Es werde Licht! 2.0

Und die Verlustleisung hängt von der Schaltung und den verwendeten Bauteilen ab. 100Hz PWM ist wesentlich einfacher und günstiger, da kann man einen 2N3055 (mittelalterlicher NPN Transistor) in Emitter-Schaltung (Sättigung) betreiben. Bei 50kHz wird es eben ein bisschen aufwendiger und teurer.

Scheint mir auch so:
Hab gestern meine Philips Bikelight 80 mit internen Akkus bekommen (via Conrad). Suchte etwas was weniger blendet für's Liegevelo. Alle Achtung: Hab ich seither einen grossen Bogen um StVO-Funzeln gemacht, gilt das Vorurteil jetzt als revidiert. Philips versteht was von Licht. Die 2 LEDs im Abstand von ca. 20mm nebeneinander machen das schönste Leuchtbild, dass ich je gesehen habe, alles schön gleichmässig und eben recht hell, mit ziemlich scharfer Hell-Dunkel-Grenze. (Jack Lee's Lampe hab ich nocht nicht live gesehen.) Wovon sie nichts verstehen, ist eine Fahrradlampe zu bauen. Beim Auspacken hab ich gedacht, hoppla, der Akku ist aber schwer, bis ich das separate Tütchen mit 4 Stück AA NiMH Akkus gesehen hab. Das Gehäuse sieht aus, wie Zinkdruckguss. Wer mit Höchstfinish bearbeitete federleichte Aluminiumteile mit schicken Kühlrippen sucht ist hier falsch. Natürlich hat Guss ohne Nachbearbeitung Toleranzen und dementsprechend lässt sich der Deckel nur mit Gewalt öffnen. Die arme kleine Dichtung, die gegen die rauhen, verzogenen Gussflächen dichten soll war ab Werk schon verwürgt und nicht mehr in ihre bestimmungsgemässe Rille zu bekommen. Schliessen dann wieder nur mit Gewalt. Das Ding ist mörderschwer (340g nach Küchenwaage). Meine Lampenhalterung geht vom Eigengewicht fast schon in die Knie und dementsprechend vibriert das bei Unebenheiten.
Aber zurück zum Thema: Bei Vollgas ist die Lampe nach meinem Dafürhalten flimmerfrei und lautlos. Gedimmt "City-Eco-Modus" flimmert sie wie eine Stroboskoplampe und gibt ein Summen mit geschätzen 100Hz von sich. Insbesondere nerve ich damit nicht nur die "Gegner" sondern auch mich selbst, weil der ovale Rand der Scheibe sogar nach hinten abstrahlt. 360° Sichtbarkeit, nicht schlecht, aber in dem Fall kontraproduktiv. Ich probier mal ein verwackeltes Bild zu machen z.B. mit 0.1s Belichtungszeit, dann sollte ich die Lichtblitze nachzählen können und so die PWM-Frequenz bestimmen können.
Ich melde mich damit zurück, Gruss Wolfgang

 

[Jack-Lee]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus,

die BikeLight war auch bei mir die beste zugelassene Lampe die ich in den Händen hielt. Dennoch recht unbrauchbar. Nach 2h geht sie in den Low Modus (via Timer! Also externer Akku ist nicht möglich) und nach 6h aus
Das Gewicht ist.. naja. Aber meine Funzel wiegt auch so viel, da ist aber der Akku nicht mit bei
Die BL die ich hatte, war aber brauchbar verarbeitet, wenn man von der fehlerhaften Eloxierung absieht.

Anbei nochmal :
Bikelight 3Watt
Meine 1,6Watt (von 10)

Gruß,
Patrick

 

[Jack-Lee]

AW: Es werde Licht! 2.0

Servus,


ich greife schonmal etwas vor...

Der 38mm Scheinwerfer geht nun in den Vorserienstatus. Der erste wird in ca. 2 Wochen an den ersten Tester ausgeliefert.
Mit nur knapp 55mm Außendurchmesser (ohne Befestigungsnasen) und 90mm länge ist er deutlich kleiner als das Modul60.
Gedacht ist dieser Scheinwerfer für Einbausitiuationen die größere Scheinwerfer nicht zulassen, z.B. in der Milannase.


Gruß,

Patrick

 

[Gear7Lover]

AW: Es werde Licht! 2.0

Cool, doch Doppelscheinwerfer, einmal Abblendlicht, einmal Fernlicht, lässig.
Ok es wurde schon erwähnt, dass die kleineren Dinger naturgemäss nicht an die 60mm Linsen rankommen. Gibt es einen Vergleich zur Philips Bikelight80?
Gruss Wolfgang