Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

[mwa]

Hallo Lichtstrebende,

so, meine Versuche mit der Cree MC-E-Vierfachdiode sind soweit gediehen, daß ich euch einen sinnvollen Vorschlag machen kann.
Der Vorschlag basiert auf folgenden Ideen:

- einfache Bauform durch Verwendung von 10 Watt-Multichip-LED's
- solche LED's fokussieren wegen der großen Leuchtfläche (ca. 2,5*2,5 mm) schlecht, wenn dann in großen Reflektoren
- ich habe den ersten gut fokussierenden Reflektor gefunden
- Da Lichtstrom und Beleuchtungsstärke einer so starken LED hoch sind, empfehle ich eine Kombination aus Abblend- und Fernlicht:
- es werden 2 Dioden, Kühlkörper und Reflektoren gekauft, ein Reflektor erhält eine Streuscheibe, die einen 2,5*23 Grad (Halbwinkel)-Balken erzeugt, Abblendlicht. Die Aufhängung wird so konstruiert, daß der Reflektor mit Streuscheibe geringfügig nach unten gegen den ohne verschwenkt werden kann. Damit kann der immer an bleiben (Abblendlicht)
- Die 4 Chips einer Diode werden in Reihe geschaltet, die beiden Dioden Parallel, die LED's ziehen 10-12 Volt, max 700 mA, 9,5 Watt jede
- beide Dioden werden getrennt an/abschaltbar gemacht
- vor jede kommt eine Konstantstromquelle, idealerweise dimmbar
- will man sparen, kommen beide Stränge vor eine Konstantstromquelle, diese kann per Brücken zwischen 350 mA und 100 mA eingestellt werden, für beide Parallel dann auf 1000 mA schalten, macht 24 Watt /500 mA max je Diode.
Wird ein Strang abgeschaltet, muß der Maximalstrom unbedingt auf 700 mA begrenzt werden.
In dem Fall müssen die Strom-Justierbrücken mit schaltbar gemacht werden
- Akku: 2 Li-Ion-4fach-Packs (für Kameras oder Camcorder) in Reihe, zusammen 16,8-12 Volt Arbeitsspannung, 14,8 Nennspannung

Nun kann man sich sein Licht schön zusammenschalten und dimmen.
Das Fernlicht muß nicht unbedingt gedimmt werden, da braucht man dann ja viel Power

Stückliste:
============
Dioden:
Cree MC E Vierfachdiode mit Star-Platine, 752 lm, cool white, Bezug:
http://www.leds.de/p612/High-Power_LEDs/Cree_LEDs/Cree_MC-E_752lm_M_weiss.html
(Achtung: noch immer Lieferzeit mit Platine)
Reflektoren:
Carclo 60 mm Mirrored Lens mit oder ohne Streuscheibe (3Grad bzw. 3* 20 Grad nominell) an Vierfach-Chip 5 bzw. 5*23 Grad)
http://www.leds.de/p567/High-Power_LEDs/Linsen_und_Optiken/Carclo_Linse_60mm_3_Abstrahlwinkel.html
Streuscheibe:
http://www.leds.de/p569/High-Power_LEDs/Linsen_und_Optiken/Spreader_fuer_Carclo_60mm_Linse.html
Kühlkörper:
http://www.leds.de/p604/High-Power_LEDs/High-Power_LED_Zubehoer/Stern_Kuehlkoerper_geschwungen.html
Konstantstromquelle:
http://ledtreiber.de/catalog/product_info.php?cPath=1&products_id=63

Da sind wir so je 10 Watt-Einheit dann bei 60 Euro.


Es folgen einige Bilder zum Versuchaufbau
1. Meßbild ohne Streuscheibe, 5 Grad Halbwinkel, leicht rechteckig im Dioden-Thread
http://www.liegeradforum.de/forum/attachment.php?attachmentid=3677&d=1227211574
2. Diode mit Reflektor und viel zu kleinem Kühlkörper
3. ausreichender Kühlkörper mit Diode
4. Reflektor auf Kühlkörper

Der verwendete Kühlkörper 54*66*25 mm, 4 mm Alu-Grundplatte mit Kühlrippen, 100g wurde nach 15 min an 10 Watt ohne Luftstrom gut 40 Grad warm, es geht also eine Nummer kleiner...
Vorsicht: die Spiegelschicht des Reflektors ist sehr empfindlich auf Fingerabdrücke, mit Hanschuhen arbeiten, Gehäuse scheint notwendig.

 

[RaptoRacer]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Hallo Michael,
schon mal Danke für die Grundlagenforschung.

Mich würde jetzt nur interessieren wie du die MC-E über die KSQ mit dem 14,8v LiIonen Akku verschaltest.

Der MC-E Chip ist ja für 4*700mA ausgelegt.

- Wenn man alle Leds parallel schaltet kommt man also auf 2,8A. Das kann aber die KSQ nicht, weil sie nur max 1A liefert.
- Wenn man alles Leds in Serie schaltet komme ich auf 14,8 + 2V DropSpannung. Da liefert der Akku nur richtig Licht wenn er randvoll ist.

Ich vermute mal du hast 2 mal 2Leds in Serie gesschaltet und diese dann parallel verbunden. Die KSQ dann bei 1A damit die Leds mit 500mA laufen.
Stimmt das? Oder nimmst du etwas 2 KSQ?

Tschö
René

 

[mwa]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Hallo Rene,

zunächst mal, bis jetzt hab ich die Dinger nicht am Akku betrieben, ich habe ein Labornetzteil, daß spannungsgeregelt und stromgeregelt laufen kann.

Dann: die KSQ hat laut Datenblatt eine Dropspannung von 1V.
Dann: tatsächlich werden je nach Ladezustand die Akkus irgendwann nicht mehr den vollen Strom liefern können, wenn 4 Chips in Reihe geschalten werden. Das ist aus zwei Gründen sinnvoll:
- die Dropspannung der KSQ teilt sich auf 4 LED-Strecken auf, der Wirkungsgrad wird dadurch besser
- der Wirkungsgrad der LED geht mit sinkendem Strom hoch, im Gegensatz zu Halogenleuchtmitteln, die erst einen sinnvollen Wirkungsgrad erhalten, wenn man sie mit Überspannung betreibt, das Zauberwort bei LED's ist tatsächlich: Leuchtmittel unterfordern, deswegen schreibe ich ja auch "Dimmer vorsehen".
Aus der Cree MC-E kommt bei 100 mA/10V/1 Watt - Betrieb bereits jede Menge Licht raus, bei 10V ist Akku zu 100% entladen, damit ist der Akku ideal ausgenutzt, denn bei Entladung setzt gewissermaßen "Notdimmung" ein, die aber die Lichtausbeute erst gegen Schluß stark sinken läßt, und die Leuchtdauer drastisch erhöhen dürfte.

Schlußendlich: je nachdem, wieviele KSQ's du dir leisten willst, kannst du auch 3+3+2er Ketten betreiben, die KSQ ist ja ein Schaltregler, bei großer Überspannung des Akkus geht der Wirkungsgrad nicht drastisch runter.
Und die 4 MC-E Chips sind einzeln schaltbar, da kann man sich schön austoben.
- Eine Konfiguration mit 2*4 Ketten hinter 1 KSQ an 1A maximal wird nicht dazu führen, daß eine der Ketten über 700 mA erhält, das kann man auch vorher ausmessen, die Spannungsabfälle der Cree BZ1100 Chips schwanken nicht sehr stark, zumindest alle die, die ich bis jetzt vermessen habe.
- Jede der Dioden hat laut Schaltbild noch eine Zener-Diode antiparallel, Cree hat also eine kleine "Notbremse" eingebaut.
- und aus der MC-E kommt an 500 mA nicht wesentlich weniger Licht als an 700 mA Maximalstrom.

Grüße

Michael

 

[RaptoRacer]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

zunächst mal, bis jetzt hab ich die Dinger nicht am Akku betrieben, ich habe ein Labornetzteil, daß spannungsgeregelt und stromgeregelt laufen kann.

tststst...

Aus der Cree MC-E kommt bei 100 mA/10V/1 Watt - Betrieb bereits jede Menge Licht raus, bei 10V ist Akku zu 100% entladen, damit ist der Akku ideal ausgenutzt, denn bei Entladung setzt gewissermaßen "Notdimmung" ein, die aber die Lichtausbeute erst gegen Schluß stark sinken läßt, und die Leuchtdauer drastisch erhöhen dürfte.
....
- Eine Konfiguration mit 2*4 Ketten hinter 1 KSQ an 1A maximal wird nicht dazu führen, daß eine der Ketten über 700 mA erhält, das kann man auch vorher ausmessen, die Spannungsabfälle der Cree BZ1100 Chips schwanken nicht sehr stark, zumindest alle die, die ich bis jetzt vermessen habe.

Also lange Rede kurzer Sinn:
Du würdest die einzelnen Chips in Reihe schalten und die KSQ mit 1A dranhängen. Jeder Chip würde dann 250mA bekommen. Erscheint mir etwas wenig Strom, bei meiner 3fach SSC P4 siehts bei 350mA schon relativ dunkel aus. Strom/Helligkeits Sieger ist bei mir 700mA, das ist kaum dunkler als 1A.

Dann müßte es doch auch gehen den MC-E an 7,4 Volt in einer 2 * 2 Verschaltung zu betreiben....

Ach ja: bis 10V geht mein Akku gar nicht runter. Die SchuScha setzt da schon vorher ein. Unter 13V kannst du auch bei der Entleerung des Akkus zuschauen. da gehts in Riesenschritten bergab.

Tschö
René

 

[rainerh]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Also lange Rede kurzer Sinn:
Du würdest die einzelnen Chips in Reihe schalten und die KSQ mit 1A dranhängen. Jeder Chip würde dann 250mA bekommen.

Autsch! Nein, dann würde jeder Chip 1A bekommen.

 

[mwa]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Hallo Rene,

oh, wir reden immer noch aneinander vorbei.
Mit Ketten meinte ich Reihenschaltung.

Also: alle 4 Chips einer MC-E in Reihe, macht 10-12V Spannungsabfall max. 700mA.
Wenn man zwei solche Ketten an eine KSQ, die auf 1 A eingestellt ist, anhängt, kriegt jede Kette etwa 500mA, das ist ausreichend, die letzten 200 mA bringen nimmer viel.


Daß ein Li-Ion-Akku mit 4 Zellengruppen in Reihe nicht bis 10 V runtergeht ist klar, der ist ja auch bei 12V schon leer.

Grüße

Michael

 

[RaptoRacer]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Autsch! Nein, dann würde jeder Chip 1A bekommen.

Ähm ja ist Falsch gedacht....

 

[RaptoRacer]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Also: alle 4 Chips einer MC-E in Reihe, macht 10-12V Spannungsabfall max. 700mA.
Wenn man zwei solche Ketten an eine KSQ, die auf 1 A eingestellt ist, anhängt, kriegt jede Kette etwa 500mA, das ist ausreichend, die letzten 200 mA bringen nimmer viel.

Ok, dann hab ichs jetzt! Danke!

 

[RaptoRacer]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Hi Michael,
noch mal ne kleine Frage:
Wie sieht der MC-E mit einer Gaggione Mobdar 6° Grad Optik aus?
Hast du sowas da und könntest mal nen Bild machen?

Deine 60mm Optik mach zwar nen super Bild, ich möchte aber in mein Quest nicht so ein Großes Loch bohren...;-)

Tschö
René

 

[mwa]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Hallo Rene,

Hi Michael,
noch mal ne kleine Frage:
Wie sieht der MC-E mit einer Gaggione Mobdar 6° Grad Optik aus?
Hast du sowas da und könntest mal nen Bild machen?

hab ich da, kann ich machen, wird etwas dauern, bin noch mit dem E6-Material beschäftigt. Fokussiert wenig.

Deine 60mm Optik mach zwar nen super Bild, ich möchte aber in mein Quest nicht so ein Großes Loch bohren...;-)

Das kann ich gut verstehen, aber du bringst durch die 28 cm2 10 Watt raus.
Der Mobdar mit seinen 9 cm2 Querschnittsfläche kriegt halt nur 3 Watt durch, das Verhältnis paßt doch.

Je größer die Leuchtfläche, desto besser wirst du gesehen.

Und Martin hatte ja gesehen, daß seine HID-Lampe zwar weniger Querschnittsfläche pro Watt hat, aber die Ausleuchtung schlechter ist und die Hälfte der Watt in den Blenden hops geht.

Hoffnung auf Fokussierung hab ich bei den Multichip-LEDs eigentlich nur bei großen Reflektoren.

Grüße

Michael

 

[mwa]

Weitere Optiken mit Leuchtbilder

Hallo Rene und auch ihr anderen,

ich hab also jetzt mal weitere Optiken vor die Cree MC-E Vierfachdiode gehalten und Leuchtbildchen davon gemacht.

1. Carclo 60 mm Mirrored Lens
2. wie von Rene gewünscht eine Gaggione Mobdar, fokussiert gar net
3. einen horizontal geteilten E6, und siehe da, erträgliches Resultat

4. und 5.: eine "nacktisierte" Rebel zunächst in der oberen Hälfte E6, dann in der unteren Hälfte E6, tatsächlich, untere Hälfte ist net so toll...

Die Scheinwerfer-Querschnittsflächen-Rechnung zur Vermeidung zu großer Löcher in Velomobilen sieht also so aus:

3,5 W leuchten durch eine 26mm Carclo extra narrow ganz brauchbar: 5,3 cm2 oder 0,66 W/cm2
3,5 W leuchten auch durch eine 35 mm Mobdar gut: 9,6 cm2 oder 0,36 W/cm2
10 W leuchten durch eine Carclo 60 mm Mirrored Lens gut: 33 cm2 oder 0,30 W/cm2
10 W leuchten auch durch einen E6-oberen halben brauchbar: 22 cm2 oder 0,45 W/cm2

Also entweder bei 1-Chip-LED mit Plastikoptiken bleiben und viele nehmen oder E6-oberen Halbe mit 4-fach-Chip-LED nehmen

Bei den Vierfach-Dioden dürfte die Ausleuchtung auf der Straße beim E6-obere Hälfte deutlich besser sein, als bei der Carclo Mirrored Lens. Mein Favorit wäre damit nimmer Carclo, sondern der E6-obere Halbe mit der Cree MC-E

Grüße

Michael

 

[mwa]

Abblend und Fernlicht.

Hallo zusammen,

da fällt mir doch so beim schauen und sinnieren noch was hochinteressantes an Bild 3 (E6-oberer Halber) auf:
- seht ihr die angedeuteten 2 horizontalen Balken?
das ist das Abbild der beiden Chipreihen. Mit anderen Worten:
- getrennt schaltbar machen, dann könnt ihr Abblendlicht mit dem unteren Balken haben (das sind die vorderen beiden Chips) und Abblend- und Fernlicht, wenn alle 4 Chips an Spannung liegen.

Na, da hab ich jetzt ja wieder was zu basteln, mal schauen, wann da ein praxistauglicher Aufbau rauskommt.

Grüße

Michael

 

[Sutrai]

AW: Weitere Optiken mit Leuchtbilder

4. und 5.: eine "nacktisierte" Rebel zunächst in der oberen Hälfte E6, dann in der unteren Hälfte E6, tatsächlich, untere Hälfte ist net so toll...

Seh ich das richtig, Bild vier ist die obere Hälfte, Bild 5 die untere Hälfte? Bild 5 schaut doch wesentlich besser fokussiert aus. Oder hast du die Bilder beim reinstellen vertauscht?

Was hältst du vom Vorgehen, die bessere (obere?) Hälfte mit Vierfach-LED zu versehen, die andere Hälfte mit einer Einfach-LED?

Viele Grüße,
Martin

 

[mwa]

AW: Weitere Optiken mit Leuchtbilder

Hallo Martin,

Seh ich das richtig, Bild vier ist die obere Hälfte, Bild 5 die untere Hälfte? Bild 5 schaut doch wesentlich besser fokussiert aus. Oder hast du die Bilder beim reinstellen vertauscht?

Nein, ist schon richtig rum. Das asymetrische Bild 4 ist besser, da es weniger blendet. Der helle Balken oben hat ein abruptes Ende nach oben.

Was hältst du vom Vorgehen, die bessere (obere?) Hälfte mit Vierfach-LED zu versehen, die andere Hälfte mit einer Einfach-LED?

Kann man natürlich auch machen oder die untere Hälfte einfach weglassen.
Es ging mir ja um die Löcher in Velomobilen, wenn zwei E6-obere-Halbe im Bug nebeneinander sitzten, sind die Löcher doch wesentlich kleiner, als wenn der ganze Querschnitt des E6 genutzt wird. Wenn man ihn genau zentrisch setzt, dann isses wurscht, kann man auch wieder senkrecht teilen, dann sitzt er aber wieder sehr tief.

Grüße

Michael

 

[Sutrai]

AW: Weitere Optiken mit Leuchtbilder

Nein, ist schon richtig rum. Das asymetrische Bild 4 ist besser, da es weniger blendet. Der helle Balken oben hat ein abruptes Ende nach oben.

Dann wird es bei mir wohl anders dargestellt. Ich sehe vier Bilder in der ersten Reihe. Das gut abgeblendete Leuchtbild ist bei mir in der zweiten Reihe zu sehen. Das hab ich daher als Bild 5 interpretiert.

Es ging mir ja um die Löcher in Velomobilen, wenn zwei E6-obere-Halbe im Bug nebeneinander sitzten, sind die Löcher doch wesentlich kleiner, als wenn der ganze Querschnitt des E6 genutzt wird. Wenn man ihn genau zentrisch setzt, dann isses wurscht, kann man auch wieder senkrecht teilen, dann sitzt er aber wieder sehr tief.

Richtig. Aber im Staupunkt erzeugt er minimalen zusätzlichen Widerstand. Aber zwei obere Hälften müsste man auch ganz gut AUF die Verkleidung setzen können, so dass es nicht nötig ist großartig Löcher zu schneiden. Aus GFK noch eine Verkleidung drum, die eine Kühlung zulässt, aber die Strömung nicht abreißen lässt, dann sollte das doch ganz nett werden.

Viele Grüße,
Martin

 

[mwa]

grinsender Olaf oder Fern- und Abblendlicht

Hallo zusammen,

jetzt hat mich doch tatsächlich mal wieder die Bastelwut gepackt.
Also den monströsen Kühlkörper für die Cree MC-E Vierfachdiode kleiner Dimensioniert (per Säge), ist jetzt 30*50*24 (40 g), tuts auch.
dann den E6-oberen Halben drauf. Dazu war allerdings ein Umbau der Anschlußleitungen notwendig, brrr, war etwas nervig die SMD-Beinchen zu beschalten.
Dann die vordere und die hintere Chipreihe getrennt schaltbar gemacht, voila, Abblend- und Fernlicht in einem Scheinwerfer!
Dazu keine Blende, also keine Lichtvernichtung.
Man kriegt also jetzt quasi 2 Doppel-Halbe in einen Halben.
Na ja, ganz so optimal ist es nicht, aber schon gar nicht schlecht.
Sehr Velomobil-Loch-schonend.

Also wieder ein paar Bildchen:

1. die umgelötete Cree auf dem neuen Kühlkörper
2. der fertige "grinsende Olaf", der Name erklärt sich durch die netten Kühlkörper-Zähnchen und aus der Tatsache, daß das ein ganz alter Entwurf von Olaf Schultz ist: http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/LEDWerfer0402/p1130815_s.jpg
3. nur Fernlicht (eher hypothetisch, die hinteren 2 Chips)
4. volles Rohr! (4 Chips)
5. Abblendlicht (die vorderen 2 Chips)

die nackten Daten:

ab 5V 100 mA geht es mit Abblendlicht los
alle vier Chips: 10V 100 mA bis 12V 700 mA also ca. 9,5W max.
bis zu 750 lm, 87g schwer
Das Ding kann damit mit der Dynamoschaltung (erst mal die Fernlicht-Chips kurzschließen) am Nabendynamo und natürlich mit KSQ am Akku betrieben werden.

grinsende Grüße

Michael

 

[Sutrai]

AW: grinsender Olaf oder Fern- und Abblendlicht

ab 5V 100 mA geht es mit Abblendlicht los
alle vier Chips: 10V 100 mA bis 12V 700 mA also ca. 9,5W max.
bis zu 750 lm, 87g schwer
Das Ding kann damit mit der Dynamoschaltung (erst mal die Fernlicht-Chips kurzschließen) am Nabendynamo und natürlich mit KSQ am Akku betrieben werden.

Geil!!!
Martin

 

[lazy biker]

AW: grinsender Olaf oder Fern- und Abblendlicht

Hi Michael,
Suuper Lösung!! Nachdem die COP-LED mich absolut entäuscht hat (zuviel Streulicht), weis ich nun, was als nächstes Bestellt wird.

Zu den Kabeln: Im Modellbau gibt es ganz dünne, sehr flexible Kabel. Damit geht das SMD-Löten leichter. Muss mal nachschauen, wie dünn die sind. Haltbar sind sie, seit einem halben Jahr über das Kofferraumscharnier verlaufend am Rücklicht ohne Probleme.

Viele Grüße
Roland

 

[trubby]

AW: grinsender Olaf oder Fern- und Abblendlicht

Abblendlicht (die vorderen 2 Chips)

Hallo Michael,

wie ist die Ausrichtung der MC-E? Die vordere Chipreihe auf "Brennpunkthöhe" und die hintere außerhalb/hinter dem Brennpunkt oder die vordere leicht vor dem Brennpunkt?

 

[Martin]

AW: Bauanleitung Scheinwerferbau: Bauform 3 = simpel mit Multichip-LED's

Na aber HOSSA!

Da könnte ich glatt auf die Idee kommen, mir auch mal so ne LED zu besorgen und die beiden noch übrigen Seoul links liegen zu lassen...

Danke fürs fortwährende Experimentieren.

Martin (dessen Doppel-Halber gestern ins GoOne2 eingebaut wurde und nun der Verschaltung harrt)