Lampenbau, verschiedene Fragen

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Moderator: T.Hoffmann

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Torni69
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Fr, 06.05.11, 09:43

hallo zusammen,

in meiner jugend habe ich viel mit elektronik gebastelt, das ist aber leider lange her, deswegen sind mir viele dinge mittlerweile "verlorengegangen".

jetzt möchte ich mir aber eine taucher-/taschenlampe bauen. leider hat sich in der led-technik doch sehr viel getan, und noch leiderer gibts im internet viele, viele meinungen und "aussagen", die einen letztendlich doch nur verunsichern.

in diesem forum habe ich allerdings - besonders durch die hilfreichen beiträge von romiman und die led-tabelle von dragoontt - doch schon viele antworten auf meine fragen gefunden und möchte mich daher in erster linie nochmal "absichern".

insofern also mal zum thema - der lampe: ich möchte gerne cree MC-E emitter einsetzen, als akkus sollen 18650er (voraussichtlich mit 3600mAh) zum einsatz kommen.

falls durchführbar, überlege ich sogar, die lampe mit 3 MC-E's auszustatten.

ich bin mir mittlerweile sicher, daß es wohl das beste ist, mit 2 x 18650 (=7,4 V) jeweils 2 chips der MC-E in serie zu schalten und dann diese beiden parallel laufen zu lassen. richtig?

nun habe ich ein bissl mit der led-tabelle herumgespielt und ein ergebnis erarbeitet, wie es in dem angehängten screenshot zu sehen ist.

mein plan hier wäre nun folgender: ich setze (zugunsten der laufzeit) insgesamt 6 stück von den 18650er-akkus ein, die in 2 getrennten stromkreisen (jeweils 3 akkus, daher 11,1 V) geschaltet sind. von den 3 MC-E's schalte ich jeweils einen chip pro emitter in reihe, wie gehabt jeweils 2 davon parallel an einen stromkreis. so habe ich direkt den vorteil, daß ich die stromkreise getrennt einschalten kann und somit auch 2 unterschiedliche leuchtstärken habe.

grundsätzliche frage natürlich erstmal: funktioniert das so und falls ja, ist das so zu empfehlen? gibt/gäbe es bessere lösungen? wie schätzt ihr die laufzeit einer solchen lampe pro akkuladung ein? nach meiner berechnung müsste ich (2 cluster pro batteriepack entspricht etwa 40 % auslastung des "netzteils", also sollte ich auf eine betriebszeit von knapp über 2 stunden kommen. richtig?


meine anderen fragen beziehen sich derzeit vorwiegend auf das thema KSQ:

soweit ich das verstanden habe, habe ich durch eine KSQ in erster linie mal den vorteil, daß diese so lange wie möglich einen gleichbleibenden strom liefert. in anderen worten: die lampe wird nicht gleichmässig dunkler sondern erhält ihre leuchkraft "so lange wie möglich" und wird dann sehr schnell dunkel. ist das korrekt?

in diesem fall würde ich in jedem fall gerne KSQ's einsetzen. wie sollte ich diese aber dimensionieren, und vor allem, wieviele davon soll/muss ich wie in die schaltung integrieren?

hmmm...und die daufrage zum schluss: einen (den in der tabelle angegebenen) vorwiederstand "ersetzt" mir die KSQ nicht, den muss ich trotzdem noch einbauen, oder?


so, das wars (für den anfang) mal, ich freue mich über viele gute ratschläge und hilfestellungen.


viele grüsse aus augsburg,

jürgen
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Borax
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Fr, 06.05.11, 11:18

Hallo Torni69,
welcome on board!
in meiner jugend habe ich viel mit elektronik gebastelt
Das ist schon mal eine gute Ausgangsbasis.
Ein paar Anmerkungen...
Eine KSQ ersetzt den Vorwiderstand. ABER: LEDs sollten hinter einer KSQ nicht parallel geschaltet werden. Falls doch, dann sollte man schon zusätzliche Vorwiderstände verwenden, um die Unterschiede zwischen den parallel geschalteten LEDs auszugleichen. Besser aber gar keine Parallelschaltung hinter einer KSQ.
Du kannst bei Batterien/Akkus nicht mit einer konstanten Spannung rechnen. Randvoll haben 18650 Akkus über 4V, nahezu leer sind es nur noch 3V. Die Entladekurve von 18650 Akkus bei 1A Last sieht so aus:
http://www.messerforum.net/fotoalbum/sh ... a&cat=1206

Mein 'Grundlagenartikel' zum Thema KSQ: viewtopic.php?f=31&t=7920

Ich würde Dir empfehlen 3 CREE XM L-T6 LEDs und 3 18650 Akkus (jeweils in Serie) an einer linearen Low Drop KSQ zu betreiben. Diese lassen sich auch einfach auf mehrere verschiedene Ausgangsströme (z.B. 1A/2.5A) einstellen/umschalten.
Torni69
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Fr, 06.05.11, 13:43

hallo borax,

danke für deine antwort - die mich zugegebenermassen gerade doch ein bissl überfordert - die technik is die letzten 20 jahre nicht wirklich stehengebliegen *fg*

also mal langsam: wenn ich das recht verstehe (bisher war mir nur die MC-E - und die p7 - als "die hellsten" LEDs bekannt) hat cree mit der XM-L mittlerweile eine 2W-LED auf dem markt, die heller ist als die MCE?

ok, kein thema, dann würde ich die natürlich auch bevorzugen. die muss man dann aber auch mit 3000 mA befeuern, nehme ich an...

gibt es denn eine geeignete KSQ auch zu kaufen? gefunden habe ich bei led-tech maximal eine mit 2800 mA - und die ist nicht "einstellbar" (wobei ich auf eine dim-funktion ggf. sogar verzichten könnte (aber natürlich auch nicht zwingend muss)....

eine ksq selber zusammenlöten wäre mir glaube ich zum momentanen zeitpunkt ein bissl zu kritisch :/

vielen dank in jedem fall schonmal für die erste einschätzung ;)

grüssle, jürgen
Borax
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Fr, 06.05.11, 16:41

hat cree mit der XM-L mittlerweile eine 2W-LED auf dem markt, die heller ist als die MCE?
Naja, 2W LED würde ich das nicht nennen... Voll ausgefahren (3A) bei knapp 4V sind es schon 10-12W.
gibt es denn eine geeignete KSQ auch zu kaufen?
Nein. Die kann man derzeit nur selbst löten und selbst einmessen. Die Led-Tech geht zwar auch, aber 1V Drop ist hier schon zu viel.
die muss man dann aber auch mit 3000 mA befeuern, nehme ich an...
Kommt drauf an, wie viel Licht raus kommen muss/soll. Bei 1.4A schafft eine ja schon ~500lm. 3 Stück also schon mehr als ein Standard-Autoscheinwerfer (~1300lm).
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strenter
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Fr, 06.05.11, 22:36

Die Nachteile bei geringerem Strom liegen klar auf der Hand: Um den gleichen Lichtstrom zu bekommen wie mit vollem Strom, muss man mehr LEDs einsetzen. Dadurch braucht man mehr Bauraum und es fallen eventuell noch weitere Mehrkosten an für weitere KSQ.
ABER
Drei LEDs, die mit 3A versorgt werden machen weniger Licht als 6 LEDs, die mit je 1,5A versorgt werden. Warum das so ist liegt viel an physikalischen Prinzpien, aber auch an der vermehrten Wärme die der LED-Chip bei der höheren Leistung ausgesetzt ist.
Der Wärmeausstoß ist gesamt etwas geringer und leichter zu handhaben, da er über eine größere Fläche verteilt wird. Wärme läßt eine LED schneller altern und somit schneller dunkler werden (degradieren).

Konklusion: Nur bei exzellenter Kühlung sollte eine XM-L mit vollem Strom betrieben werden. Wichtig ist, dass die Wärme schnell vom Chip abgeleitet wird.
Ein Kühlkörper der nicht warm wird ist entweder massivst zu groß ausgelegt, oder aber die Wärmeankopplung stimmt nicht und die LED wird eine frühzeitigen Tod sterben. Bei einem Kühlkörper der zu heiß wird ebenso. ;)
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Sa, 07.05.11, 07:36

hallo und guten morgen ;)

@borax: ok, irgnedwie hatte ich im datenblatt was von 2,03 W gelesen....könntest du mal versuchen, mir in kuren worten zu erklären, was es mit dieser dropspannung auf sich hat und warum 1,0 V "zu viel" sind? danke ;)

@strenter: danke für deine infos. sind auch alle soweit gut nachvollziehbar. was ich allerdings nicht verstehe, ist, warum es von nachteil sein sollte, wenn der kühlkörper "massivst" zu gross ausgelegt sein sollte. oder bezieht sich der frühe tod der led NUR auf die inkorrekte wärmeankopplung?

denn da ich ein recht massives alugehäuse (inkl. einer ca. 1 cm dicken "grundplatte" für die emitter) plane, daß sich dann noch während des betriebes zu 98% im wasser (die restlichen 2% zum testen und - hoffentlich *g*- zum angeben, somit also nur kurzzeitig) befindet, gehe ich schon von einer "excellenten" kühlung und einem nicht allzu warmen "kühlkörper" aus ;)
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Sa, 07.05.11, 07:57

@borax: ich hab nochmal deinen artikel über ksq's gelesen und versuche mal, ob ich mir die frage selbst beantworten kann:

also "dropspannung" ist die spannung, die das ksq selbst verbraucht, richtig? wenn ich also 1 V dropspannung habe, würde den led's bei der gegebenen eingangsspannung nicht mehr genug spannung zur verfügung stehen....

nun ist es aber doch so, daß ich bei 3 akkus á 3,7 V (im datenblatt so angegeben) insgesamt 11,1 V eingangsspannung anliegen habe. abzüglich 1 V drop, macht das 10,1 V eingangsspannung.

im datenblatt sind die XM-L mit einer vorwärsspannung von max. 3,35 V angegeben (bei 3000 mA).....mal 3 macht das nach adam taschenrechner dann 10,05 V - also eigentlich immer noch weniger als die anliegende eingangsspannung.

so, jetzt hab ichs geschafft, dank eigeninitiative noch ein bissl guten willen zu zeigen und mir nicht alles von grund auf nochmal vorkauen zu lassen - und du kannst - wenn du willst - etwas konkreter antworten.....insbesondere in diesem fall (falls ich soweit richtig liege), wie sich das nun in bezug auf die von dir verlinkte entladungskurve der akkus auf die LED's auswirkt.

in jedem fall jetzt schon nochmal vielen dank für die hilfreichen und interessanten beiträge ;)
Borax
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Sa, 07.05.11, 17:21

nun ist es aber doch so, daß ich bei 3 akkus á 3,7 V ...
Nein. Sie haben anfangs eine Spannung von etwa 4V, die je nach Last relativ schnell auf ca. 3.5 bis 3.8V runter geht. Wenn die Zellen mehr als ca. 80% ihrer Ladung abgegeben haben sinkt die Spannung auf ca. 3V-3.3V ab (wieder lastabhängig).
Hier noch mal ein besserer Link: http://www.messerforum.net/showpost.php ... stcount=37
Wie Du in der verlinkten Entladekurve siehst, hängt es außerdem auch noch stark vom Akku ab. Gute Akkus bleiben sehr lange oberhalb von 3.5V (bei 1A Last!), weniger gute haben schon nach etwa der Hälfte der Gesamtkapazität weniger als 3.5V. Bei höherer Last (siehe untere Kurven bei 2A) haben fast alle Zellen nach der Hälfte ihrer Kapazität weniger als 3.5V, viele schon nur noch 3.3V.
Speziell die Ultrafire 3000 liegt da eher ungünstig.
im datenblatt sind die XM-L mit einer vorwärsspannung von max. 3,35 V angegeben
Nein. Nicht maximal, sondern 'typisch'. Maximal sind es 3.5V bei 700mA(!) In diesem Fall wären es bei 3A wohl eher 4V.
Du kannst leider nicht beeinflussen welche Du bekommst. Und wenn es eben 'blöd' läuft, dann erwischst Du Akkus, die bei 2A nach der Hälfte ihrer Kapazität weniger als 3.5V haben und LEDs die bei 2A mehr als 3.5V brauchen. In diesem Fall ist ein Drop von 1V eben zu viel. Respektive es reicht auch ohne Drop nicht mehr ganz... Sehr wahrscheinlich bekommst Du aber Material was nicht so extrem liegt. In diesem Fall könnte es auch mit dem Drop von 1V gehen, aber je weniger, desto besser.
Prinzipiell kannst Du es auch einfach versuchen, darfst Dich aber nicht beschweren, wenn die volle Leuchtstärke nur kurze Zeit zur Verfügung steht.
Der gesamte Rest Deiner Überlegungen ist völlig richtig.
Torni69
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Sa, 07.05.11, 19:12

ok, langsam versteh ich die ganzen zusammenhänge.

mein problem ist tatsächlich, daß ich mir den zusammenbau einer geeigneten ksq nicht zutraue (zumindest nicht in einer form, die in einer tauchlampe "taugt" - und schon gar nicht, wenns um smd geht)

geliebäugelt hatte ich zuletzt ja auch mit dieser ksq, (weils dazu auch eine schicke PWM-steuerung gibt) aber auch die hat ja 1V dropspannung :(

wären denn 4 akkus eine alternative? oder gibt es geeignetere akkus, die stabilere spannungen aufweisen? ich hab z.b. auch schon wahre wunderdinge über "LiFePo" gelesen, finde aber auch nix wirklich "handfestes" dazu.....
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Sa, 07.05.11, 19:46

Meine Warnung bezog sich tatsächlich nur auf die schlechte Wärmeankopplung. Ein zu groß dimensionierter KK ist eher gut, ein massivst zu groß dimensionierter KK ist Geldverschwendung. ;)
Mit 1cm Stärke und Wasserkühlung sollest Du aber recht gut fahren.

Mit den drei Akkus und einer Low-Drop-KSQ hast Du so etwas wie einen Tiefentladeschutz für die Akkus realisiert denn die LEDs funzeln dann nur noch bei entladenem Akku. Bei vier Akkus und einer Buck-KSQ ist das nicht mehr der Fall, denn die Spannung der entladenen Akkus ist ja viel höher als die LED-Spannung plus Drop. Hier wäre eine Unterspannungsabschaltung sinnvoll.
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Sa, 07.05.11, 20:19

LiFePo sind schon super. Die halten Ihre Spannung sehr konstant. Siehe z.B. hier: http://www.hooked-on-rc-airplanes.com/a ... eries.html Aber weil deren Spannung etwas niedriger als diejenige von 'normalen' LiPo Akkus liegt, wäre das Problem dann eher noch schlimmer...
Vermutlich musst Du es einfach testen. Viel schief gehen kann ja nicht, schlimmstenfalls wird eben die maximal mögliche Lichtstärke nicht ganz oder nur relativ kurze Zeit erreicht.
Torni69
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So, 08.05.11, 07:02

ich frag jetzt nochmal nach, damit ich das auch richtig verstehe:

der unterschied zwischen "Vtyp" und "Vmax" hat weniger mit ansteuerung, stromstärke oder sonstwas zu tun, sondern bezieht sich vorwiegend (bzw. ausschliesslich) auf bauartbedingte fertigungstoleranzen. ist das richtig?


ansonsten werde ich das jetzt wohl einfach mal ausprobieren. welche ksq würdet ihr denn (aus der erfahrung oder aufgrund der technischen daten eher empfehlen?

die von led-tech, oder lieber die von pcb-components

oder gibts noch ne ganz andere, die ihr mir ans herz legen wollt?

ich wünsche mal nen schönen sonntag ;)
Zuletzt geändert von Torni69 am So, 08.05.11, 07:34, insgesamt 1-mal geändert.
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So, 08.05.11, 07:15

Das stimmt, Fertigungstoleranzen spielen da eine große Rolle.
Leider wurde der eine Link zur KSQ laut den Forenregeln anonymisiert, deshalb meine Empfehlung dort zu bestellen wo es am Wenigsten kostet, Versandkosten (und Wartezeit!) mit eingerechnet.

Einen Tip noch: Erst sekundärseitig die LED(s) an die KSQ, dann einschalten. Nicht umgekehrt. Eine unbelastete KSQ hat nämlich sehr schnell die Versorgungsspannung am Ausgang, da sie ja bemüht ist Strom zu liefern und somit die Spannung "hoch dreht". Wird dann erst die LED angeschlossen, bekommt diese mit großer Wahrscheinlichkeit massivste Überspannung ab. Eine Schädigung der LED ist sehr wahrscheinlich.
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So, 08.05.11, 07:39

guten morgen strentner ;)

beim link wars nur das ".de", was wohl unerwünscht war - aber funktioniert hat der link ja trotzdem...

danke noch für deinen tip, aber das war ja (eigentlich) eh selbstverständlich ;)


ich überlege mir gerade noch zusätzlich zu der 2800 mA ksq noch eine mit 2000 mA einfach dazuzubestellen und dann einfach mal zu gucken, was mir letztendlich die - insgesamt - besseren ergebnisse beschert (es sei denn ihr sagt jetzt, das wäre blanker unsinn *g*)
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So, 08.05.11, 07:58

So unsinnig ist das gar nicht. Bei geringerer Bestromung steigt die Effizienz (lm/W) und die Kühlung wird vereinfacht. Natürlich bekommt man weniger Licht raus aus der LED, aber dafür wird sie - gleiche Kühlleistung vorausgesetzt - auch weniger schnell dunkler.
Und es stört nicht das .de, es ist eher dass das andere Ende ein ähnlich ausgerichteter Laden ist wie der der Forenbetreiber. Und dass der Link selbst nicht ins Nirvana verweist wird bald schon manuell korrigiert sein. ;)
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So, 08.05.11, 08:10

strenter hat geschrieben:So unsinnig ist das gar nicht. Bei geringerer Bestromung steigt die Effizienz (lm/W)....
das dachte ich mir schon - hattest du ja weiter oben schon geschrieben. und nachdem auch borax schon meinte, daß man selbst mit 700 mA schon die leuchtkraft eines autoscheinwerfers (oder sogar mehr) zu erwarten hat, könnte das durchaus das mittel meiner wahl sein ;)



zum thema konkurrenz mal ein hinweis an den forenbetreiber
: ich habe dieses forum über google gefunden - auf der suche nach lösungen für mein problem.
bisher habe ich nirgends (auch nicht direkt unter "www.led-hilfe.de") auch nur den kleinsten verweis auf einen shop gefunden - was ich (nachdem es diesen ja anscheinen wirklich gibt) eigentlich sogar schade finde.

natürlich respektiere ich das hausrecht des forenbetreibers, unerwünschte konkurrenz nicht unbedingt gerne hier zu sehen, aber vielleicht sollte man dann auch (für googler) irgendwie deutlich machen, daß es sich hier um ein an einen shop angeschlossenes forum handelt und nicht um ein "freies" diskussionsforum ;)
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Achim H
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So, 08.05.11, 08:17

Hast Du schon mal ein Forum mit einem Symbol eines Warenkorbes (oben rechts) gesehen?
Wenn Du wissen möchtest, welcher Shop zu diesem Forum gehört, dann klick mal auf den Warenkorb.

Borax hatte Dir einen Link zum Messerforum (betrifft die 18650 Akkus) gepostet. Schau Dir auch den Beitrag #151 an. Dort wird von den 3600mAh Akkus berichtet und wieviel Kapazität diese wirklich haben.
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Mo, 09.05.11, 08:31

hallo achim,

hm. richtig. über den warenkorb gehts zum shop - warum sollte ich aber (wie gesagt, nicht wissend, daß es ÜBERHAUPT einen an dieses forum angeschlossenen shop gibt, auf einen warenkorb klicken, wenn ich vorher nichts gekauft habe? ;)

mein beitrag - falls falsch verstanden - sollte auch eher "konstruktive kritik" für den forenbetreiber sein. ich hätte als hilfesuchender googler wirklich ganz und gar überhaupt kein problem damit, wenn auf der startseite irgendwas ala "dieses forum gehört zum soundso-shop - um zum shop zu gelangen, bitte auf den warenkorb rechts oben klicken" stehen würde. ganz im gegenteil, ich suche hilfe und bin ja letztendlich auch kaufwillig ;)


zu den kapazitäten der 18650er: ja, das hab ich mittlerweile auch gelesen. insbesondere habe ich mich gewundert, daß zwar in der bucht haufenweise 3600er verkauft werden, bei ultrafire selbst auf der homepage aber nichts derartiges angeboten wird.

nachdem ich aber wie geschrieben sowieso mittlerweile mehr zu ksq's im 2000er-bereich tendiere, kommt es auf diese "wahnsinnsleistungen" auch gar nicht mehr soooo an ;)
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Do, 12.05.11, 08:11

IMHO kann man inbesondere bei Nutzung von LiFePo4-Akkus auf eine KSQ komplett verzichten und einfach einen Widerstand nehmen --- man darf lediglich die Akkus nie ganz voll laden, sondern muss auf die ca. 10% verzichten, bei denen die Spannung deutlich ansteigt. Also Cut-Off beim Laden bei z.B. 3,35 oder 3,4 statt 3,6 bis 3,7V.

Auch das Laden kann man dann einfach mit einem 3,3V-Netzteil + Widerstand erledigen.
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