LED-Taschenlampe

[kennyichen]

Hallo,

im Rahmen einer fachpraktische Projektarbeit muss ich eine LED-Taschenlampe herstellen.

Größe, Gewicht und Form ist mir selbst überlassen.

Ich möchte eine Lampe bauen, die extrem hell sein wird. Vielleicht kann ich somit die Prüfer ein wenig beeindrucken. ;o)

Meine Vorstellung:

Gehäuse (Aluminiumrohr/Kunststoff oder Kupfer für die Batterien)

Battereien (3x Mono AKKU 9000 mAh)
Mehr als drei Monoblocks sollten es nicht sein. Ich möchte das Gehäuse verschließen und eine Art Dockingstation zum aufladen bauen. (Besonders was die Ladepannung angeht kenn ich mich nicht aus. Gibts für den Ladevorgang spezielle Laderegelungen mit Abschaltung?)

LED (1x oder 2x oder 3x Seoul Z-LED P4, weiß, 240lm oder andere Ideen...)
Da ich ein absoluter Neuling auf diesem Gebiet bin, bin ich um jede Idee und jeden Ratschlag sehr dankbar. Habe keinerlei Erfahrungen. Besonders nicht mit den neuen HochleistungsLEDs.
Welche LEDs würdet ihr mir empfehlen?

Ist es machbar auch eine Spannungsregulierung einzubauen, dass bei einem Spannungsabfall der Batterie die Leuchtkraft erhalten bleibt.

UND:
Ich muss alle Schaltungen und Platinen selbst aufbauen. D.h. es dürfen keine fertigen Produkte verwendet werden. Vielleicht habt ihr speziell zur Spannungs- und Laderegulierung Schaltpläne mit denen ich arbeiten könnte.

Vielen Dank!

Beste Grüß,
Timo

----
Ein weiteres Schnick-Schnack wäre eine Anzeige zur Batteriespannungsüberwachung... aber das ist fürs erste nicht so wichtig.

[Borax]

Schau Dir mal die Led-Taschenlampen-Modding Threads an, da gibt es schon einiges zum Thema...

LED (1x oder 2x oder 3x Seoul Z-LED P4, weiß, 240lm)

Ist sicher sinnig. Vielleicht auch schaltbar (1,2,3 LEDs an) als Stromsparmodus...
Laderegelung ist kein Problem, da gibt es reichlich Spezialchips (z.B. http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1666) dafür. Ansonsten hast Du zwei Probleme zu lösen:
1. LEDs werden über den Strom, nicht über die Spannung geregelt.
2. Hochleistungsleds brauchen Kühlung, grade bei einer Taschenlampe nicht ganz trivial.

[kennyichen]

OK, danke für die rasche Antwort.

Da ich kein Elektronikgenie bin, muss ich mich erst wieder in die ganze Geschichte reindenken.

Würde ich beipielsweise 1x die Seoul Z-LED P4 verbauen und die Spannungsversorgung mit 3x Mono-Batterien realisieren, wäre es dann also nicht ausreicht einen Wiederstand vor die LED zu schalten, damit sie leuchtet? Bzw. leutet sie überhaupt?
Einige Threads habe ich mir schon durchgelesen... nur ich möchte mich nochmal für meinen Fall vergewissern. Versteh einiges auch teilweise nicht.

Mono-Batterie Daten:
Spannung: 1.2 V
Kapazität: 9000 mAh

Könnte ich theoretisch die Konstantstromquelle 1000mA aus dem Shop benutzen, um die optimale Lichtausbeute zu bekommen?
Nur wie bekomme ich dann die minimale Eingangsspannung von 6V zusammen?
Ihr seht, ich bin ein bisschen unbeholfen... aber deswegen bin ich ja hier im Forum.

[Borax]

wäre es dann also nicht ausreicht einen Widerstand vor die LED zu schalten, damit sie leuchtet? Bzw. leutet sie überhaupt?

Sie leuchtet. Ganz so einfach ist es aber auch nicht...
Alle LEDs haben geringfügig (aber durchaus relevant!) unterschiedliche 'Anschlussspannungen' ('Forward Voltage'-Streuung). Diese sind auch noch temperaturabhängig.
Als einfachste Variante könntest Du durchaus die P4 über einen Widerstand an die 3.6V hängen. Der Widerstand sollte dann so groß sein, dass bei max. Ladezustand der Akkus und max. Temperatur des Systems (also der LED) der Maximalstrom von 500-1000 mA (je nach Kühlung!) nicht überschritten wird.
Die Spannung für eine KSQ könntest Du nur über einen Step-Up Wandler oder mehr Akkus erreichen. Dann würde ich aber die Variante mit mehr Akkus vorziehen, sonst verlierst Du zweimal Strom.

[kennyichen]

So,
ich hab mir jetzt mal eine P4 und einen Bausatz KSQ gekauft.
Nachdem ich alles zusammengebastelt hatte, hat's mich fast umgehauen. Man sind die hell.
da erblindet man ja fast.

Ich werde das Projekt nun so angehen:
Benutze die Teileliste und Schematic der gekauften KSQ und werde das Teil einfach nachbauen.
Da die KSQ erst ab 6V AC und 9V DC richtig funktioniert werde ich von den Monobatterien auf 9V Blocks umschwenken.

Jetzt muss ich mich nur noch um die Kühlung und die Lande-Abschaltung kümmern. Somit wäre alles paletti.

[kennyichen]

Hallo,

ich bin nun fündig geworden. Meine Stromquelle wird nun aus zwei Lithium Rundzellen Akku Packs bestehen:



Akku-Technologie: Lithium
Spannung: 3,7 V
Kapazität: 2600 mAh
Abm.: (Ø x L) 18,4 mm x 65 mm

Dahinter klemme ich dann die KSQ und die LEDs.

Jetzt benötige ich nur noch die Ladeabschaltung für die Ladestation. Ich weiß, das gehört jetzt nicht agnz in dieses Forum, aber kann mir dabei jemand weiterhelfen?

Ladespannung für Einzelzelle: 4,2 V
Max. Ladestrom: 2600 mA (bei 25° C)

Wie lautet dann die Ladespannung bei zwei Zellen? Das Doppelte?

Hier eine schnelle Skizze, wie ich mir das Ganze vorstelle:
ACHTUNG: Batterien werden natürlich in Reihe geschaltet nicht parallel wie in der Skizze! Sorry!



Meint ihr das könnte so funktionieren. Für die Kühlung der LEDs werde ich mir noch etwas einfallen lassen.

Wieviel Watt hat denn die P4? 1W oder 3W...

Vielen Dank!

Beste Grüße,
Timo

[Borax]

Funktionieren... Ja, aber 'einfach' ist die Lösung nicht. Bei Li-Zellen muss man ziemlich aufpassen. Die Laderegelung ist nicht einfach und außerdem brauchst Du eine Schutzschaltung damit die auf keinen Fall tief entladen werden.
Such mal im Forum nach 'Lipo' oder 'LiIon'

[kennyichen]

Aha,
das gibts doch nicht. Da stößt man von einem Problem aufs Nächste.
Und der Lehrer meinte, dass es eine einfache Aufgabe wäre eine LED Taschenlampe zu bauen.

Ich habe hier eine Lithium-Polymer-Schutzschaltung gefunden, die sich für mein Projekt verwenden ließe. Doch wie verhält es sich bei der Aufladung von zwei in Reihe geschalteten Li-Zellen?

Hier der Link zur Schutzschaltung:
http://www.elv-downloads.de/service/man ... g_LPS1.pdf

[Synthy82]

...kommt auf die Ansprüche drauf an.. So ne kleine für die Hosentasche ist schnell gebaut: ein Goldcap mit mehreren Farad, ein integrierter Stepup-Wandler, ne SMD-Spule, ne weiße LED und n Schalter. Dann am anderen Ende des Gehäuses so was wie ne Buchse, um den C zu laden, der Gegenpart dazu wäre vielleicht ne Konstantspannungsquelle in der Nähe der Ladeschlussspannung des Kondensators.

[physikphreak]

die P4 hat bei 1 A etwa 3 Watt Verlustleistung
kannst du die Zellen nicht getrennt laden? das wäre glaub ich besser und einfacher
eine LED-Taschenlampe zu bauen ist sehr einfach:
man braucht für die Elektronik nur eine High-Power-LED mit "High-Power-Widerstand" und Schalter an drei Alkaline-Zellen zu hängen, Polung beachten, fertig
eine gute LED-Taschenlampe zu bauen ist schwer

[kennyichen]

Da hast du recht!

LED - Widerstand - Stromquelle - Schalter ist ne einfache Lösung.

Ich möchte eben nicht die einfache Variante, sondern etwas "Besonderes", was nicht in jeder Ladentheke zum Verkauf angeboten wird.

Hier nochmal genau beschrieben, was ich realisieren möchte. Vielleicht hat jemand ne bessere Idee wie ich. Es kann ja sein, dass ich nur aufm Schlauch stehe und nicht begreife wie primitiv alles ist.

<Leuchtmittel>
3x Seoul Z-LED P4, weiß, 240lm mit Platine
1x Triple-Linse für Seoul P4 LEDs
Für die Kühlung werde ich sorgen. Hab da schon ne sehr gute Idee!

<Gehäuse>
Kupferrohr oder ähnliches

<Spannungsquelle>
Irgendetwas Passendes... dachte zuerst an Mono-Batterien, dann an Li-Blocks.
Was meint ihr? Wie bekomme ich die drei P4 am besten zum Leuchten?

Ist eine Konstantspnnungsquelle überhaupt notwendig? Zusammengelötet habe ich mir eine. Funktioniert prima. Wahlweise 350mA oder 750mA. Würde sie deshalb gerne einbauen.

Der Lampe soll nicht nach 30 min. Betrieb der Saft ausgehn.

<Ladestation für Taschenlampe>
Die Akkus sollen, ohne sie aus der Lampe herauszunehmen, aufgeladen werden können.
Dachte hier an eine Laderegelung. Nur welche?

Ihr seht ich hab sooo viele Fragen. Vielleicht können wir alles nach der Reihe beantworten.

Nomals DANKE im Voraus für alle Antworten und Ideen

[Borax]

...3x Seoul Z-LED P4
Das gibt ja schon eher einen Scheinwerfer als eine 'normale' Taschenlampe...

Vorschlag:
3x Seoul Z-LED P4 braucht ~ 12V
Also Spannungsquelle = 10 NiMH Zellen, (gibt es als 'racing packs' halbwegs bezahlbar mit ca. 3Ah, ggf. gehen auch gute Mignon Zellen), 'unkritisch' in der Verwendung, etwas "Besonderes" und problemlos zu laden (mit passender Ladeschaltung - siehe oben- sogar im 'eingeschalteten' Zustand)
Deine KSQ (ist die eigentlich 'geschaltet'?)müsste da auch dazu passen, wenn die nicht all zuviel 'verbraucht' (1V 'Drop' hast Du vmtl. 'Luft' da die LEDs ~3.6V brauchen und Du damit auf ~10.8V kommst).
Du kannst eine Serienschaltung verwenden (ist auch wesentlich 'unkritischer' als LEDs parallel)
Gehäuse musst Du eben 'passend' zusammensetzen.

[Synthy82]

Vielleicht mal ne Frage zwischendurch: Wie viel Zeit bleibt denn noch? Für das Ganze, wie es hier beschrieben wurde (hell bis zum Abwinken, trotzdem effizient - und komfortabel) würde ich unter den Bedingungen der "Nebenbeiarbeit" mindestens ein Jahr Entwicklungszeit ansetzen. Einen Schaltregler zu entwickeln, der effizient ist und nicht in der Gegend herumstört, ist kein Pappenstiel...

[kennyichen]

Hallo,

ja die Sache mit der Zeit. Mir bleibt nur bis Anfang Januar Zeit. Das ist aber zu schaffen.
Ich hab mit meinem Lehrer abgeklärt, da das Thema jetzt anspruchsvoller wird als zuvor angenommen, dass alle elektronischen Komponenten (KSQ, Lederegler, usw.) auch fertig oder im Bausatz gekauft werden dürfen.


Der Tip mit dem Racing-Akku war wirklich gut. Super Idee, danke!

Würde der hier gehn?

Akku-Technologie: NiMH
Kapazität: 3300 mAh
Spannung: 12 V
Zellen-Zahl: 10
Abm.: (L x B x H) 218 x 45 x 22 mm
Gewicht: 583 g



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ist die KSQ von dieser Seite dann auch passend, oder?

Technische Daten:
Minimale Eingangsspannung: 6VDC
Maximale Eingangsspannung: 35VDC
Ausgangsstrom: 350/700/1000mA
Toleranz des Ausgangsstroms: <3%
Maße: 23x23x7mm

Betrieb mit 350mA



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Würde die Triple-Linse für Seoul P4 LEDs bevorzugen.

1.) Was haltet ihr von dieser Linse?
2.) Welchen Abstrahlwinkel würdet ihr mir empfehlen?



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Und zum Schluss noch ne Frage zur Laderegulierung...

Welche Laderegelung / Schutzschaltung wäre speziell für diesen Akku zu empfehlen.


Nochmals vielen DANK für alle Antworten!

Beste Grüße,
Timo

[Synthy82]

Die KSQ nimmt dir schon mal viel Arbeit ab!
Der Abstrahlwinkel der Linsen hängt vom geplanten Einsatzzweck ab - da kannst du dir ja mal ne Konstruktionszeichnung anfertigen - zeichnest einen Winkel und dann beispielsweise 10 cm vom Scheitelpunkt entfernt eine Linie - das wäre dann z. B. der Durchmesser der ausgeleuchteten Fläche - das kannst du dir im Maßstab umrechnen. Für das, was man normalerweise mit einer Taschenlampe macht, wäre die am engsten bündelnde Linse (10 °, oder?) am besten geeignet. Willst du noch weiter leuchten, musst du dich woanders nach engeren abstrahlwinkeln umsehen.

[Mirfaelltkeinerein]

Und zum Schluss noch ne Frage zur Laderegulierung...

Welche Laderegelung / Schutzschaltung wäre speziell für diesen Akku zu empfehlen.

Ich würde eigentlich ein fertiges (Modellbau-)Ladegerät empfehlen. Der Selbstbau ist nicht ganz einfach, zumindest, wenn wirklich alles selbst gebaut werden soll.
Dafür könntest Du dir mal den Lade-IC LT1510 von Linear Technology ansehen. In der einfachsten Beschaltung funktioniert der 'nur' als Konstantstromquelle. Weitere Features wie Ladeschlusserkennung und -abschaltung, Erhaltungsladung und und und, müsstest du, wenn gewünscht, noch drumherumbauen. Für den IC gibt es ziemlich ausführliche Application-Notes, aber für ein ordentliches Ladegerät wird, soweit ich mich erinnern kann, ziemlich schnell noch ein Mikrocontroller eingesetzt. Wenn ich das richtig verstanden habe, würde das sicherlich den Rahmen Deiner Arbeit sprengen.
Mit dem Teil habe ich auch mal eine einstellbare Konstantstromquelle für eine K2 mit bis zu 1500mA vorgestellt: http://www.lumitronixforum.de/viewtopic ... t=HowToBau.

[kennyichen]

Alles klar,
ich werde die Teile Anfang der nächsten Woche bestellen.

Also:
<AKKU>
1x NiMH RACING-PACK 12 V mit 3300mAh + entsprechendes Ladegerät (Original / kein Selbstbau)

<LEUCHTMITTEL>
3x Seoul Z-LED P4, weiß, 240lm mit Platine

<LINSE>
1x Triple-Linse für Seoul P4 LEDs - 10°

<KSQ>
Ich werde mir gleich die von hier mitbestellen. Welche würdet ihr nehmen. Reicht die 350mA oder wäre die 700mA für die P4 geeigneter?
UND: Wie rechne ich eigentlich aus wie lange dann die Batterie hält?

Gut, die eine Frage würde mcih noch interessieren. Dann wird das Projekt auch schon beginnen. Bilder von der fertigen "Taschenlampe" werde ich nachträglich einstellen.

Viele Grüße,
Timo

[Borax]

Da es ja 'richtig' hell sein soll, würde ich die 700mA nehmen (außer Du hast Sorge wegen der Kühlung...)
Der Akku Pack hat 3300mAh, also kannst Du etwa mit 4 Stunden 'Laufzeit' rechnen (bei 350mA wäre es natürlich das doppelte).
Rechnen ist sehr einfach: mAh/mA = h (also Stunden)

[physikphreak]

seid ihr alle sicher dass es so funktionieren wird?
wenn der Akkupack 12 Volt hat wird das glaub ich ziemlich knapp
im Datenblatt der KSQ steht Drop ca. 2,5 V
wenn man für die LEDs bei 700 mA 3,5 Volt annimmt brauchst du dann schon 13 Volt unterstes Minimum

[kennyichen]

Meinst du da gibt es Probleme mit dem 12V Akku und den drei P4 mit KSQ, wenn sie auf 700mA laufen?

[physikphreak]

ich fürchte schon
so zehn NiMH-
Akkus mögen zwar eine Ladeschlussspannung von 14 V haben, aber das senkt sich sehr bald
die volle Kapazität wirst du auf keinen Fall ausschöpfen können, aber wie schlimm es ist weiß ich nicht weil die Angaben alle nur zirka sind und die der LEDs und Akkus eh noch schwanken können usw
brauchst mal nen experten

[kennyichen]

Aha,
würde ich die LED beipielsweise auf 350mA + KSQ laufen lassen hätte ich das gleiche Problem?

Es liegt also daran, dass die P4 jeweis 3,5V benötigen, d.h. 10,5V + das Drop (was immer das sein mag) 2,5V - ergibt zusammen 13V. Bringt es dann überhaupt was, wenn ich die Stromstärke senke?

[Borax]

im Datenblatt der KSQ steht Drop ca. 2,5 V

Ach, doch so viel?
Dann nimm eben doch die 350mA Version, die hat 'nur' 1,8V Drop, außerdem braucht die P4 bei 350mA nur ca. 3.2V, so dass Du insgesamt nur ca. 9,6V brauchst und mit dem 1.8V Drop also bis auf ca. 11,4V 'entladen' kannst bevor die Stromstärke sinkt. Mit der Kühlung hast Du dann auch weniger Probleme. Ansonsten geht es mit der 700mA bestimmt auch, ggf. sinkt die Stromstärke dann eben schon nach dem Entladen auf ca. 13V, das ist aber vmtl. trotzdem noch mehr als 2/3 der Kapazität.

[Olav]

nimm doch 2 Akkus die schaltest du in reihe dann bekommst eine spannung von 14,4V kannst auch die hier nehmen

Akku-Technologie: NiMH
Kapazität: 4600 mAh
Spannung: 7,2 V
Zellen-Zahl: 6

MfG
Olav

[kennyichen]

Hallo,

um allen Vermutungen aus dem Wege zu gehen. Habe ich mir nun einen 12 Zellen-Akku-Pack bestellt.

Ich habe nun also die 14,4V und kann nun fröhlich die 700mA KSQ nehmen.

Die Lampe wird, glaube ich, eher ein Totschläger als ne TASCHEN-Lampe. Sie passt höchstens in ne Reisetasche als in die Hosentasche. ;o)

Akku-Technologie: NiMH
Kapazität: 3300 mAh
Spannung: 14.4 V
Zellen-Zahl: 12
Abm.: (L x B x H) 262 x 45 x 22 mm
Gewicht: 695 g

Das Gewicht der Lampe wird im Übrigen auch enorm.