Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Mi, 18.05.16, 16:22 (1 Bewertungen, 35 Sterne)

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Und hier noch eine Beistellleuchte, ähnlich wie hier schonmal beschrieben:
http://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?f=31&t=19775
Die Kosten sind ähnlich, allerdings ist diese Leuchte deutlich kompakter. Da sie als Nachttischleuchte dienen soll, habe ich ein warmweisses COB-Modul gewählt. Als Kühlkörper habe ich den ModuLED Pico 4750-B mit einem Durchmesser von 47 mm und einer Länge von 50 mm verwendet, dementsprechend hat das SatinIce-Rohr nur 50 mm Durchmesser:
01 Komplett.jpg

Material:
1 x COB-Modul NFCLL060B (http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nichia-High-Power-LEDs/Nichia-Chip-on-Board-Modul-NFCLL060B-2365lm-warmweiss.html)
1 x Kühlkörper ModuLED Pico 4750-B (https://www.elpro.org/de/led-kuhlkorper/45171-moduled-pico-4750-b.html)
1 x KSQ ELP10X1PS (http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Stromquellen/Konstantstromquelle-350mA-IP20-oxid.html)
1 x Schnurzwischenschalter (http://www.amazon.de/Schnur-Zwischenschalter-Wei%C3%9F-zugentlastungen-2-polig-250V/dp/B018163128?ie=UTF8&psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o07_s00)
1 x SatinIce-Rohr 50 mm Durchmesser, 100 mm Länge: (https://www.plexiglas-shop.com/DE/de/plexiglas-satinice-duo8kidww9o/plexiglas-satinice-satin-ice-farblos-0d010-df-m4x58c12v5c~p.html)

Als Sockel dient ein Bruchstück einer polierten Granitplatte mit 2 cm Stärke. Die habe ich vom hiesigen Steinmetz. Die Kanten sind absichtlich gebrochen, da die so entstandene unregelmäßige Form mit den rauen Bruchkanten als Sockel deutlich besser aussieht, als ein Rechteck mit polierten Kanten. Auf die Frage, was er dafür bekommt, hat er nur abgewunken und gesagt: "Das ist unbezahlbar." :lol: Wenn ich noch mehr solcher Stücke brauche, soll ich einfach vorbeikommen.
Die Grundfläche beträgt hier etwa 13 x 8 cm:
04 Granit.jpg


Das COB-Modul habe ich mit ArcticSilver auf den Kühlkörper geklebt. Die Kabel sind mit UHU endfest 300 gesichert, das SatinIce-Rohr mit dem gleichen Kleber auf den Kühlkörper geklebt. Ansicht von oben:
02 Oben.jpg

Und von der Seite:
03 liegend.jpg

Da das Rohr einen 3 mm größeren Durchmesser als der Kühlkörper hat, steht es an der Kante rundherum um 1,5 mm über, was aber nicht stört. Das Kabel habe ich zwischen zwei Kühlrippen verlegt und mit Pattex Füllmix PU-Duo permanent fixiert. Kabel und KSQ werden über den Schnurzwischenschalter verbunden. Den ausgehärteten Füllmix habe ich schwarz überlackiert.
Die Aushärtezeiten aller Klebeverbindunken lassen sich übrigens erheblich verkürzen, indem man den Kühlkörper mit einer Heissluftpistole auf etwas über 100°C erwärmt. Wenn der Kühlkörper dann wieder auf Raumtemperatur abgekühlt ist, ist der Kleber soweit ausgehärtet, dass man weiter arbeiten kann.

Abschließend habe ich die Unterseite des Kühlkörpers dünn mit UHU endfest 300 bestrichen und auf die Granitplatte gesetzt. Achtung! Am Kühlkörper die äußeren 5 mm nicht mit Kleber bestreichen, damit kein Kleber sichtbar hervorquillt.
Die Leuchte habe ich dann eingeschaltet um den Kleber sozusagen mit der Betriebstemperatur zu tempern. :) Nach etwa 2 Stunden sitzt der Kühlkörper bombenfest:
05 leuchtend.jpg


Die Kennwerte:
Die KSQ nimmt aus dem Netz eine Leistung von 13 W auf. Über dem COB-Modul liegt eine Spannung von 33,6 V, die KSQ liefert dabei einen Strom von 323 mA. Das entspricht einer LED-Leistung von 10,85 W.
Der Wirkungsgrad der KSQ liegt damit bei 83,5%.
Bei 323 mA sollte der typische Lichtstrom des COB-Moduls bei ca. 1600 lm liegen. Da das SatinIce-Rohr eine Transmission von 83% hat, sollte der effektive Lichtstrom bei 1330 lm liegen, was ziemlich genau einer (guten) 100 W-Glühbirne entspricht. Aus der Leistungsaufnahme von 13 W und diesem Lichtstrom ergibt sich eine Systemeffizienz von 102 lm/W.

Bei einer Umgebungstemperatur von 25°C erreicht der Kühlkörper im Dauerbetrieb eine Temperatur von 53°C, die KSQ 50,5°C.
Der maximale Wärmewiderstand des COB-Moduls beträgt laut Datenblatt 1,7 K/W. Aus der LED-Leistung ergibt sich so eine Temperaturdifferenz von 18,5 K. Selbst wenn man für die Klebeverbindung noch ein oder zwei Kelvin kalkuliert, bleibt die Chiptemperatur damit unter 75°C.Der Kühlkörper ist also völlig ausreichend dimensioniert.

Interessant wird ein Blick ins Datenblatt des Kühlkörpers:
06 KK.jpg

Die Temperaturdifferenz des Kühlkörpers von 28 K lässt auf eine Wärmeleistung von ca. 4,8 W rückschließen.
Dementsprechend müsste der elektrische Wirkungsgrad des COB-Moduls

((10,85 W - 4,8 W) ÷ 10,85 W) • 100% = 55,7%

betragen. Das ist natürlich keine genaue Bestimmung des Wirkungsgrads, bei 323 mA dürften die 50% aber auf jeden Fall überschritten werden.
ustoni
 
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Do, 19.05.16, 20:05 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Danke für die Beschreibung dieser Leuchte. Ich werde sie sicher nachbauen. Bei eine Nachttischlampe würde ich mir wünschen, dass sie dimmbar ist. Hast du da eine Idee, wie das realisiert werden kann? :roll:
ThoLin
 
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Do, 19.05.16, 21:25 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Bei eine Nachttischlampe würde ich mir wünschen, dass sie dimmbar ist. Hast du da eine Idee, wie das realisiert werden kann?

Mit den hier verwendeten Teilen ist das leider nicht möglich. Dazu bräuchte man eine dimmbare KSQ. Die kleinste mir bekannte hierbei verwendbare dimmbare KSQ wäre die LPF-16D-42 (390 mA) bzw. die LPF-16D-48 (340 mA):
https://www.elpro.org/de/2242-16-watt-ip30-pfc-dimmbar
Diese wären mit einem einfachen 100 kOhm-Poti dimmbar. Hierfür müsste man aber einen anderen Sockel konstruieren, da dann KSQ, Schalter und Poti im Sockel untergebracht werden müssten. Aufgrund der Abmessungen der KSQ (148x40x32mm (LxBxH)) würde der Sockel dann auch erheblich größer werden. Für die hier beschriebene Leuchte sehe ich daher keine Möglichkeit.
ustoni
 
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Fr, 20.05.16, 10:07 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Hast du da eine Idee, wie das realisiert werden kann?

Was hier möglich wäre ist die 'Schnurdimmer-KSQ' zu verwenden: http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Steueru ... 350mA.html
Die verträgt aber leider nur maximal 24V. Zumindest ist das so angegeben... vielleicht ginge auch mehr, aber wohl nicht mehr als 30V - daher ist die nicht für die Nichia COB LEDs geeignet.
Man kann sie aber mit einem Smart-Array (zunehmende Helligkeit):
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... -Q6-4.html
oder
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... weiss.html
oder
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... mweiss.htm
kombinieren und ein 24V (Stecker-)Netzteil verwenden...
Borax
 
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Sa, 21.05.16, 09:29 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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ustoni hat geschrieben:Die kleinste mir bekannte hierbei verwendbare dimmbare KSQ wäre die LPF-16D-42 (390 mA) bzw. die LPF-16D-48 (340 mA)

Es gäbe auch noch die Möglichkeit ein Festspannungsnetzgerät mit einer aufwärtswandelnden KSQ zu verbinden. Der Wirkungsgrad würde dadurch aber sehr schlecht werden (nur ca. 75%). Besser wäre eine Abwärtswandlung (ca. 10% besser).

Auf eine Platine mit 60x60mm passen Netzgerät + Konstantstromquelle + PWM Dimmer. Der Lampensockel muss hoch genug sein, damit man die Platine* dort einkleben kann (in ein Silikon-Bett drücken).

* Bauteile oberhalb der Platine (24mm) + Platine (1,6mm) + Beinchen/Lötungen unterhalb der Platine (ca. 3,5mm) = ca. 29mm.

Printanschlussklemmen passen nicht mehr drauf. Das Netzkabel wird angelötet. Und von der KSQ bis zur Led ist es nicht sehr weit.
Das IRM-15 oder IRM-20 gibt es nur mit max. 24V.

Wenn der Lampensockel etwas größer wäre, könnte man auch IRM-30 und eine LDD-H kombinieren (Platine müsste ca. 75x65mm groß sein). Die 48V-Variante des Netzgerätes (ebenfalls 24mm hoch) hat einen Wirkungsgrad von 90%. Wirkungsgrad maximal: ca. 85,5%.

Die Platine könnte man auch in eine 80x80mm Feuchtraumdose (Aufputz) einkleben.
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Mo, 23.05.16, 10:36 (1 Bewertungen, 10 Sterne)

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Beide Lösungen haben ihren Reiz, allerdings auch ihre Nachteile.

Bei der Version von Borax werden mit dem Q12-LED-Modul bei 350 mA nur noch etwa 550 lm Lichtstrom erzeugt. Um auf rund 1000 lm zu kommen, müsste man die 700 mA Version des Dimmers verwenden. Dann steigt aber auch die Wärmeleistung auf etwa 8 W an, was eine Kühlkörpertemperatur von 69°C bei 25°C Umgebungstemperatur bedeutet. In Verbindung mit der Alukernplatine des Moduls kommt die Chiptemperatur dann schon auf rund 100°C. Da würde ich als Kühlkörper dann schon eher den ModuLED Nano 7050-B verwenden.
Die Systemeffizienz sinkt dabei auf rund 60 bis 65 lm/W.

Achims Lösung bietet die Möglichkeit eines kompakten Aufbaus, eine Granitplatte als Sockel ist dann aber nicht mehr ohne Weiteres möglich.

Eine Dimmung halte ich allerdings auch für überflüssig; soooo hell ist die Leuchte auch wieder nicht. Der Abstrahlwinkel beträgt ja 360°. Bei einer Entfernung von 1 m ergibt sich eine Beleuchtungsstärke von ca. 100 lux horizontal bzw. 200 lux vertikal (grob gemessen).

Hier noch 3 Kühlkörper im Größenvergleich:
Links der verwendete ModuLED Pico 4750-B, in der Mitte der ModuLED Nano 7050-B und rechts der ModuLED 9980-B.
KK1.jpg

KK2.jpg
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Mo, 23.05.16, 13:10 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Bei der Version von Borax werden mit dem Q12-LED-Modul bei 350 mA nur noch etwa 550 lm Lichtstrom erzeugt.

Wie kommst Du da drauf? Wenn die Angaben aus dem Kurzdatenblatt stimmen, dann hat es bei 700mA mehr als 1200lm. Bei 350mA sollten es dann aber mehr als die Hälfte sein (weil ja die Effizienz steigt). Ich tippe auf 650-700 lm.
Wenn man mehr will / braucht, kann man wahrscheinlich auch das Q16 Modul nehmen. Das sollte bei 350mA mit rund 24V auskommen und würde dann etwa 900 lumen liefern. Und auch die Effizienz dieser Module sollte dann bei mehr als 100lm/W liegen. Die Systemeffizienz liegt natürlich trotzdem weit darunter, hängt aber auch vom verwendeten Netzteil ab.
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Mo, 23.05.16, 13:25 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Achims Lösung bietet die Möglichkeit eines kompakten Aufbaus, eine Granitplatte als Sockel ist dann aber nicht mehr ohne Weiteres möglich.

Dickes Steingut gibt es aber. Das eigentliche Problem wäre, den Stein auszuhöhlen. Bei Sandstein kein Problem. Den könnte man zur Not auch mit einem alten Fuchsschwanz bearbeiten. Für Granit brauchst Du einen Trennschleifer. Und wahrscheinlich knackt der Stein, wenn man dort mit Hammer und Meißel den inneren Teil rausschlagen möchte.
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Re: Mikro-Projekt #2: noch eine Beistellleuchte

Beitrag am Mo, 23.05.16, 13:55 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Wie kommst Du da drauf?

Ganz einfach: ich rede natürlich immer noch von oben vorgestellter Leuchte. Das SatinIce-Rohr hat einen Transmissionsgrad von 83%.
Nehmen wir mal an, das Modul würde die von Dir angenommenen 700 lm liefern. Tatsächlich in den Raum werden dann

700 lm • 83% = 581 lm

abgestrahlt (eine Idee mehr, weil das Rohr ja oben offen ist).

Entsprechend verbleiben von den 1239 lm des Q12-Moduls bei 700 mA noch 1028 lm. Dabei nimmt das Modul eine Leistung von 13,16 W auf. Wenn ich bei Steckernetzteil und KSQ von einem Wirkungsgrad von je 85% ausgehe, wird daraus eine Leistungsaufnahme von 18,2 W. 1028 lm dividiert durch 18,2 W ergibt eine Systemeffizienz von 56,5 lm/W.

@ Achim:
Sandstein wäre noch eine Idee. Ich hatte beim Steinmetz einen quadratischen Sandsteinblock als Sockel für eine Schreibtischleuchte in Auftrag gegeben. Sobald ich den abholen kann (lukrative Grabsteine gehen zeitlich natürlich vor :wink: ), werde ich mal nachfragen, was eine entsprechende Bearbeitung kosten würde, um eine LPF-KSQ und Poti im Stein unterzubringen.
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