Nabendynamo mit LED+Abblendlicht

[Zulu]

Hallo zusammen,

ich möchte eine LED Beleuchtung für mein Fahrrad bauen. Der mechanische Aufbau der vorderen Lampen soll nach der Vorlage auf http://tandem-fahren.de/Mitglieder/Fram ... D/Mueller/ erfolgen.

Zum Verständniss habe ich eine Simulation mit LTSpice aufgebaut. Die Parameter für das Nabendynamo stammen aus Mathias Magdowskis Arbeit (http://enhydralutris.de/Fahrrad/Modelli ... owski_.pdf). Die Spannung am Dynamo steigt nichtlinear an und die Frequenz linear mit der Drahzahl. Die Simulation läuft 40 Sekunden, wobei die Zeit auch der Geschwindigkeit in m/sec entspricht.

Zuden Diagrammen:
I(D4) ist der Strom durch die obere LED
I(D3) ist der Strom durch die untere LED
I(D8) und I(D5) sind die Ströme durch die Rücklicht-LEDs
V(n004) ist die Spannung an dem Konten oberhalb der oberen Vorderlicht-LED
V(n006) ist die Spannung an dem Konten zwischen den beiden Voderlicht-LEDs

Bei 0sec, 17sec und 36sec wird für 2 Sekunden das Fernlicht abgeschaltet.

Meine Frage ist, ob diese Schaltung so richtig ist. Vor allem stören mich die Stromspitzen bis mehrere Ampere beim Ausschalten des Fernlichtes. Ich möchte vermeiden, dass ich die teuren LEDs vorzeitig kaputt mache.

Danke und Grüße
Zulu

[Sailor]

Herzlich Willkommen im Forum!

Schalte niemals hinter einer KSQ!

Hier findest Du einige Schaltpläne und Erläuterungen zur Fahrradbeleuchtung.

Weiter Fragen zu Deiner Anlage diskutieren wir gerne hier weiter.

[Zulu]

Hallo Sailor,

danke für die herzliche Begrüßung.

ich habe an der Schaltung herumprobiert:

- Die erste Idee war eine Spule in den Gleichstromkreis einzufügen. Diese wäre aber meiner Abschätzung nach relativ groß( im Bereich von 1H?!). Damit ließe sich der Strom glätten. Ein Nachteil wäre denke ich, dass die Spule einen entspechend großen Innenwiederstand hätte, was unnötig Leistung verbraten würde.
(Hier habe ich ein Paar Daten von Ringkern-Drosseln gefunden: http://www.produktinfo.conrad.com/daten ... _0_25A.pdf)

- Als zweites habe ich einen Widerstand unten in dem Strang des Fernlichtschalters eingebaut. Dadurch lassen sich die Stromspitzten beinahe komplett eliminieren (in der ersten Version war die Stromspitze beim Schalten bei 4,6A und in dieser Ausführung liegt sie bei 450mA). Hier ist der Nachteil, dass auch bei ausgeschaltetem Fernlicht vergleichbar viel Leistung in die Leuchtanlege geht, wie mit Fernlicht. Ich persönlich fände diese Lösung akzeptabel.

Ganz unten findet Ihr das Simulationsmodell, falls jemand selber damit experimentieren möchte.

[Sailor]

Hier ist der Nachteil, dass auch bei ausgeschaltetem Fernlicht vergleichbar viel Leistung in die Leuchtanlege geht, wie mit Fernlicht. Ich persönlich fände diese Lösung akzeptabel.

Ich nicht. Der Widerstand könnte genau so gut durch eine LED ersetzt werden, wodurch bei gleicher eingesetzter Leistung doppelt so viel Licht zur Verfügung steht.

Damit kämen wir wieder zur Schaltung mit 2 LED´s in Reihe, umgesetzt auf Deine Schaltung also 4 LED´s, 2 für Standlicht und 2 für Fernlicht über einen Umschalter.

Die Strom- und Spannungsspitze, die auch bei diser Schaltung im Umschaltmoment entsteht, lässt sich mit einer Zener- bzw. Suppressordiode jeweils parallel zu den beiden LED-Reihen vermeiden.

[Zulu]

Ich nicht. Der Widerstand könnte genau so gut durch eine LED ersetzt werden, wodurch bei gleicher eingesetzter Leistung doppelt so viel Licht zur Verfügung steht.

Das Ziel ist es doch an beim Abschalten des Fernlichtes weniger Licht zu haben, oder habe ich Dich falsch verstanden?

Damit kämen wir wieder zur Schaltung mit 2 LED´s in Reihe, umgesetzt auf Deine Schaltung also 4 LED´s, 2 für Standlicht und 2 für Fernlicht über einen Umschalter.

Prinzipiell wäre es mir lieber so wenig LEDs zu benutzen wie nur möglich. Aber wie kommst Du "wieder" auf vier LEDs?

Ich habe den Vorderlicht LEDs je eine Zenerdiode (3.2V und auch andere Größen) parallel geschaltet, aber ohne einen Unterschied in den Stromspitzen festzustellen. Allerdings gab es beim Schalten des Fernichtes auch keine Spannungsspitze, was die Zenerdiode zum Leiten bewegen könnte?

Ich habe die Schaltung geändert. Hier sehe ich keine Stromspitzen an der LED mehr. Dafür aber am Schalter von etwa 100A für 250µs.

I(D4) ist der Strom durch die obere LED
I(D3) ist der Strom durch die untere LED
I(D8) und I(D5) sind die Ströme durch die Rücklicht-LEDs
V(n004) ist die Spannung an dem Knoten oberhalb der oberen Vorderlicht-LED
V(n006) ist die Spannung an dem Knoten zwischen den beiden Voderlicht-LEDs

[Sailor]

Wenn Du Dir die Schaltung hier anschaust, hast Du die 2 LED´s für das Fahrlicht in Reihe.

Genau so liegen die beiden LED´s für das Fernlicht, über einen Schalter umgeschaltet.

Für das Fernlicht brauchst Du nicht mehr Licht sonder das Licht muss anders gerichtet und stärker gebündelt sein.

Deshalb empfehle ich für die beiden Fahrlicht-LED´s die ovalen Linsen und zu den beiden Fernlicht LED´s die runden mit engem Abstrahlwinkel.

Zu Deiner Simulation.

Die Simulation kann immer nur das Egebnis liefern, das nach den von Dir gesetzten Vorgaben möglich ist.
Sind die Vorgaben falsch, stimmt auch das Ergebnis der Simulation nicht.

Der Dynamo ist eine Konstantstromquelle (ab Nenndrehzahl). Der Strom stellt sich auf 500 bis 600 mA ein, darüber kann er nicht ansteigen, weil die magnetische Sättigung das verhindert.

Eine Stromspitze ist daher nur durch die Energie der Kondensatoren möglich.Damit diese Kondensatoren aber eine Energie speichern können, die einen hohen Strom zur Folge hat, muss die Spannung entsprechend ansteigen. Dies wird in meinem Vorschlag durch die Zenerdioden verhindert.

Um mit einem Simulationsprogramm aussagefähige realitätsnahe Ergebnisse zu erreichen, musst den Dynamoteil durch eine Konstantstromquelle ersetzen. Dann wirst Du auch die Spannungsspitzen sehen.

Das Programm kann eine sehr große Hilfe bei der Entwicklung und beim Verständnis einer Schaltung sein. Es erfordert aber ein sehr sorgfältiges arbeiten beim Festlegen der Bedingungen. Deshalb simuliere ich lieber im Kopf bzw. hinterfrage das Ergebnis der Computersimulation mit meinem Verständnis der Schaltung.

[Borax]

Dafür aber am Schalter von etwa 100A für 250µs.

Kein Wunder, wenn Du einen 2200µF Kondensator einfach kurzschließt
Ansonsten ist die Simulation durchaus sauber. Ob die 'Ersatzschaltung' für den Nabendynamo wirklich zur Realität passt, kann ich aber nicht beurteilen. Da diese aber aus der Prüfungsarbeit von Mathias Magdowsk stammen (sehr solide Arbeit!) würde ich dem durchaus glauben. Für 'Fahrrad - Beleuchtung' bin ich aber kein Spezialist.

[Zulu]

Kein Wunder, wenn Du einen 2200µF Kondensator einfach kurzschließt

Ja, Du hast Recht. So gut war die Idee wohl doch nicht.

Da diese aber aus der Prüfungsarbeit von Mathias Magdowsk stammen (sehr solide Arbeit!) würde ich dem durchaus glauben.

Das Modell in LTspice ist meine Interpretation der Arbeit von Mathias. In wie weit das Modell der Realität entspricht und ob es eine Konstantstromquelle ist kann ich nicht sagen.

Eine Stromspitze ist daher nur durch die Energie der Kondensatoren möglich. Damit diese Kondensatoren aber eine Energie speichern können, die einen hohen Strom zur Folge hat, muss die Spannung entsprechend ansteigen. Dies wird in meinem Vorschlag durch die Zenerdioden verhindert.

Wodurch entsteht der Anstieg der Spannung, die letztendlich den Zenerdiode nötig macht? Ich versuche das hier unten nachzuvollziehen.

Um mit einem Simulationsprogramm aussagefähige realitätsnahe Ergebnisse zu erreichen, musst den Dynamoteil durch eine Konstantstromquelle ersetzen. Dann wirst Du auch die Spannungsspitzen sehen.

Ich habe das Modell vereinfacht, um das nachvollziehen zu können. Dazu meine Überlegungen (mögen auch trivial erscheinen):

Einschaltvorgang (D2 An)
- In dem Augenblick, wo der Schalter geöffnet wird (bei 1sec) muss die Stromquelle ihre Spannung anheben (verdoppeln), damit der Strom konstant bleibt.
- Da der Kondensator vor dem Schaltvorgang (vor 1sec) etwa 3,3 Volt hat und dieser auf 6,6V aufgelden werden muss, fließt der Strom aus der Stromquelle vollständig in den Kondensator. Dadurch steht kurzzeitig kein Strom für die LEDs zur Verfügung.
- Die Spannung steigt bedingt durch den Ladevorgang des Kondensators langsam an, bis der Kondensator geladen ist. Dann fleißt kein Strom mehr durch den Kondensator und der Strom aus der Stromquelle steht wieder zu 100% den LEDs zur Verfügung.

Ausschaltvorgang (D2 Aus)
- In dem Augenblick, wo der Schalter geschlossen wird (bei 2sec) muss die Stromquelle ihre Spannung absenken (halbieren), damit der Strom konstant bleibt.
- Da der Kondensator vor dem Schaltvorgang (vor 2sec) etwa 6,6 Volt hat und dieser auf 3,3V entladen werden muss, fließt zusätlich zur Stromquelle ein Strom aus dem Kondensator durch die LEDs. Dadurch steht kurzzeitig ein sehr hoher Strom für die LEDs zur Verfügung.
- Die Spannung sinkt bedingt durch den Entladevorgang des Kondensators langsam ab, bis der Kondensator auf 3,3V entladen ist. Dann fleißt kein Strom mehr durch den Kondensator und es steht wieder nur der Strom aus der Stromquelle zu 100% den LEDs zur Verfügung.

Meine Frage ist, wo ich die Spannungsspitze sehen müsste, bzw warum ich sie nicht sehe?

Das Programm kann eine sehr große Hilfe bei der Entwicklung und beim Verständnis einer Schaltung sein. Es erfordert aber ein sehr sorgfältiges arbeiten beim Festlegen der Bedingungen. Deshalb simuliere ich lieber im Kopf bzw. hinterfrage das Ergebnis der Computersimulation mit meinem Verständnis der Schaltung.

Ich sehe das auch so. Etwas zu simulieren, ohne es verstanden zu haben was man tut erzeugt nur bunte Bilder, aber keine belastbaren Ergebnisse. Auch wenn ich in diesem Fall mich gerne von der Simulation aufgeschlaut hätte.

[Sailor]

Ob das Modell für den Dynamo stimmt kannst Du ganz leicht feststellen:

Wenn die Fernscheinwerfer-LED abgeschaltet wird muss über die Fahrscheinwerfer-LED eine Spannung > 6 Volt anliegen und ein Strom > 0,5 A fließen, sobald die Nenndrehzahl des Dynamos erreicht oder überschritten ist. So weit ich mich entsinne, ist die erreicht wenn der Dynamo an einem Normrad betrieben wird, das sich für eine Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h dreht.

Hintergrund:

Der Dynamo ist ein Wechselstromgenerator mit Erregung über Permanentmagnete. Dieser muss so ausgelegt sein, dass er bei Nenndrehzahl oder darüber einen Strom von 500 mA liefert.

Wird diese Drehzahl erreicht oder überschritten sind die Wirbelströme im Eisenkern der Spule zo hoch, dass es zur Sättigung kommt. Ein weiteres ansteigen des Stromes ist daher nicht mehr in nennenswertem Umfang möglich. Es kommt zu einem recht scharfen Knick in der Stromkennline und zu einem weniger scharfen Knick in der Spannungskennlinie, abhängig vom angeschlossenen Verbraucher.

Die Leistung des Dynamos ist damit recht genau auf 3 Watt begrenzt, wobei eine höhere Geschwindigkeit durchaus eine höhere Leistung zur Folge hat. Diese Leistungszunahme ist jedoch sehr gering und steht in keinem Verhältnis zu der für die höhere Leistung einzusetzende Energie.

Unterhalb der Nenndrehzahl verhält der Dynamo sich wie eine Spannungsquelle.

Edit:
Wenn Du das auf die dargestellte Grundkurve überträgst, stimmt das Modell für den Betrieb mit LED´s. Schön wäre es, diese Grundkurve auch mit einem ohmschen Widerstand und mit einer Glühbirne zu sehen.
Mir ging es mit meiner Anmerkung darum, dass der Dynamo und dessen Besonderheiten hinterfragt werden, sonst lässt sich das Verhalten der angschlossenen Schaltung nicht verstehen.

Edit Ende

Zu Deiner Schaltung:

Wenn Fernlicht eingeschaltet ist liegt über den beiden LED´s, die in Reihe geschaltet sind, eine Spannung von 6,x Volt. Beide LED´s werden mit 500 mA versorgt.

Schaltest Du nun die Fernlicht LED aus, liegt diese Spannung allein über der Fahrlicht-LED. Der Dynamo treibt immer noch 500 mA durch die LED, aber vom Kondendsator kommt jetzt die dort gespeicherte Energie dazu, so dass der Strom durch die Fahrlicht-LED höher wird. Das wird sie nicht lange mitmachen.

Jede Schaltung, die das verhindert, kostet Dich unnötig Energie, die besser in einer 2. LED verbraten wird.

Deshalb sollten Fahrlicht-LED und Fernlicht-LED in 2 Kreisen über einen Schalter umgeschaltet werden.

Die Erklärung ist nicht komplett, die Vorgänge vor allem im Dynamo sind noch etwas komplexer. Dieser Teil sollte jedoch zum Verständnis ausreichen.

Fernlicht und Fahrlicht:

Fernlicht wirkt nicht dadurch heller, dass mehr Licht im Scheinwerfer erzeugt wird sondern dadurch, dass es in einem engeren Winkel kommt und etwas mehr "angehoben" ist.

[Zulu]

Wenn die Fernscheinwerfer-LED abgeschaltet wird muss über die Fahrscheinwerfer-LED eine Spannung > 6 Volt anliegen und ein Strom > 0,5 A fließen, sobald die Nenndrehzahl des Dynamos erreicht oder überschritten ist. So weit ich mich entsinne, ist die erreicht wenn der Dynamo an einem Normrad betrieben wird, das sich für eine Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h dreht.

Werde ich testen. Wahrscheinlich aber erst nächste Woche.

Danke für die Beschreibung des Dynamos. Ungefähr kann ich mir die Funktionsweise vorstellen.

Schaltest Du nun die Fernlicht LED aus, liegt diese Spannung allein über der Fahrlicht-LED. Der Dynamo treibt immer noch 500 mA durch die LED, aber vom Kondendsator kommt jetzt die dort gespeicherte Energie dazu, so dass der Strom durch die Fahrlicht-LED höher wird. Das wird sie nicht lange mitmachen.

Ok. Sehe ich auch so.

Deshalb sollten Fahrlicht-LED und Fernlicht-LED in 2 Kreisen über einen Schalter umgeschaltet werden.

Ich verstehe worauf Du hinauswillst. Ein Mehrfachschalter wird vielleicht doch die einfachste Lösung. Ich wollte zuerst Schalter vermeiden, weil es mechanische Teile sind.

Fernlicht wirkt nicht dadurch heller, dass mehr Licht im Scheinwerfer erzeugt wird sondern dadurch, dass es in einem engeren Winkel kommt und etwas mehr "angehoben" ist.

Ich hatte das Verständniss, das das Fahrlicht auch schwächer sein soll. Muss es aber ja tatsächlich nicht sein, wie Du es beschrieben hast.

Ich habe die beiden Scheinwerfer für das Faernlicht fertiggestellt, und überlege mir, ob ich doch die mittlere alte Lampe mit einer dritten LED bestücken soll, und sie als separate Fahlricht zu nutzen. Im Prinzip mit dieser oder einer ähnlicher Schaltung: http://www.liegerad.renkewitz.com/schaltplan2.html

Der Dynamotest, und die Simulation der zuletzt erwähnten Schaltung folgt noch.

[Borax]

Mechanisch sieht das sehr gut aus!
Das Problem mit dem Umschalten ist aber auch nicht soo einfach... Es müsste ein Schalter sein, bei dem ggf. kurzzeitig beide Lampen (parallel!) am Dynamo/Gleichrichter/Kondensator hängen, aber nie keine. Sonst läuft die Spannung wieder hoch... Oder Du schaltest direkt hinter dem Dynamo.

[Sailor]

Mechanisch sieht das sehr gut aus!
Das Problem mit dem Umschalten ist aber auch nicht soo einfach... Es müsste ein Schalter sein, bei dem ggf. kurzzeitig beide Lampen (parallel!) am Dynamo/Gleichrichter/Kondensator hängen, aber nie keine. Sonst läuft die Spannung wieder hoch... Oder Du schaltest direkt hinter dem Dynamo.

Um das zu vermeiden, habe ich oben die Zener-/Suppressordiode parallel zu den LED´s vorgeschlagen. Die müsste natürlich vor dem Schalter sein, dürfte also nicht mitgeschaltet werden. Früher war so eine Diode mit etwa 7 Volt in den Dynamos integriert. Hier würde eine mit knapp über 6 Volt gute Dienste leisten.

Zum Schalter: Da reicht ein einfacher Umschalter Ein - Aus - Ein.

Der Vorteil der beiden parallel liegenden LED-Reihen besteht darin, dass beim Betrieb immer die volle Leistung für die LED´s zur Verfügung steht und keine Leistung über anderen Bauteilen verbraten wird.

Nur im kurzen Umschaltmoment, oder wenn der Schalter auf Aus steht und die Beleuchtung eingeschaltet ist, wird die Leistung über die Zener verheizt.

Um zu vermeiden, dass der Schalter auf Aus steht und die Beleuchtung noch engeschaltet ist, sollte ein Umschalter mit 2 Ebenen verwendet werden, so dass eine Ebene den Dynamo trennt und die andere Ebene zwischen Fahr- und Fernlicht umschaltet.

[Zulu]

Anbei der Vergleich der von Mathias Magdowski gemessenen Kurzschlussstromes und Leerlaufspannung mit den Simulierten Werten (Paramter stammen ebenfalls aus seiner Arbeit) aus LTSpice.

[Zulu]

Ob das Modell für den Dynamo stimmt kannst Du ganz leicht feststellen:

Wenn die Fernscheinwerfer-LED abgeschaltet wird muss über die Fahrscheinwerfer-LED eine Spannung > 6 Volt anliegen und ein Strom > 0,5 A fließen, sobald die Nenndrehzahl des Dynamos erreicht oder überschritten ist. So weit ich mich entsinne, ist die erreicht wenn der Dynamo an einem Normrad betrieben wird, das sich für eine Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h dreht.

Bei 10 km/h (bei 10 sec) ist der Strom durch die LED 470 mA (RMS) und die Spannung liegt bei 3,2 V (RMS), siehe Grafik unten. Was mich wundert ist,d ass die LED-Kennlinie nicht durch diesen Punkt läuft, siehe Bild. Bei 3,2 V hätte ich nämlich 340 mA erwartet und nicht 470 mA.
EDIT Die RMS Werte passen nicht, aber der Strom über die Spannung geplottet ergibt genau die LED-Kennlinie. Hat mich auch grad gewundert. EDIT ENDE

- Warum passt aber der Effektivwert des Stromes und der Effektivwert der Spannung nicht zu der LED-Kennlinie?
- Die 6 Volt 0,5 A müsste doch ein Punkt auf der LED-Kennlinie sein? Die 0,5 A gibt doch der Dynamo vor worauf hin sich der Arbeitspunkt/Spannung auf der LED einstellt (bei 0,5 A hätte man auf der Kennline etwa 3,4 V)?

[Zulu]

Was haltet Ihr von dieser Schaltung?

[Sailor]

Die Schaltung ist mir zu kompliziert, da mit unnötig vielen Bauteilen aufgebaut.

Wenn mit Zenerdioden gearbeitet wird, ist die doppelte Gleichrichtung nicht erforderlich.

Bei den Zenerdioden musst Du auf die Spannungswerte achten: 5,6 Volt über nur einer LED ist zu hoch.

Allerdings hast Du bei kleineren Werten das Problem, dass doch wieder zu viel Leistung in Wärme umgesetzt wird.

Deshalb würde ich bei der 2 + 2 Lösung bleiben und noch eine Diode zur ZD in die Reihe schalten. Wenn Du die 2. LED beim Fahrlicht nicht nach vorne haben willst, beleuchte Dir das Vorderrad. Das ist allemal besser als die erstrampelte Energie einfach zu verheizen und sicher ein interessanter Effekt.

Dann hast Du auch eine max. Spannung, die für das Rücklicht (3 rote LED´s in Reihe) brauchbar ist.

[Zulu]

Ich habe Deine 2+2 Lösung nicht verstanden. Sind dort alle vier LEDs in Riehe geschaltet? Und ist der Schalter parallel zu den Fernlicht-LEDs, oder sind die LED-Paare parallel und der Schalter ist in Reihe. Oder ist es ein Umschalter zwischen beiden parallelen Strägen? Eine Schaltung wäre sehr hilfreich.

[Sailor]

Ich schreibe zur Zeit auf einem Netbook auf dem kein Programm zum Zeichnen von Schaltplänen installiert ist. Daher muss ich versuchen die Gedanken zu beschreiben:

Vor der Gleichrichtung den Ein/Aus Schalter,
hinter der Gleichrichtung eine Z-Diode mit 6,x Volt, abgestimmt (ausgemessen) auf die LED´s,
parallel dazu die drei Rücklicht-LED´s in Reihe,
Umschalter zwischen Abblend und Fernlicht, der abwechselnd 2 LED´s in Reihe schaltet. Je eine 2er-Reihe für Abblend- und Fernlicht,

Ich hoffe, das ist so verständlich. Ende nächste Woche komme ich hoffentlich wieder an meinen Rechner, dann reiche ich bei Bedarf die Schaltung nach.

[Zulu]

Ich habe die Schaltung in LTspice aufgebaut. Die Simulation zeigt aber keinen Grund die Z-Diode enzusetzten, weil auch beim Umschalten kein Strom durch sie fließt.
Was denkst Du, warum zeigt die Simulation nicht das von Dir erwartete Verhalten?

[Sailor]

Den Peak kannst Du nicht sehen, weil Du in realitätsferner Nullzeit umschaltest.

Kannst Du beim Umschalten eine Pause von von einer ebenfalls realitätsfernen Sekunde eingeben und diese dann auf einen realitätsnäheren Wert von etwas unter 1/10 Sekunde verkleinern.

Das Ergebnis bei sehr kurzen Schaltzeiten (z.B. 1/100 Sekunde) interessiert mich auch vor dem Hintergrund, ob eine Materialträgheit erkennbar wird. Das könnte bei sehr kurzen Zeiten sein. Auch magnetische Felder reagieren nicht in Nullzeit.

Wenn die Simulation das mitmacht, ist das Dynamomodell perfekt.

[Zulu]

Geschaltet wurde in dem Modell oben innerhalb von 0.01 ms.

Zuerst eine Untersuchung zum Verständnis mit einer Neutralstellung beim Umschaltvorgang von einer Sekunde:

Bild A:
Nur LEDs nach dem Gleichrichter ohne Kapazitäten -> Wenn der Umschalter im Neuteralstellung ist geht die Spannung des Dynamos bis auf 40 V hoch (grüne Kurve). Stromspitzen treten keine auf.
Bild B:
LEDs mit Kapazität -> Die Spannungsspitze, beschreiben unter Bild A, lädt den Kondensator auf. beim Schließen des Umschalters entlädt sich dieser durch eine Stromspitze über die LEDs (rote und blaue Kurve).
Bild C:
Die in Bild B erzeugte Stromspitze wird dadurch verhindert, dass sich der Kondensator durch die Spannungsbegrenzung der Z-Diode garnicht erst aufladen kann (abgesehen von der geringen Spannungsdifferenz, die sich durch die Wahl der Z-Diode einstellt).

Verringert man die Schaltzeit von einer Sekunde auf eine Milisekunde, so hat der Kondensator während der Neutralstellung des Schalters keine Zeit sich aufzuladen. Dadurch entsteht eine sehr kleine Stromspitze von +12mA.

Folgende kleine Tabelle zeigt den Zusammenhang:
Schaltzeit Stromspitze
1000 ms 1000mA
100 ms 500mA
10 ms 200mA
1 ms 12mA

Eine Alternative zur Z-Diode ist ein sehr großer Kondensator, der wähernd der Neutralstellung des Schalters seine Spannung kaum ändert. Es muss aber sichergestellt werden, dass der Schalter nicht in der Neutralstellung verharren darf.

"Meine" Schaltung mit den LEDs in Reihe hat dieses Problem des Umschalters nicht, da der Dynamo nie lastlos mit dem Kondensator verbunden wird. Der Kondensator wird durch den Schalter entladen, was gleichzeitig die Schwachstelle darstellt. Der Kurzschlussstrom des Kondensators sollte begrenzt werden (muss aber nicht). Ich habe einen Widerstand von 1 Ohm vorgeshehn, der eine Verlustleistung von 0,25W hat. Dadurch sinkt die Stromspitze beim Kurzschließen des Kondensators (Abschalten des Fernlichtes) von 50..100 A auf ca 5..10 A.

Ich habe jetzt die drei LED-Version aufgebaut mit zwei Schalter in einem kleinen Behälter am Lenker.

[Zulu]

Vollständigkeits halber findet Ihr beide Schaltungen im Anhang. Rechts die von mir pratisch ausgeführte.
LTSpice gibts unter zum Download: http://ltspice.linear.com/software/LTspiceIV.exe

[Sailor]

Danke für die Gegenüberstellung der beiden Schaltungen.

Sicher werden einige eine der beiden Schaltungen nachbauen und können damit auch eine Vorstellung über die Wirkungsweise mitnehmen.

Auch für den Bau einer kleinen Wind- oder Wasserkraftanlage können die Ergebnisse dieser Diskussion hilfreich sein.

[Borax]

"Meine" Schaltung mit den LEDs in Reihe hat dieses Problem des Umschalters nicht, da der Dynamo nie lastlos mit dem Kondensator verbunden wird. Der Kondensator wird durch den Schalter entladen, was gleichzeitig die Schwachstelle darstellt. Der Kurzschlussstrom des Kondensators sollte begrenzt werden (muss aber nicht). Ich habe einen Widerstand von 1 Ohm vorgeshehn, der eine Verlustleistung von 0,25W hat. Dadurch sinkt die Stromspitze beim Kurzschließen des Kondensators (Abschalten des Fernlichtes) von 50..100 A auf ca 5..10 A.

Auch 5-10A ist für so einen Kippschalter schon eine recht große Belastung (da drin dürfte es ziemlich funken). Das könnte man verhindern, wenn man statt dem Schalter S1 einen MosFet-Transistor (mit niedriger Gate Threshold voltage!)verwenden würde, dessen Gate über einen 10k Widerstand nach Masse und über den Schalter und einen weiteren 100Ohm Widerstand mit dem +Pol von C1 verbunden wird. Dieser Schalter hätte dann nur noch einen 'Laststrom' von weniger als 1mA zu schalten...

[Zulu]

Ich sehe jetzt den Vorteil Deiner Schaltung mit parallel geschaltetetn LEd-Reihen und würde diesen der Reihenschaltung vorziehen. Meine nächste Schaltung wird auf alle Fälle so aufgebaut werden.

An einem Transistor (oder Mosfet) als Schalter habe ich auch gedacht. Und der Aufwand hielte sich in Gränzen, auch wenn mir die Lösung zunächst als zu Aufwändig erschien.

Es würde mich freuen, wenn meine Schaltung weitere Verwändung finden würde, und die eine oder andere Idee damit untersucht werden würde.

Vielen Dank für Eure Beiträge.

Grüße
Zulu