Umbau einer Tauchlampe mit Rechteckmodulation.

[Lötender]

Guten Abend.

Mein Lötkolben und ich haben Langeweile. Und meine Wünsche bezüglich Licht unter Wasser passen nicht zum Taschengeldkonto

Daher möchte ich eine bereits existierende und gut funktionierende Tauchlampe aufrüsten.

Die Lampe enthält einen Halogenbrenner 12V 50W.

Mein Oszi sagt nun:

Geregelt wird die Lampe durch ein moduliertes Rechtecksignal.

Etwa 100 Hz.

Bei 2 V / Div ergibt das durch Zählen der Kästchen in der niedrigsten Stufe etwa 12,5 V und in der höchsten Stufe etwa 12,8 V.

low.jpg (173.28 KiB) 5501 mal betrachtet

high.jpg (177.45 KiB) 5501 mal betrachtet

Ich möchte ein möglichst breites Gebiet möglichst hell ausleuchten. Also keine Linsen vor die LEDs montieren, sondern den Abstrahlwinkel der LED-Gehäuse benutzen. Maximal einen Difusor, um eine gleichmässigere Ausleuchtung zu erreichen.

Ich habe zwei Lampenköpfe anderer Tauchlampen aufgeschraubt, in einem finde ich einen Stern von Lumitronix mit einer Cree MC-E und im anderen etwas, das wie vier XP-G auf einer runden Platine aussieht. Also habe ich schon mal eine gute Idee, was andere Lampenhersteller mit LED anstellen. (Hier sind im Gegensatz zum meiner Lampe nur etwa 6,5 V am Werk, ich kann also nicht einfach abkupfern.)


Ich möchte die Rechteckmodulation beibehalten, um die Lampe für bestimmte Tauchgänge nach wie vor mit dem Halogenbrenner benutzen zu können. Eine Umbau auf eine KSQ fällt also aus.


Verbauen würde ich gerne mehrere Cree MC-E oder Triple Cree XP-G, jeweils mit 3000 K Farbtemperatur. Platz wäre für bis zu 7 Sterne mit 20mm Breite, was wohl zu einem Leistungs- und Wärmeproblem führen würde.

Ich vermute, 12 Chips, also 3 MC-E oder vier Triple XP-G, jeweils 3 Chips in Reihe geschaltet, wären realistisch.


Nun meine Fragen:

Ich versuche herauszufinden, was ich bei der von meiner Lampe vorgegebenen Versorgung und 12 Chips an Lichtausbeute erwarten kann.

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 060lm.html
Meint das Kurzdatenblatt Strom und Lumen pro Platine oder pro Chip? Da stolpere ich ein wenig. Und wenn ich versuche, das in Relation zum
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html
zu setzen, dann klemmt bei der in meinem Schädel verdrahteten Logik etweder die Wattzahl oder der Lumenwert. Als ob bei der Triple XP-G manches für die Platine, und manches pro Chip angegeben ist. Bzw. für die MC-E pro Gehäuse oder pro Chip.
Was bekomme ich nun?


Wie berechne ich den nötigen Vorwiderstand? Wie finde ich im Datenblatt des Herstellers die Vorwärtsspannung? Oder ist das bereits die Angabe 3,40 V bei 500 mA ? Und was genau sagt diese? (Ich habe verstanden, daß die Vorwärtsspannung der Spannungsabfall an der Diode in Durchflußrichtung ist. Ist das bereits alles? Oder denke ich zu kompliziert?)

Rechne ich also Beisielsweise für die MC-E:

(12,8 V - (3 * 3,40 V)) / 0,500 A = nötiger Vorwiderstand ?

Und wenn ich mehr Lumen haben möchte:

(12,8 V - (3 * 3,50 V)) / 0,700 A = nötiger Vorwiderstand ?


Oder muss ich mich da experimentell herantasten, weil ich den Innenwiderstand der Spannungsquelle nicht kenne? Also mit einem großen Widerstand beginnen und diesen so lange erniedrigen, bis ich 500 mA oder 700 mA erreicht habe?


Danke für alle Hilfe

[Achim H]

Willkommen im Forum.

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 060lm.html
Meint das Kurzdatenblatt Strom und Lumen pro Platine oder pro Chip?

Wenn man etwas nicht genau weiß, dann kann man die Effizienz mit einbeziehen.

Strom und Spannung ist für jede Led, die Lichtausbeute (Lichtstrom) für alle Leds angegeben.

Bei 321 Lumen insgesamt und einer Eff. von 102 Lumen pro Watt, würde die Leistung 3,147 Watt betragen.
Strom und Spannung sind mit 3,0V @ 0,35A angeben. Die Leistung für 1 Led beträgt 1,05W.
Für 3 Leds: 3x 1,05W = 3,15W.

Elektrischen Daten (Spannung, Strom, Effizienz) werden in Shops gewöhnlich kaufmännisch gerundet.
3,15 Watt entspricht 3,147 Watt.

Und wenn ich versuche, das in Relation zum
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html
zu setzen, dann klemmt bei der in meinem Schädel verdrahteten Logik etweder die Wattzahl oder der Lumenwert. Als ob bei der Triple XP-G manches für die Platine, und manches pro Chip angegeben ist. Bzw. für die MC-E pro Gehäuse oder pro Chip.
Was bekomme ich nun?

Gleiche Rechnung wie oben, jedoch sind in der MC-E insgesamt 4 Led-Chips verbaut.
Strom und Spannung ist für jeden Led-Chip*, die Lichtausbeute (Lichtstrom) für alle Led-Chips angegeben*.

* Gilt nur, wenn jeder Led-Chip separat angesteuert werden kann.
Bei COBs beispielsweise sind die Led-Chips nicht einzeln ansteuerbar, die elektrischen Daten sind daher auf das komplette Package bezogen.

Wie berechne ich den nötigen Vorwiderstand?

Betriebsspannung - Led-Vorwärtsspannung*
---------------------------------------------------- = Vorwiderstand [in Ohm]
Led-Strom** [in Ampere]

(Betriebsspannung - Led-Vorwärtsspannung*) x Led-Strom** [in Ampere] = Leistung*** [in Watt]

* bei Reihenschaltung: Summe der Led-Vorwärtsspannungen, Strom für 1 Led.
** bei Parallelschaltung: Summe der Led-Ströme, Led-Vorwärtsspannung für 1 Led.
*** Leistung des Vorwiderstandes mindestens doppelt so hoch wählen. Widerstände können verdammt heiß werden.

Oder ist das bereits die Angabe 3,40 V bei 500 mA ?

Korrekt, allerdings bezogen auf jeden Led-Chip.

In einer Reihenschaltung fließt durch alle Leds der gleiche Strom.
Die Led-Vorwärtsspannung muss mit der Anzahl Led-Chips multipliziert werden.
Bei der MC-E sind 4 Led-Chips eingebaut. 4x 3,4V @ 500mA = 13,6V @ 500mA,

In einer Parallelschaltung summieren sich nur die Led-Ströme, die Led-Vorwärtsspannung ist die für 1 Led.
3,4V @ 4x 500mA = 3,4V @ 2000mA = 3,4V @ 2A

Rechne ich also Beisielsweise für die MC-E:

(12,8 V - (3 * 3,40 V)) / 0,500 A = nötiger Vorwiderstand ?

In der MC-E befinden sich 4 Led-Chips.
4x 3,4V = 13,6V
Die Summe der Led-Vorwärtsspannungen ist höher als die Betriebsspannung. Funktioniert also nicht.

Und wenn ich mehr Lumen haben möchte:

(12,8 V - (3 * 3,50 V)) / 0,700 A = nötiger Vorwiderstand ?

In der MC-E befinden sich 4 Led-Chips.

[Sailor]

Diese LED halte ich für Deine Anwendung für geeigneter, nicht nur vom Spannungsrahmen her.

Eine KSQ ließe sich auch über das Rechtecksignal ansteuern. Ich gehe davon aus, dass die Pulsweite beim Dimmen geändert wird und nicht die Spannung. Das wäre dann eine Ansteuerung per PWM.

Welchen Akku benutzt Du? Evtl. lässt sich ein Datenblatt dazu finden.

[Lötender]

Lieber Achim,

Danke für Deine Antwort.

Mal sehen...

In der MC-E befinden sich 4 Led-Chips.
4x 3,4V = 13,2V
Die Summe der Led-Vorwärtsspannungen ist höher als die Betriebsspannung. Funktioniert also nicht.

Das ich in einem MC-E vier Chips verbaut finde, habe ich gesehen.
Wenn ich deren dreie verbauen möchte, spricht etwas dagegen, nur drei Chips in Reihe zu schalten und die drei übrig gebliebenen Chips in einer vierten Reihenschaltung zusammenzufassen?

Oder laufe ich in Probleme, weil der Hersteller seine Ausbeute selektiert hat und pro Gehäuse ähniche Chips verbaut? So daß ich in verschiedenen Gehäusen zu unterschiedliche Leistungswerte erwischen könnteß

Die Beschreibung auf der Webseite sagt:

Durch die acht Pins können die Chips einzeln angesteuer oder in Reihe geschaltet werden. Dies erleichtert den Betrieb an höheren Spannungen und reduziert Bauteilbedarf und -kosten.

Danke
Andreas

[Sailor]

Das ich in einem MC-E vier Chips verbaut finde, habe ich gesehen.
Wenn ich deren dreie verbauen möchte, spricht etwas dagegen, nur drei Chips in Reihe zu schalten und die drei übrig gebliebenen Chips in einer vierten Reihenschaltung zusammenzufassen?

Oder laufe ich in Probleme, weil der Hersteller seine Ausbeute selektiert hat und pro Gehäuse ähniche Chips verbaut? So daß ich in verschiedenen Gehäusen zu unterschiedliche Leistungswerte erwischen könnteß

Da in einer Reihenschaltung durch alle Bauteile der gleicher Strom fließt, ist gegen diese Variante nichts einzuwenden.

Bauteiltoleranzen werden dadurch ausgeglichen, dass an den einzelnen LEDs ggf. eine unterschiedliche Spannung abfällt.

Den typischen Spannungsabfall der LEDs nicht nach der Kurzbeschreibung nehmen sondern aus dem Datenblatt beim gewünschten Strom.

[Borax]

Warum nicht eine (oder mehrere parallel geschaltete) MK-R LEDs verwenden? Die Spannung würde quasi ideal passen: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... x12mm.html
Da reicht ein kleiner Widerstand vor der LED um den Unterschied zwischen den max. 12.8V Versorgungsspannung und den 12V für die LED auszugleichen und es ist keine weitere Beschaltung nötig

[Lötender]

Lieber Sailor,

die MK-R sieht von den elektrischen Werten gut aus.

Nur, wie verlöte ich so ein Ding? An soetwas habe ich mich noch nie ran getraut. Heißluftgebläse? Backofen? Was kommt da drunter, damit ich die Wärme los werde?

Ok, die Suchmaschine mit der Bildersuche hilft weiter. Die 12x12 Platine hat nur ein anderes Layout als diese Sterne, kann aber genauso auf einem Alublock verklebt werden? Dann passt das.


Der Akku besteht aus 12 Metallhydridzellen. Ist mit Ladeelekronik und Lampensteuerung in einem Block vergossen. Den möchte ich nicht auseinander sägen, da voll funktionsfähig. Ich bekomme also keine glatte Eingangsspannung für die KSQ heraus.

Die Pulsweite ändert sich beim Dimmen. Leider steigt auch die Spannung um etwa 0,3 V zwischen kleinster und größter Stufe. Siehe die beiden Bilder vom Oszi in meinem ersten Post.

Wenn ich der KSQ das modulierte Rechtecksignal als Eingangsspannung anbiete, vermute ich, daß diese das nicht lange mitmacht, sondern relativ schnell kaputt geht?

Grüße
Andreas

[Borax]

Bin zwar nicht Sailor (aber auch ein Segler )
KSQ ist wahrscheinlich gar nicht nötig. Widerstand reicht. Mit dem Oszi kannst Du ja auch die Spannung über dem Widerstand messen und damit den maximalen Strom (bei höchster Einstellung) prüfen. Möglich wäre eine Low-Drop KSQ:
viewtopic.php?f=35&t=6924&start=0
Der macht auch das Rechtecksignal als Eingangsspannung nichts aus.

Nur, wie verlöte ich so ein Ding?

Mit einen (starken!) Lötkolben.

ie 12x12 Platine hat nur ein anderes Layout als diese Sterne, kann aber genauso auf einem Alublock verklebt werden? Dann passt das.

Genau.

[Lötender]

Lieber Borax,

ja, die MK-R gefällt mir immer besser.

Wahrscheinlich wird es die warmweiß 2700 K.

Oder ich baue direkt zwei verschiedene Einsätze, 6200 K und 2700 K. Dann stehe ich am Teich und kann mich nicht entscheiden, welches Licht es denn werden soll


Danke euch für eure Hife.
Andreas

[Lötender]

Endlich geht es weiter

Gestern habe ich die Wärmesenke bekommen. 300g Alu, passend für die Reflektoraufnahme der Lampe gedreht. Auf der Unterseite eine Aussparung für den Lampensockel, der erhalten bleiben soll.

Waermesenke.jpeg (80.66 KiB) 5390 mal betrachtet

Die Keramitplättchen haben in der hellsten Stufe mit Thermoelement gemessene 62 Grad Celsius. Die Wärmesenke kommt gerade mal auf 34 Grad Celsius.

Die Thermoklebe hat nach Datenblatt 0.9W/mk . Ich vermute, dass ist nicht ideal.

Habt ihr einen Tip, was ich statt dessen nehmen kann oder was der Kleber für einen Wert haben sollte?

Zu sehen sind vier Vorwiderstände a 1R5 sowie einmal 680R, die aus irgendeinem Grund da sein müssen, sonst schaltet die Lampe nicht ein. (Warum auch immer.)

Grüße
Andreas

[Borax]

Die Keramitplättchen haben in der hellsten Stufe mit Thermoelement gemessene 62 Grad Celsius. Die Wärmesenke kommt gerade mal auf 34 Grad Celsius.

62° an der LED geht noch. Aber der Temperaturunterschied ist schon arg hoch.

Die Thermoklebe hat nach Datenblatt 0.9W/mk . Ich vermute, dass ist nicht ideal.

Nein. Ideal ist das nicht. Und das ist bestimmt auch noch ein 'Idealwert' bei optimalen Bedingungen. Arctic Silver: http://www.leds.de/Suche/Arctic%20Silve ... leitkleber ist so eine Art Standard für gut Wärmeleitende Kleber. Problem ist dabei, dass man damit geklebte LEDs nie wieder (zerstörungsfrei) runter bringt. Und ob das bei Deinem jetzigen Kleber geht, weiß ich auch nicht...