HowTo: Deckeneinbauspots auf LEDs umrüsten / Arbeitszimmer

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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katze_sonne
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Di, 05.01.10, 21:36

Hallo!

"Vorgeschichte"
Hier nun mal ein weiteres HowTo von mir. Das Problem war, dass wir im Arbeitszimmer ursprünglich 9 Deckeneinbauspots mit jeweils 40W Glühbirnen hatten. Das ganze verbraucht dann am Ende
9*40W = 360W
... also schon ne Menge (vor allem war das Licht dann auch an, um nur Licht in der hintersten Ecke zu haben zum Arbeiten am Computer - also sehr verschwenderisch). Zum Vergleich: Eine typische Kühl-Gefrier Kombination (A++) verbraucht so ca. 150W. Noch ein Problem war, dass so ungefähr jede zweite Woche wieder eine Birne kaputt war, also war das ganze noch nervtötend dazu.
Vor ungefähr 3 Jahren (zu diesem Zeitpunkt waren die Lampen aber schon ungefähr 9 Jahre vorhanden) haben wir die dann nach und nach mit 25W Glühbirnen ersetzt. Ersten wurde die volle Helligkeit sowieso nurnoch selten gebraucht (Schreibtischlampe mit Energiesparlampe und so weiter sind dazu gekommen) und die Lampen wurden öfters gedimmt betrieben (was ja aber soweit ich weiß auch nicht besonders effizient ist bei Halogen- und Glühlampen). Davor war ein Dimmer von Busch-Jaeger geschaltet. Der ging in regelmäßigen Abständen immer wieder kaputt. Zweimal war es das Drehrad, welches man nur sehr teuer und schwer nachbekommen konnte und letztendlich hat der ganze Dimmer seinen Geist aufgegeben. Von der darin enthaltenen Sicherung, die nahezu immer beim Kaputtgehen einer Birne ausgewechselt werden musste mal ganz abgesehen.
Wie auch immer. Als dann kurz nach Weihnachten 2008 der Dimmer nicht mehr funktionierte, hat mein Vater erstmal einen Schalter stattdessen eingebaut und wegen des Stromverbrauchs das ganze auf "Minimalverbrauch" geändert: Alle Glühbirnen bis auf zwei raus, damit man wenigstens noch den Weg zur Schreibtischlampe etc. finden konnte. Dort fiel der Beschluss - als der die Cree Q5 die ich dort bekommen hatte einmal gesehen hat - die Beleuchtung auf LEDs umzurüsten. Vorher kannten wir beide nur die "Luxeon Star" in kaltweiß und warmweiß (Wie hell sind die? 20 - 50 lm?). Naja, ein paar Bedenken blieben noch wegen der Farbtemperatur. Wir hatten vor Jahren einmal zwei warmweiße Luxeon Star LEDs bei Conrad gekauft und die Lichtfarbe war bei beiden sehr unterschiedlich. Es war kaum zu sehen, dass es sich um die gleichen LEDs handelte. Ein vorweg: Zumindest wenn man alle LEDs auf einmal kauft und sie ein Bin sind, dann sind diese Bedenken heute unbegründet, denn ich kann nicht den geringsten Unterschied zwischen den 9 LEDs sehen.
Ein weiteres Problem war, dass die Lampen weniger zum Umbau geeignet waren als alle anderen die ich bisher im roten und blauen LED-Forum gesehen hatte. Da galt es mal wieder sehr viele Probleme zu lösen. Deshalb hat es letztendlich fast ein ganzes Jahr gedauert, bis alles fertig ist (naja, fast).

Eine Weitere Überlegung war auch auf Energiesparlampen zu benutzen, aber erstens waren diese in der Bauform etwas zu kurz und man konnte sie nicht mehr rein- oder rausschrauben (!) und wir hatten jüngst mal wieder schlechte Erfahrungen mit ESLs gemacht. Leider. Sie sind alle (ja, wird haben nur die "drei" großen Marken probiert, nicht irgendwelche "Billigteile" vom Discounter!) viel zu kurzlebig und brauchen nach einigen Stunden Brenndauer schon 10 Minuten um so hell zu werden, dass man wenigstens etwas sehen kann. Wohlgemerkt soll sowas dann 60 Watt entsprechen. Das einzige Einsatzgebiet wo ESLs bisher auch gehalten haben, was sie versprechen ist unsere Treppenbeleuchtung, wo eine 4 und eine 5 W ESL drin ist - die halten lange und sind schnell hell. Obwohl sie die ganze Nacht über brennen müssen sie nur ungefähr alle 5 Jahre (Billighersteller) oder sogar noch später (ca. 7 Jahre --> Osram, Megaman) ausgewechselt werden. Also eigentlich kann man ihnen nichteinmal den Vorteil lassen, in höheren Leistungstufen den LEDs überlegen zu sein...


Also hier nun zum Umbau:


Material:
  • Kühlkörper
    Cree Q2 Warmweiß auf Starplatine
    Schrauben zur LED-Befestigung auf dem Kühlkörper
    Plastik Unterlegscheiben zur LED-Befestigung auf dem Kühlkörper
    Schrauben, genau so viele Hutmuttern (Messing) und doppelt so viele Muttern zu Befestigung des KK in der Lampe
    Lochband
    Plexiglas Rundscheiben (Durchmesser etwas größer als Spots) (AcrylFormen Peer Bartel)
    Matter Klarlack
    Servietten (weiß)
    Kleine IC-Kühlkörper
    Aluschiene, natur
    (Einbauspots)

Die LEDs hatten wir günstig in der letztjährigen "Januar Aktion" bei leds.de erstanden.


Abdeckscheibe
Als erstes habe ich die Plexiglasscheiben vorbereitet. Dazu habe ich erstmal die Schutzfolie auf einer Seite abgezogen. Dann habe ich eine Serviette genommen und auseinandergefledddert, so dass ich nurnoch eine einzige Schicht davon hatte. Dabei sollte man aufpassen, sie möglichst nicht zu knicken.
Diese Serviette wird dann auf die abgezogene Seite des Plexiglases gelegt und mit mattem Klarlack "rauflackiert". Eigentlich läuft das alles so wie bei der Serviettentechnik (mehr dazu auf Google).
Das ganze muss jetzt gut trocknen.
Wenn dies geschehen ist, sollte man die überstehenden Teile der Serviette abschneiden. Das ging bei mir mit einer kleinen scharfen Nagelschere am besten.

Das ganze sollte jetzt so aussehen:
Bild Bild

Die Abdeckscheibe ist später dafür da, dass Licht zu streuen und somit vor dem starken Blenden der HP-LEDs zu schützen.


Kühlkörper
Da der Kühlkörper so nicht in das Spotgehäuse passt, muss dieser noch etwas "modifiziert" werden. Sprich: Etwas wird abgesägt und die Kanten werden abgeschliffen und die Verletzungsgefahr zu minimieren.

Auch wird an einer Seite noch eine kleine Vertiefung zwischen zwei der "Arme" des Kühlkörpers geschliffen, damit die Kabel dort auch leicht durchpassen.


LEDs befestigen
Jetzt werden noch die LEDs auf dem Kühlkörper befestigt. Das habe ich mithilfe von Schrauben und Wärmeleitpaste gemacht. Hierzu wird ersteinmal die Starplatine auf den KK gelegt und die Position der nötigen Löcher angezeichnet. Das geht z.B. mit einem Permanentmarker. Die Löcher werden nun gebohrt und man befestigt den Star mit Schrauben und Muttern. Eine Plastikunterlegescheibe wird unter den Schraubenkopf gelegt um einen Kurzschluss über den KK zu vermeiden.
Bild
Bei der Befestigung der Star-Platine muss auch aufgepasst werden, dass man die (+) und (-) Kontakte richtig ausrichtet, also auf die Kabeldurchführung am Kühlkörper. Eine mittige Befestigung ist natürlich auch nicht schlecht.


Kühlkörper - Kühlleistung optimieren
Soweit so gut, die LED ist jetzt auf dem KK, aber eins ist noch nicht so optimal: Die Kühlleistung. Vor allem in dem fast geschlossenen Lampengehäuse wird das so nichts und die LED würde innerhalb kürzester Zeit den Hitzetod sterben. Deshalb musste ich hier auch noch eine Lösung finde.
Nach langer Grübelei und einem Besuch beim Baumarkt bin ich bei folgender Lösung hängengeblieben, die auch sehr gut funktioniert:
Bild Bild
Man nehme solche Aluleisten, die man beim Baumarkt bekommen und schneide diese in kleine Stücken. Danach werden sie in rechte Winkel gebogen. Dazu nimmt man noch folgende Kühlkörper:
Bild
und kürzt sie evt. ein kleines Stück und halbiert sie.
Die gibt es z.B. bei Reichelt (http://www.reichelt.de/?ARTICLE=22259)

Das ganze kombiniert mit Wärmeleitpaste, 2-Komponentenkleber und dem ursprünglichen Kühlkörper sieht dann so aus und bringt eine wesentlich bessere Kühlleistung:
Bild Bild Bild
Achtung: Das ist ne Menge Arbeit, das zu machen, aber ich würde sagen - genug Klemmen zum Zusammenhalten vorausgesetzt, kann man alle 9 an einem Tag so hinbekommen.


Kühlköper + Lampe zusammenbauen
Das war einer der schwierigsten Parts und der hat - alleine um auf die Idee zu kommen - Wochen gebraucht. Inkl. diesem Schritt bis zur Fertigstellung eines Spots dauert es jetzt noch so ungefähr eine Stunde (pro Spot wohlgemerkt und auch nur, wenn man nicht rumbummelt und keine Probleme auftreten...).

Erstmal wird das Lochband in eine entsprechende Länge zugeschnitten:
Bild

Jetzt musste ich den Spot erstmal aus der Decke aufbauen und etwas dran rumbasten. So wurden z.B. die Lampenkontakte rausgeschraubt und damit der Weg für eine Durchleitung des Kabels frei gemacht.

Jetzt kann man erstmal ein Kabel durchfädeln und danach das Lochband einsetzen:
Bild Bild
Das Lochband habe ich durch die Spalten Links und rechts durchgeschoben.

Von den nächsten Schritten habe ich leider keine Fotos machen können, denn man braucht eigentlich schon so mehr als 2 Hände, denn sonst rutscht sofort wieder alles weg und man muss neu anfangen... Also versuche ich es mal möglichst gut zu beschreiben.

Durch die äußeren Löcher des Lochband kommen Schrauben von unten durchgesteckt. Drauf kommt jetzt der Kühlkörper, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Kabel an der richtigen Seite durch die Lücken kommen. Hieraus kommen jetzt auf jede Seite je eine Unterlegscheibe und noch eine Mutter zur Fixierung. Das muss jetzt alles erstmal schön festgezogen werden (am besten mit zwei Zangen, die die die Schraube hält mit Taschentuch oder ähnlichem gepolstert). Mit etwas Abstand als Abstandshalter wird jetzt je noch eine weitere Mutter draufgeschraubt. Diese sollten sich auf gleicher Höhe befinden.
Die Kabel kann man jetzt auch schonmal am Star festlöten.


Scheibe befestigen
Jetzt hält man die Scheibe mit der matten Seite nach außen möglichst mittig auf die herausstehenden Schrauben und zeichnet mit Bleistift an. Die zu den Schrauben passenden Löchern werden jetzt gebohrt und man setzt Scheibe auf die Schrauben und sicher sie mit den Messing Hutmuttern.

So, endlich sind jetzt die Spots fertig!


Anschluss und Elektronik
Hier mal eine Schaltung und ein paar Daten wie ich mir das gedacht habe:
Bild

Nur anstatt der Widerstände habe ich stattdessen doch eine KSQ eingebaut vor jedem parallelen Strang. Die findet sich hier: viewtopic.php?p=107694#p107694

Als Stromversorgung habe ich folgendes Netzteil verwendet, weil es sehr effizient ist (viewtopic.php?f=37&t=7453&p=103987) und wenig kostet bei großer Leistung die es liefert: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=87341

Hier das Netzteil, welches an eine neue gesetzte Steckdose angeschlossen ist, die über den Schalter eine Etage tiefer im Arbeitszimmer geschaltet wird:
Bild

Das Ende des Drahtes wurde natürlich abgeschnitten und an die KSQs angechlossen, welche derzeit noch etwas provisorisch herumliegen. Natürlich wird das später noch geändert, aber 3 von den 9 Lampen müssen sowieso noch fertig gebaut werden und dann kommt noch ne 3. KSQ dazu.
Bild Bild


Fertig!
Alte und neue Lampen im Vergleich - wir sind uns einig, die neuen sehen wesentlich besser aus!

Neu:
Bild Bild Bild Bild Bild
Auf dem linken Bild kann man meiner Meinung nach am besten sehen wie es in Realität aussieht (natürlich ist das Bild etwas unterbelichtet um überhaupt noch etwas sehen zu können und nicht nur einem weißen Flecken). Was ich hier auch ganz lustig finde ist das Muster, dass die Spots an der Wand machen (siehe 2. Bild). Auf dem dritten Bild kann man die Farbtemperatur am besten erkennen. Vielleicht ist es noch ein bisschen warmweißer, aber die Q2s auf 700mA sind schon ziemlich neutralweiß...

Alt:
Bild


Was mir beim Ausschalten gefällt, ist dass es relativ sanft ist. Das muss wohl durch das Netzteil kommen? Hier mal ein Video:
http://www.youtube.com/watch?v=U5WRDNti ... edded&hd=1


Hier noch der Anschluss der Lampen:
Bild Bild Bild


Fazit: Wir sind alle damit zufrieden. Endlich gibt es mal wieder eine vernünftige Helligkeit im Arbeitszimmer. Vor allem die Tatsache, dass der Stromverbrauch jetzt wesentlich geringer ist, hinterlässt natürlich auch ein gutes Gewissen. Das ganze verbraucht jetzt ja weniger als früher eine einzige Lampe! Klar, die Helligkeit kommt nicht ganz mit, aber wie gesagt: Zum Arbeiten werden ja auch noch zusätzliche Lampen verwendet, die mit Kompaktleuchtstoffröhren oder Leuchtstoffröhren ausgerüstet sind.
Wenn ich den Umbau erst jetzt begonnen hätte, würde ich wahrscheinlich aber folgende LEDs aufgrund einer höheren Effizienz und Lichtstärke benutzen: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... 258lm.html oder auf die XP-G in Warmweiß hoffen und mal sehen wie die Daten im Vergleich zu der Nichia sind.
Noch einen Tipp: Im Winter oder Hochsommer auf dem Dachboden rumzuklettern ist nicht angenehm! Schön warm anziehen bzw. kurz anziehen ^^ ...
Was ich noch gelernt habe: Sekundenkleber zum Kleben von Kühlkörpern hält ne Sekunde und ist nicht geeignet zum Verkleben von Metall. Entweder 2-Koponentenkleber oder garnicht. Auch werde ich nie wieder eine 1*3W KSQ kaufen, die werden viel zu heiß und sind mega ineffizient (viewtopic.php?f=24&t=7036&p=98027)!

Ich hoffe, es gefällt euch :D Kritik (wohlgemerkt konstruktive! :roll: ) ist natürlich wie immer reichlich gewünscht :idea:

Gruß,
katze_sonne
suntreff
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Mi, 06.01.10, 00:29

Hallo Katze Sonne,

das ist ja eine tolle Sache !
Zum Thema konstruktive Kritik....
Das Deckglas schluckt ja so einiges.
Ich habe bei mir für solche Zwecke satiniertes Plexiglas verwendet.
Bei Einbauspots bin ich auch dran habe aber eine andere Lösung die als Deckglas auch dieses Plexi verwendet.
Jetzt ist aber erst mal ein Projekt für die Modellbauzeitschrift dran denn da liegt ein Termin in der Luft.
So hier mein Flur mit selbst gebauten Schirmen.
Dateianhänge
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katze_sonne
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Mi, 06.01.10, 00:39

Hallo!

Danke für die Anregung mit dem satinieren Plexiglas, aber ich habe ausprobiert, dass man keinen zuuu großen Unterschied merkt mit der Abdeckung (Milchiges Plexiglas schluckt mehr). Allerdings wäre satiniertes wahrscheinlich noch besser gewesen, da hast du recht. Ich werde es auch in späteren Projekten benutzen denke ich, aber hier aufgrund des Preises nicht. Denn ich bin ein totaler Depp darin, runde Kreise auszuschneiden, dass kann man voll vergessen. Deshalb habe ich mich sogar mal erkundigt wieviel das "Kreise auschneiden lassen" kosten würde, habe dann aber bei dem Kreis doch dankend abgelehnt. Ich glaube das waren irgendwas wie 2 Euro pro Scheibe - klingt nicht viel, aber mal 9 ergibt das schon 18 Euro und mein "Budget" war schon fast "aufgebraucht"... Also hatte ich darauf lieber verzichtet.

Deshalb meine Frage an deine auch nicht schlecht aussehenden Lämpchen: Wie hast du die in Rund hinbekommen? :shock:

Gruß,
k_s
suntreff
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Mi, 06.01.10, 13:50

Das ist eigentlich eine recht einfache Konstruktion.
Ein Rohr aus satiniertem Plexiglas ablängen je nach Wunsch und versäubern.
Dann Rohr auf das plane Plexiglas auflegen und mit einem wischfesten Stift aufzeichen.
Mit einer Modellbaustichsäge oder Laubsäge aussägen und mit einer Feile glatt und rund feilen.
An der Oberseite eine Aussparung für einen Befestigungsstreifen einfeilen.
KK.jpg
KK.jpg (56.64 KiB) 8522 mal betrachtet
Diesen Kühlkörper mit Befestigungslaschen an die Decke schrauben und den Streifen darunter mit festklemmen.
LED anlöten / anklemmen.
Das Rohr passend in die Aussparung mit schnell und klar abbindenden Zweikomponentenkleber ankleben.
Wenn dies hält dann den Deckel drauf und fertig.
Da das Plexiglas gute 90 % Licht durchlässt ist auch bei 350mA das ganze richtig hell.
Und die Q2 aus der letzten Januar-Aktion machen dabei ein tolles Licht das Vorurteile wie LED's sind blaustichig wegpustet.
katze_sonne
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Mi, 06.01.10, 14:35

Ok, also per Hand aussägen - das ist nichts für mich (bzw. ich müsste vorher noch viel üben) :?
Aber da ja scheinbar das Gehäuse vollständig geschlossen ist frage ich mich: Wird das mit der Wärmeabfuhr nicht problematisch? Oder ist das von der produzierten Wärme so ein Unterschied ob 350mA oder 700mA?

Und mit der Lichtfarbe hast du natürlich Recht - das ist ein Unterschied von wirklich WW zu NW (leider) :wink: Allerdings reichten bei uns die 350mA auch ohne Abdeckung nicht aus von der Helligkeit...

Gruß,
k_s
suntreff
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Mi, 06.01.10, 17:52

Es ist schon ein nicht ganz unerheblicher Unterschied ob gut das doppelte über den Kühlkörper weg muß.
Zudem kommt von der Betondecke eine Kühlung.
Bei noch offenen Deckel blieb das Ganze lauwarm wobei Wärme ja nicht zu Boden sinkt.
Im 700mA Betrieb würde es schon spürbar wärmer.
Aber es ist wahrlich hell genug.
Ich hatte die 350mA KSQ eigentlich nur testen wollen und stellte fest das alles andere wohl zu hell wäre.
Die Bilder zeigen ganz gut wie es rüber kommt.
katze_sonne
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So, 10.01.10, 00:35

suntreff hat geschrieben:Es ist schon ein nicht ganz unerheblicher Unterschied ob gut das doppelte über den Kühlkörper weg muß.
Ok, stimmt schon. Denk ich irgendwie nie so wirklich dran. 30°C ist ja noch ganz kühl, das doppelte ist ja aber schon 60°C und damit zu heiß zum anfassen :?
Wenn du mal Zeit hast, kannst du das Projekt ja auch gerne mal genauer vorstellen hier *thumbs up smiley vermiss*

Gruß,
k_S
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alexStyles
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So, 10.01.10, 00:50

Hallo ihr beiden!
Ersteinmal zu katze_sonne deinem How².
Alles in allem wohl auch eine sehr sinnvolle Anschaffung.
Die Frage ob kalt oder wamrweiß kommt vor solchen Angelegenheiten natürlich immer auf, wobei natürlich klar ist mit kaltweiß wäre da noch einiges mehr Licht emittiert.
Allerdings muss ich auch sagen dass die Abdeckgläser der ehemaligen Halogenstrahler doch sehr schluckend wirken, die Beleuchtungslösung von suntreff finde ich dagegen mit der Plexi-Lösung doch ein gutes Stück besser, gute Anregung auch.
Allerdings Kreise schneiden ist auch nich mein Ding :lol:

MfG Alex
suntreff
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So, 10.01.10, 13:23

Irgendwie habe ich hier die bildliche Dokumentation vernachlässigt so daß ich dies im Text so gut wie möglich nachgeholt hatte.
Mit dem Warmweiß bin ich auch den Wünschen meiner Frau nachgekommen und es gab die ja genau vor einem Jahr im Angebot :)
Na wo bleibt denn das diesjährige Angebot ????
Das Kekse schneiden ist halb so schlimm und geht bei dem handwerklich begabten sehr flott und sonst halt etwas länger ist aber zu schaffen. Einfach das Rohr auflegen und abzeichnen. So kann eigentlich nichts schief gehen.
katze_sonne
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Mo, 25.01.10, 19:48

suntreff hat geschrieben:Na wo bleibt denn das diesjährige Angebot ????
*Mit Zaunpfahl wink* (bitte die neue Nichia in WW!) :D
suntreff hat geschrieben:Einfach das Rohr auflegen und abzeichnen. So kann eigentlich nichts schief gehen.
Auflegen, abzeichnen --> kein Problem :) Aber der nächste Teil, das Aussägen, da kommen bei mir immer Eier statt Keksen raus :roll:
alexStyles hat geschrieben:Allerdings muss ich auch sagen dass die Abdeckgläser der ehemaligen Halogenstrahler doch sehr schluckend wirken
Wie gesagt nicht optimal, aber es musste halt eine "LowCost" Lösung sein :wink: satiniertes Plexiglas an sich ist ja schon relativ teuer... Ich hatte was gefunden, wo man das hätte zuschneiden lassen können und auch der zusätzliche Preis war eigentlich Klasse, nur insgesamt wegen der höheren Materialkosten wäre es schon relativ teuer gewesen (auch wenn selber zugeschnitten)...

Gruß,
katze_ :idea:
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