Alte Feuerwehrlampe auf LED umbauen - HILFEEE!

JFK · So, 07.10.12, 18:34

Hallihallo liebe Forengemeinde.

Ich wollte eine ältere (Bj. 95) Feuerwehrlampe (s. Fotos) auf LED umbauen. Zeitgleich müssten die Akkus ersetzt werden. Als Leuchtmittel würde ich gerne 2x Nichia NS6W183AT 283 Lumen, 800mA bei 3,4 Volt betreiben, hab ich zumindest noch hier rumfliegen und sind schließlich recht effizient. Die Lampe verfügt über einen Schalter mit mehrer Positionen (SOS etc.). Die Handlampe soll nach dem Umbau allerdings nur noch ein- und auszuschalten sein und ordentlich Licht machen.

Sehr gerne würde ich mein kleines Vorhaben Schritt für Schritt mit eurer Hilfe hier dokumentieren, falls es einen interessiert.

Jetzt habe ich zunächst 3 Fragen, die diese Sache angehen.

1. Der verbrauchte Akku hat eine Spannung von 4,8V 5,5Ah. Könnte ich diesen jetzt durch 4 normale Mono D Akkuzellen ersetzen. Beispiel: NiMH Mono 5000 mAh, das ganze x4 also 4,8V 5000mAh?

2. Jetzt weiß ich nicht, wies mit dem Ladegerät aussieht. Die ganze Elektronik in der Handlampe habe ich entfernt. Da waren auch ICs dabei, um die Glühlampe mit einem SOS Code anzusteueren etc. Hab ich jetzt da was rausgerissen, was sonst gewährleistet, dass die Akkus sich nicht überladen?? Auf dem Ladegerät steht Ausgangspannung 6,2V DC 350mA und wird über 3 Pole mit der Handlampe verbunden. Oder hört son Ladegerät von alleine auf? Will schließlich nicht, dass mir die Akkus um die Ohren fliegen.

3. Schaltung? Sollte ich da einfach auf eine 2-Transistor-Konstantstromquelle zurückgreifen wie hier?

Fotos von dem Riesenteil sind anbei!
Schonmal vielen Dank für Hilfestellungen im Voraus!

Hans-Georg · So, 07.10.12, 20:17

Als Leuchtmittel würde ich gerne 2x Nichia NS6W183AT 283 Lumen, 800mA bei 3,4 Volt betreiben

Im geschlossenen Lampengehäuse? Selbst mit Kühlkörper werden das die LEDs nicht lange überleben.
Möglicherweise würde es mit 4 von den Nichias bei 350mA gehen.

Nun zum Akku: wenn Du sowieso Monozellen nehmen willst, solltest Du nur 3 in Reihe schalten. Bei 3,6V mußt Du nicht
so viel Leistung verbraten (0,6V x 0,35A = 210mW pro LED). Übrigens mit einem Vorwiderstand, KSQ lohnt hier nicht.

Zum Ladegerät: die Monozellen am besten einzeln in einem passenden Ladegerät laden.

Das wären erst mal die wichtigsten Punkte. Alles weitere kriegen wir später.

Gruß
Hans-Georg

JFK · Mo, 08.10.12, 09:54

Nun zum Akku: wenn Du sowieso Monozellen nehmen willst, solltest Du nur 3 in Reihe schalten. Bei 3,6V mußt Du nicht
so viel Leistung verbraten (0,6V x 0,35A = 210mW pro LED). Übrigens mit einem Vorwiderstand, KSQ lohnt hier nicht.

Mh Ok. Problem ist nur, wenn ich die LEDs mit Vorwiderstand betreibe und die Spannung sinkt kommt recht schnell nur noch wenig aus den LEDs heraus. Gibts ne andere Lösung, mit sinkender Spannung ausreichend Strom aus den Akkus zu holen? Aber ganz ehrlich gesagt ist die Lösung mit den Vorwiderständen am Leichtesten.

Kühlkörper habe ich ausreichend und genug da und werde vielleicht ein Aluprofil durch das Gehäuse nach Außen führen und wieder abdichten. Das bastel ich mir schon irgendwie.

Gibts keine Möglichkeit, das alte Ladegerät weiter zu verwenden? Wenn ich Akkus mit den selben Spezifkation (gleiche Spannung und ähnliche Kapazität) reinschmeiße?

Hans-Georg · Mo, 08.10.12, 10:31

Problem ist nur, wenn ich die LEDs mit Vorwiderstand betreibe und die Spannung sinkt kommt recht schnell nur noch wenig aus den LEDs heraus

Die Entladekurve von NiMh-Akkus verläuft zu 80% recht flach. Am Ende der Entladekurve fällt die Spannung ziemlich
schnell ab und die Helligkeit der LEDs geht zurück. Aber dann ist es sowieso Zeit die Akkus neu zu laden.

Gibts keine Möglichkeit, das alte Ladegerät weiter zu verwenden? Wenn ich Akkus mit den selben Spezifkation (gleiche Spannung und ähnliche Kapazität) reinschmeiße?

Wenn Du das alte Ladegerät verwenden willst, wird die ganze Sache nur komplizierter (höhere Akkuspannung-> höherer
Verlust usw.). Würde ich nicht machen.

JFK · Mo, 08.10.12, 18:56

Vielen Dank für deine Post sowéit. Werde wohl einfach mit Vorwiderständen arbeiten, geht auch am schnellsten. Kühlung bekomme ich auch gut hin. Nur jetzt überlege ich halt, wie ich das Laden - wenn ich das alte Ladegerät nicht mehr verwenden kann - etwas bequemer gestalten kann.

Könnte ich aus dem Gehäuse nicht 2 Flachsteckhülsen herausschauen lassen, über die dann die internen Akkus geladen werden? Brauche ich zum Laden eigentlich ein richtiges Ladegerät, oder kann man auch einfach ein altes Nokia Netzteil an die Akkus anschließen, was auch so um die 3,6 Volt bei 500mAh liefert? Dann wären ja die Akkus nach 10h geladen, nur was passiert danach? Feuer?

Hans-Georg · Mo, 08.10.12, 19:51

oder kann man auch einfach ein altes Nokia Netzteil an die Akkus anschließen, was auch so um die 3,6 Volt bei 500mAh liefert? Dann wären ja die Akkus nach 10h geladen, nur was passiert danach? Feuer?

Nein, aber NiMh sind nicht so simpel aufzuladen:
Erstens muß der Ladestrom begrenzt werden, einfach eine Spannung anlegen geht nicht.
Zweitens: Kurz vor Erreichen der Ladeschlußspannung steigt die Spannung im Akku
etwas kräftiger an, das muß das Ladegerät erkennen und die Ladung beenden.
Außerdem kann man die NiMh-Akkus nicht dauernd in Reihe laden. Mit der Zeit driften die Spannungen der Einzel-
Zellen auseinander. Es ist deswegen besser, sie einzeln zu laden.
Wenn ich die Wahl hätte, würde ich einen LiFePo-Akku nehmen. Der hat eine Nominal-Spannung von 3,2V, also ideal für
diesen Anwendungszweck. So einen Akku kann man viel einfacher laden als NiMh-Akkus, man braucht nur ein Netzteil
mit einstellbarer Strombegrenzung.

CRI 93+ / Ra 93+ · Di, 09.10.12, 11:54

Fast. Bei NiMH-Akkus steigt tatsächlich die Spannung kurz vor Volladung minimal an. Das erkennen aber kommerzielle Ladegeräte NICHT. Die registrieren den wesentlich ausgeprägteren Rückgang der Spannung (Spannung wird wieder geringer), was (bei konstantem Ladestrom) eintritt, sobald die Überladephase beginnt und der Akku dadurch warm wird.

Kette der Ereignisse: Akku voll -> Akku wird (minimal) überladen -> Akku wird warm -> Akkuspannung sinkt -> Ladegerät mit Minus-Delta-U-Abschaltung beendet den Ladevorgang.

Aufgrund dieser geringfügigen Überladung sollte auch ein dauerhaft in Reihe geschaltetes Akkupack nie auseinanderdriften, wenn die Zellen nicht der hinterletzte Müll sind. ABER: man reduziert natürlich die Lebensdauer des Akkuspacks, das wird i.d.R. aber in Kauf genommen, da ca. 100 bis 300 Vollzyklen immer noch erwartet werden können. Bei perfekter Ladung + Begrenzung auf 20%..80% Ladekapazität dürften bei guten Akkus weit über 5000 Zyklen drin sein, siehe Toyota Prius. (10 Jahre Garantie auf den Akku)

Aber zur eigentlichen LED-Umrüstung:

Das Wärmeproblem sehe ich wesentlich entspannter, um die 5 Watt bekäme man sicher gut durchs Gehäuse weg, idealerweise aber ohne Luftschicht zwischen Kühlkörper und Gehäuse. (evtl. Silikon o.Ä. fast alles leitet Wärme deutlich besser als stehende Luft, thermische Isoliermaterialen natürlich ausgenommen)

ABER Du solltest beachten, dass der maximal zulässige Strom eigentlich jeder LED mit zunehmender Temperatur abnimmt! Als Fausregel bei so engen Platzverhältnissen würde ich sagen: max. 50% des zulässigen LED-Maximalstroms verwenden und den LED-Chip <120°C (Nichia) bis <150°C (Cree) halten.

Eine verringerte Lebensdauer ist bei Taschenlampen kein Problem. Selbst 10% der Nenn-Lebensdauer wären immer noch 5000h und völlig OK. LEDs fallen i.d.R. nicht schlagartig aus, das KANN aber passieren --- wenn die Lampe Sicherheitsrelevant ist, dann schalte mehrere LEDs parallel (je mit eigenem Vorwiderstand), aber das hattest Du ja ohnehin vor.

3 Akkuzellen bieten sich an, sollte das vorhandene Ladegerät eine Delta-U-Abschaltung haben könnte es evtl. weiter genutzt werden, wenn es keine Zellenanzahlerkennung hat. Hat es keine Delta-U-Abschaltung, kann es i.d.R. auch weiter genutzt werden, aber evtl. steigt der Ladestrom bei nur noch 3 Zellen etwas. ggf. ausmessen, ausrechnen und Zeitschaltuhr benutzen.

Ich empfehle Dir eher diese LED:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... Lumen.html