H1-Scheinwerfer auf LED umbauen

[Kollimator]

Hallo erstmal,

Bin neu hier und habe ein Problem, bei dem ich mal die Hilfe von ein paar schlauen Leuten bräuchte
Ist es bei euch erwünscht, dass man sich vorstellt oder ist das egal? Wenn ja, dann hol ich das gerne nach.

Zunächst mal zur Aufgabe:
Ich möchte einen Projektionsscheinwerfer aus einem Auto von H1 auf LED umbauen.
Die H1-Birne sitzt im originalen in einem Ellipsoid-Reflektor, der das Licht zu einem Brennpunkt bündelt. In diesem Brennpunkt ist eine Blende angebracht, die die Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, welche dadurch besonders scharf und klar wird, was auch nach dem Umbau noch ausdrücklich erwünscht ist. Am Ende sitzt dann noch eine plankonvexe Kolllimatorlinse, damit das ganze nicht in alle Richtungen strahlt und man noch was vernüftiges sieht.
Als LED ist eine Nichia 121 mit 5000k angedacht.

Nun zu meinen Problemen:
Wie bekomme ich das Licht der LED so aufbereitet, dass sich die nahezu gleiche optische Geometrie ergibt wie mit dem H1-Glühobst?
Die Blende und die Kollimatorlinse müssen bleiben. Es gäbe lediglich die Möglichkeit, die Blende um 180° um die optische Achse zu verdrehen.
Das ein Ellipsoid nicht mit einer LED funktioniert, ist mir klar. Ich hätte daher zunächst an eine Linse gedacht, die den Lichtstrom wie der Ellipsoid zu einem Brennpunkt bündelt. Sowas ist aber nicht zu finden. Kann man denn überhaupt solche Linsen mit einer positiven Brennweite bauen oder ist das prinzipbedingt unmöglich?
Weiterhin stellt sich die Frage nach der KSQ. Das Bordnetz schwankt zwischen 12 - 14,5V, die LED braucht aber ca.36V. Somit benötigt man auf jeden Fall schon mal einen Step-Up-Regler. Nur hab ich da bisher nur die Senser extreme v2.0 gefunden, die mit den Anforderungen zurecht kommt. Die scheint mir aber etwas zu übertrieben und auch teuer. Gibts da weitere Möglichkeiten? Ein Softstart wäre ganz nett, ansonsten muss es nur ein Step-up sein und 800mA bei 36V zur Verfügung stellen können.

Falls es hier auch Moralapostel gibt, kann ich die beruhigen: Das ganze soll natürlich nicht einfach illegal ans Auto gebaut werden, sondern vom lichttechnischen Institut Karlsruhe begutachtet werden. Und wenn die das für gut befinden, bekommt es eine KBA-Nummer

Viele Grüße und Danke schon mal!

[Achim H]

Willkommen im Forum.

Bezüglich Linsen habe ich Null Ahnung. Da wird Dir wohl nur übrig bleiben, etwas zu experimentieren.
Scharfe Übergänge kannst Du mit einer Lichtspalt-/Lochblende erzielen.

Behilflich kann ich bei der Suche nach einer StepUp-Stromquelle sein.
Das Meanwell LDH-45A wäre dafür geeignet.
- Ausführungen: Print oder mit Kabel (W).
- mögliche Eingangsspannungen: Typ A = 12V (9-18V), Typ B = 24V (18-32V)
- mögliche Ausgangsströme: 350mA, 500mA, 700mA und 1050mA.
- Ausgangsspannungsbereiche abhängig vom Ausgangsstrom: 12-86V (350mA), 12-86V (500mA), 12-64V (700mA) und 12-43V (1050mA)
- max. Leistung: 45 Watt.
- dimmbar: PWM + analog

Link zu Elpro: Meanwell LDH-45A
Preis: 7,99 EUR zzgl. 19% MwSt. + Versandkosten


Das größere Problem wird die Kühlung der Led sein.

Gutachten wird möglicherweise mehrere Violette* kosten.
* Tausender gibt es ja nicht mehr.

[Borax]

Wie bekomme ich das Licht der LED so aufbereitet, dass sich die nahezu gleiche optische Geometrie ergibt wie mit dem H1-Glühobst?

Gar nicht. Zur Bündelung ist eine möglichst punktförmige Lichtquelle erforderlich. Leistungsstarke LEDs sind aber immer eher 'Flächenleuchten'. Bei einer Nichia 121 beträgt der Durchmesser der Leuchtfläche 12mm... Auf einen Punkt bündeln läßt sich das nicht (oder nur mit sehr großen Verlusten).

[Kollimator]

Danke euch beiden.

Wie ich lesen muss, gibts eine gute und eine schlechte nachricht.

Das Meanwell-Gerät scheint mir wirklich optimal geeignet. Klein, günstig und den Anforderungen gewachsen. Sehr gut!

Dass das Gutachten einige Violette kostet, ist leider wahr. Aber ich habe noch ein paar andere Leute, die sich an der Finanzierung beteiligen wollen. Audi hat die Produktion der Scheinwerfer leider eingestellt, und die restlichen Bestände werden für 1263,- das Stück angeboten.. macht für nen Satz auch immerhin 5 violette, da sind wir dann gar nicht mehr so weit weg. Zumal die originale Halogenfunzel ein echtes Grablicht ist und meiner Meinung nach sogar ein noch viel größeres Sicherheitsrisiko darstellt wie ein gut eingebautes, aber leider illegales Xenonkit.

Gar nicht. Zur Bündelung ist eine möglichst punktförmige Lichtquelle erforderlich. Leistungsstarke LEDs sind aber immer eher 'Flächenleuchten'. Bei einer Nichia 121 beträgt der Durchmesser der Leuchtfläche 12mm... Auf einen Punkt bündeln läßt sich das nicht (oder nur mit sehr großen Verlusten).

Verdammt... sowas hab ich schon vermutet.
Das Problem ist ja, dass wenn auf die Kollimatorlinse die Lichtstrahlen gerade auftreffen, diese zur Sammellinse wird. sonst könnte man die Blende um 180° rotieren und mit einem Reflektor oder einer Linse einen Spot bauen, die Blende deckt dann eben einfach den oberen Teil des Reflektors/Linse ab.
Allerdings hab ich erst die Tage eine Seite gefunden, da hat sich jemand ein Abblendlicht fürs Fahrrad gebaut in dem er einen Reflektor halbiert hat und die Led schräg nach oben strahlt. das könnte man vllt auch noch austesten. Wie könnte man deiner Meinung nach die Projektionseinheit verändern, um zumindest einen ähnlichen Lichtaustritt zu bekommen?

[Romiman]

Klar. Eine seitliche Einstrahlung könnte gut funktionieren. Der LED-Chip muß exakt an der Position der Glühwendel sein. Die LED muß in die Reflektorhälfte scheinen, die nicht von der Blende (für die Hell-Dunkel-Grenze) abgeschattet wird.
Größere Herausforderung wird die notwendige Kühlung sein, da sie Platz und Luftdurchsatz beansprucht.
Die Chance, daß das Resultet spürbar schwächer leuchtet als H1 55W schätze ich hier sehr hoch ein. Googelt man mal nach Scheinwerfer-Umbauten auf LED, findet man unzählige Anfragen, ein paar halbherzige Ergebnisse und keine einzige Erfolgsmeldung im Sinne aller gestellten Anforderungen (überschaubarer Aufwand, funktionierende Kühlung, korrektes Lichtbild, wenigstens genausoviel Licht wie vorher).

[Borax]

Ich glaube auch, dass da ein einfacher 'Umbau' nicht wirklich erfolgversprechend ist. Da ist ein völlig neues Gesamt-Design erforderlich. Also Scheinwerfer (mit speziell für LED konzipierter Optik) + LED + Kühlkonzept mit aktiver Kühlung. Falls man an einen heißen Sommertag im Stau (z.B. bei Einfahrt in einem Tunnel) das Licht einschalten muss, dürfte der Scheinwerfer locker 60° Umgebungstemperatur haben. Mit einem rein passiven Kühlkonzept ist das IMHO nicht machbar.

[Kollimator]

Klar. Eine seitliche Einstrahlung könnte gut funktionieren. Der LED-Chip muß exakt an der Position der Glühwendel sein. Die LED muß in die Reflektorhälfte scheinen, die nicht von der Blende (für die Hell-Dunkel-Grenze) abgeschattet wird.

Dasselbe schwirrt mir eben auch im Kopf rum. Das wird auf jeden Fall ausprobiert. Selbst wenns nicht ganz perfekt wäre, eine Näherung an den Lichtkegel bei annehmbarer Effizienz wäre schon ein Erfolgserlebnis.

Größere Herausforderung wird die notwendige Kühlung sein, da sie Platz und Luftdurchsatz beansprucht.
Die Chance, daß das Resultet spürbar schwächer leuchtet als H1 55W schätze ich hier sehr hoch ein. Googelt man mal nach Scheinwerfer-Umbauten auf LED, findet man unzählige Anfragen, ein paar halbherzige Ergebnisse und keine einzige Erfolgsmeldung im Sinne aller gestellten Anforderungen (überschaubarer Aufwand, funktionierende Kühlung, korrektes Lichtbild, wenigstens genausoviel Licht wie vorher).

Ich glaube auch, dass da ein einfacher 'Umbau' nicht wirklich erfolgversprechend ist. Da ist ein völlig neues Gesamt-Design erforderlich. Also Scheinwerfer (mit speziell für LED konzipierter Optik) + LED + Kühlkonzept mit aktiver Kühlung. Falls man an einen heißen Sommertag im Stau (z.B. bei Einfahrt in einem Tunnel) das Licht einschalten muss, dürfte der Scheinwerfer locker 60° Umgebungstemperatur haben. Mit einem rein passiven Kühlkonzept ist das IMHO nicht machbar.

Herausforderung ja, aber momentan scheint mir die Frage nach der Kühlung kein allzu großes Hindernis. Ich schätze leider, dass sich das Kühlproblem innerhalb des Scheinwerfergehäuses selbst aktiv nicht lösen lässt, denn bei einem geschlossenen Plastikgehäuse, völlig ohne Lüftungsschlitze, dürften die darin befindlichen ca. 5 Liter Luft innerhalb kürzester Zeit haarsträubende Temperaturen erreichen. Das Scheinwerfergehäuse mit Luftschlitzen zu versehen, ist keine Option, da auf gar keinen Fall Feuchtigkeit eindringen darf. Die Kondensiert sonst und schlägt sich am Scheinwerferglas nieder.
Meine Lösung wäre jetzt eine andere gewesen: In das Scheinwerfergehäuse ein Loch sägen, in welches man einen Quaderförmigen Kupferblock einlässt. Diesen quaderförmigen Block mit ein paar Heatpipes mit der LED verbinden (habe noch ein paar aus meinen Computer-Bastelzeiten übrig), sodass die Wärme von der LED auf den Kupferblock übertragen wird. Dann kann man von Außen die Hitze mit einem leistungsfähigen Kühler "abgreifen", entweder man schraubt einen PC-Kühler drauf oder sogar einen kleinen Wasserkühler, wenn der Platz knapp wird. Alles sehr aufwendig, aber meiner Meinung nach die einzig gescheite Lösung.

Bleibt nach wie vor die Frage nach der für die LED passenden Optik. Wenn ihr sagt, dass man da nur ein komplett neues Design entwerfen kann, dann muss ich da eben was konstruieren. Leider hab ich von Optischen Sachen nur mittelmässig Ahnung. Was haltet ihr eigentlich von diesen Side-Emitting-Optiken? mit denen müsste sich doch auch ein gutes Rundstrahlverhalten erzeugen lassen. Oder sind die von der Effizienz her so schlecht?