Welche LED`s für eine Taschenlampe

[eyk107]

Hallo ans Forum,

ich muss für ein Projekt eine dimmbare Taschenlampe bauen. Die Dimmung wollte ich über die PWM eines Arduino realisieren. Der Arduino sowie die LED(s) sollen über Batterien/Akkus betrieben werden. Soweit so gut.
Das Problem was ich viel mehr habe betrifft die Auswahl der LED(s). Kann ich denn eine zufriedenstellende Taschenlampe (10m Reichweite, 100°-Winkel, normale Helligkeit) mit 20mA-LED`s bauen, oder bräuchte ich mindestens ein paar LED`s mit 350mA aufwärts? Hier wäre ja das Problem mit der Kühlung zu beachten, was sich ja dann auf die Größe des Gehäuses auswirkt.
Ich hatte mich auch schon bezüglich der Einheiten Lumen und Candela belesen, aber dann immer nur den Vergleich zu einer Kerze gefunden. Dieser Vergleich hilft mir aber leider nicht als Grundlage weiter um die richtige LED-Art und Menge auszuwählen. Vllt kann jmd einen Tipp geben.
Danke schon mal im voraus.
Mfg Eyk

[Borax]

Hallo Eyk,
welcome on board!

...normale Helligkeit...

Was soll das sein?

Die korrekte Angabe hier wäre Lux. Für selbige gibt es Messgeräte.

10m Reichweite, 100°-Winkel

100°-Winkel ist sehr groß. Eine Lichtquelle mit diesen Eigenschaften erzeugt dann in 10m Entfernung einen Lichtfleck mit mehr als 20m Durchmesser. Aber wenn/falls wirklich ein so großer Öffnungswinkel verwendet werden soll, dann reichen 20mA-LED`s sicher nicht. Hilfreich bei der Beurteilung ist dieser Umrechner: http://www.leds.de/Umrechnungswerkzeug/

Vielleicht könntest Du uns wenigstens ein 'Glühlampen/Halogenlampen' Äquivalent sagen. Also im Sinne von: Etwa so hell wie ein 20W Halogenspot...

[eyk107]

Erstmal danke für die schnelle Antwort. Unter normaler Helligkeit verstehe ich eine Lampe mit der ich genug Nachts im Wald sehe, obwohl die Aussage auch sehr subjektiv ist.

Eine Lichtquelle mit diesen Eigenschaften erzeugt dann in 10m Entfernung einen Lichtfleck mit mehr als 20m Durchmesser.

Hatte das mit dem Öffnungswinkel falsch verstanden. Hätte gerne eine Taschenlampe wo ich nach 10m noch einen Spot von ca. 1-1,5m² habe. Aber dein Vergleich mit einer 20W-Halogenlampe klingt soweit schon mal eigentlich ganz gut. Sowas in dem Dreh habe ich mir vorgestellt.

Mfg Eyk

[Borax]

Ok. Dann kommen wir der Sache näher. Nehmen wir mal einen 20W Halogenspot mit typischerweise 35° Öffnungswinkel als Vergleich (Beispiel: http://www.leuchtmittelmarkt.com/leucht ... GwodXkYA7A )
Der erzeugt in 2m Abstand etwa einen Lichtfleck mit 1.5m Durchmesser mit einer Lichtstärke von rund 200 Lux. Eine Led+Optik die in 10m Abstand etwa das gleiche Ergebnis produziert muss also die gleiche Lichtmenge (ca. 250 lm) verwenden und eine Optik mit etwa 8°Öffnungswinkel.
Mit 20 mA LEDs wird das nichts. Da gibt es keine mit so engem Abstrahlwinkel.
Empfehlung LED: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... -Star.html
Optik: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lins ... 183-6.html
BTW: Welche Stromquelle soll es werden? Batterien/Akkus ist auch etwas sehr wage. Ich würde entweder eneloop Akkus oder Li-Akkus empfehlen. Mit welcher Spannung musst/willst Du den Arduino betreiben?

[eyk107]

Na das sieht schon mal ganz vielversprechend aus, wegen der Kühlung hab ich mich schon hier im Forum schlau gemacht. Das dürfte eigentlich auch machbar sein.
Als Akku wollte ich mich ein wenig nach der Schaltung für die LED richten, da der Arduino "relativ" flexibel in Bezug auf die Spannungsaufnahme ist. laut dem Datenblatt der LED benötigt diese ca. 3V. Daraus resultierend hatte ich mir folgenden Akku rausgesucht:

https://www.conrad.de/de/akkupack-2-186 ... 51301.html

Wenn ich nichts vergessen habe, fehlt eigentlich nur noch eine KSQ oder muss ich noch etwas beachten? Bin leider nicht so bewandert im Umgang mit Power-LEDs...

[Borax]

Den Akku könntest Du nehmen. Ich finde den allerdings 'frech' teuer. Wesentlich bessere Zellen (zwar nur als Einzelzelle, aber Akkuhalter gibt es da auch) gibt es für rund 5€ pro Stück bei Akkuteile:
https://www.akkuteile.de/lithium-ionen- ... /a-100639/
Passender Akkuhalter: https://www.akkuteile.de/zubehoer/batte ... /a-400423/
KSQ: Anvilex CCS2-700: http://shop.anvilex.de/index.php?route= ... uct_id=184
(Bitte vorsichtig damit umgehen - ich verwende die auch selbst, aber anscheinend kann man die auch leicht zerstören - siehe:
viewtopic.php?p=199938#p199938 ) Wie man diese KSQs dimmt, findest Du auch im gleichen Thread
Grundsätzlich immer LED und KSQ sauber verlöten, dann erst der KSQ Strom geben. Und nie den Dimm-Anschluss mit dem Ausgang oder dem Plus-Eingang verbinden.
Kühlung: Ok. Da sehe ich auch kein sooo großes Problem. Aber falls Du da noch Hilfe brauchst, besser vorher fragen
Noch eine Anmerkung:

Die Dimmung wollte ich über die PWM eines Arduino realisieren.

Meinst Du nicht, dass ein Arduino nur zum Dimmen einer Taschenlampe ein wenig 'Overkill' ist? Da gäbe es auch einfachere Möglichkeiten.

[eyk107]

Meinst Du nicht, dass ein Arduino nur zum Dimmen einer Taschenlampe ein wenig 'Overkill' ist? Da gäbe es auch einfachere Möglichkeiten.

Naja bei dem Projekt geht es um etwas mehr als eine Taschenlampe. Der Arduino bekommt seine Befehle zum Dimmen über ein Bluetooth-Modul von einer Smartphone-App. War aus meiner Sicht die einfachste Variante um die Taschenlampe über eine App zu dimmen.
Mal ne Frage am Rande, vllt hast du da auch ne Idee:
Ich hatte auf der Seite nochmals wegen einem Akkupack geguckt (Eher zur Aufwandserleichterung, da eine Schutzschaltung bereits integriert ist).

https://www.akkuteile.de/power-bank-mob ... s/a-12051/

Würde den Akku gerne über USB laden, aber da bräuchte ich ja noch eine Step-up-Schaltstufe. Habe eine von 5V auf 12V gefunden:

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1618fas.pdf

Wird der Akku durch die Schutzschaltung dauerhaft geschützt, oder ist diese eher für den Ausnahmefall gedacht um eine größere Beschädigung zu vermeiden?
Danke schon mal für deine Hilfe.

Mfg
Eyk

[Borax]

Wird der Akku durch die Schutzschaltung dauerhaft geschützt

Ja. Wird er. Der Akkupack ist ok. Als 'Laderegler' ist die Schutzschaltung allerdings nur bedingt zu gebrauchen, weil das ja eine kleine Schaltung ist, die nicht viel Strom 'verbraten' kann. Als Tiefentladungs-Schutz und Überladeschutz völlig ok (da muss die Schutzschaltung ja nur den Akku komplett abtrennen).
Laden per USB:
Kann ich jetzt nicht so wirklich empfehlen. Nach den offiziellen USB Spezifikationen gehen ja nur max. 500mA bei 5V. Mit StepUp Verlusten und rund 7-8V Ladespannung bleiben dann noch rund 200-300mA Ladestrom. Damit dauert das Laden (bei leeren Akkus) schon über 10 Stunden. Und wenn der Akku doch per (USB-)Netzteil geladen werden soll (die können auch etwa 2A) dann stellt sich die Frage, warum es dann unbedingt ein USB Netzteil sein muss und nicht gleich ein passendes Ladegerät. Die gibt es für 12VDC und 230VAC (teilweise auch beides). StepUp Regler gibt es in der Bucht oder bei Amazon auch fertig. Zum Teil auch mit regelbarer Strombegrenzung. So was wäre als Laderegler schon geeignet.

[eyk107]

Nochmals vielen Dank für deine Hilfe.
Die USB-Idee hatte ich gestern schon verworfen, und bin auf ein 9V-Netzteil umgestiegen. Hab jetzt alles soweit bestellt und bastel alles nächste Woche mal zusammen. Gebe gerne nochmal Rückmeldung ob alles geklappt hat. Nochmals vielen Dank an dich und dieses informative Forum.

Mfg Eyk

[Borax]

und bin auf ein 9V-Netzteil umgestiegen

Ok. Aber das geht als alleiniges Ladegerät nicht. Ich würde entweder ein fertiges Ladegerät oder ein 12V Netzteil + Step-Down Laderegler verwenden. Für Li-Akkus ist CCCV zwingend einzuhalten (erst mit 0.5C laden also hier 1.6A und wenn der Strom unter diese Schwelle sinkt dann mit Konstantspannung mit exakt 8.40V). Sonst hält der Akku nicht lang.