Tischleuchte mit SmartArray Dim2Warm

[Handkalt]

Hallo miteinander,

zu meiner großen Freude gibt es endlich mal wieder einen zwingenden Anlass für ein LED-Projekt: meine Halogen-Nachttischleuchte hat das Zeitliche gesegnet. Da trifft es sich doch prima, dass ich gerne mal eines der neuen Lumitronix-Produkte ausprobieren möchte! Und will man nicht bei einer Nachttischleuchte zum leichteren Einschlafen einen reduzierten Blauanteil im Licht haben? Eine wunderbare wissenschaftliche Ausrede, warum das ganze unbedingt auf dem SmartArray Dim2Warm Q6+4 3000K-2000K basieren muss!

Achja, außerdem sollte die Leuchte flexibel nutzbar sein - z. B. für eine indirekte Beleuchtung des ganzen Raums, für eine direkte Beleuchtung zum Lesen im Bett oder als ganz schwaches Nachtlicht. Das heißt, das Ding sollte dimmbar sein und einen schwenkbaren Leuchtenkopf haben!

Bezüglich des Dimmens bin ich erst mal ziemlich ins Grübeln gekommen: so wie das SmartArray Dim2Warm aufgebaut ist, gehe ich davon aus, dass beim Dimmen per PWM nur die Helligkeit abnimmt, aber keine wesentliche Änderung der Farbtemperatur eintritt. Man muss also zwingend über die Stromstärke dimmen. Und da wird's schwierig, wil bei dimmbaren Konstantstromquellen eben häufig (wenn nicht meistens) PWM verwendet wird. Schlimmer noch, wird in Artikelbeschreibungen und Datenblättern häufig gar keine Angabe zum Dimmverfahren gemacht. Zumindest bin ich auf die LDD-350LW gestoßen, bei der explizit aus dem Datenblatt hervorgeht, dass sie per Stromstärke dimmt. Leider ganz kurios und blöde: das Einstellen der Dimmung muss hier trotzdem zwingend per externem PWM-Signal erfolgen. Einfach nur ein Poti geht nicht.

Bei Pollin gibt es dafür den Bausatz COB/LED-Controller/Driver, welcher den "fehlenden Rest" in einer LDD-350L ergänzt, die auch gleich auf diese Platine mit aufgelötet werden kann. Ein dazu passendes Netzteil im gleichen runden Format ist das KapegoLED RS24V/8W, erhältlich bei Amazon.

Vermutlich gibt es auch noch andere Lösungen (besser oder billigere) für die dimmbare Stromversorgung. Wer etwas weiß, darf das gerne ergänzen. Ich bin erst mal froh, nach langem Suchen überhaupt eine brauchbare Kombination gefunden zu haben.

Mit einem Netzkabel und einem Ein-/Ausschalter dazu ist die Elektrik dann komplett. Einen Kühlkörper, der mehr als ausreichend sein sollte, entwende ich kostenlos von einer defekten, passiv gekühlten Grafikkarte (nVidia GeForce 7300 GS). Das komplette Leuchtengehäuse soll aus ca. 10 cm breiten Plexiglas-Restestreifen entstehen, die ich ebenfalls kostenlos aus der Mülltone eines Plexiglas verarbeitenden Betriebs fischen durfte. Dazu war noch die Bestellung von Acrifix 1R 0192 Spezialkleber notwendig.

Hier mal Bilder von meinen Einkäufen und dem Kühlkörper:

Demnächst geht's hier weiter mit dem Aufbau!

-Handkalt

[Handkalt]

Der nächste Schritt: ein Mockup aus Karton, um den ungefähren Aufbau und die Größe der Leuchte abzuschätzen:

Gebaut werden soll also eine Box aus Acryl, in der die Elektronik sitzt. Diese ist gleichzeitig der Fuß der Leuchte und der Deckel der Box wird als "Bedienpanel" mit Ein-/Ausschalter und Drehregler zum Dimmen dienen. Die Seitenwände der Box sind höher, um oben den Leuchtenkopf zu halten. Im Gegensatz zum Mockup soll die Box natürlich allseitig geschlossen werden, und der Leuchtenkopf schwenkbar werden.

Die Abmessungen sind 20 x 20 x 8 cm. Die 8 cm Tiefe ergeben sich einfach aus der Größe des Kühlkörpers und weil meine 10 cm breiten Plexiglasstreifen dafür ausreichen. Außerdem ist das praktischerweise auch eine übliche Höhe von Sockelleisten - sollte die Leuchte letzlich zu leicht werden, kann ich noch einen 20-cm-Streifen Sockelleiste z. B. aus Granit drunterpacken.

Für die Schwenkbarkeit des Kopfs will ich einen 2-cm-Kreis aus den Seitenwänden ausschneiden, in das ein entsprechende Gegenstück gesteckt wird, das mit einem überstehenden Zapfen am Lampenkopf befestigt wird. Auf der einen Seite muss noch ein Schlitz in die Mitte des Zapfens als Kabeldurchführung vom Lampenkopf zur Box. Damit sich die notwendige Kabellänge beim Schwenken möglichst wenig ändert, muss das Kabel genau durch die Mitte des Drehgelenks geführt werden.

Das ganze habe ich dann in Inkscape für einen Lasercutter gezeichnet und im örtlichen Fablab geschnitten. Insbesondere beim Drehgelenk und den Ausschnitten für Kabeldurchführungen und Bedienelemente muss man sehr genau mit einer Schieblehre messen und teilweise selbst die Schnittbreite des Lasers einrechnen. Das Ergebnis sind die folgenden Teile:

Von links nach rechts, oben und unten: Leuchtenkopf, Deckel=Bedienpanel, linke Seitenwand (mit Kabeldurchführung für Netzkabel), rechte Seitenwand, Bodenplatte, Frontplatte, Rückplatte (mit Durchführung für Kabel zum Kopf), Drehscheiben.

Mit Acrifix 1R 0192 zusammengeklebt sieht das Leuchtengehäuse dann so aus (liegend, noch ohne Deckel und ohne Kopf):

-Handkalt

[blind]

Bin gespannt...!

[Handkalt]

So sieht der Kühlkörper auf den Leuchtenkopf gesteckt aus:

Der Bausatz für die dimmbare Konstantstromquelle vor und nach dem Bestücken:

Das SmartArray auf den Kühlkörper aufgeklebt:

Und es ist Zeit für einen Funktionstest der Elektronik!

-Handkalt

[Borax]

Schaut gut aus!
Was mich ein wenig wundert:

Zumindest bin ich auf die LDD-350LW gestoßen, bei der explizit aus dem Datenblatt hervorgeht, dass sie per Stromstärke dimmt.

Ich hätte dieses Bild genau anders herum interpretiert:

LDD_PWM1.png (14.47 KiB) 15759 mal betrachtet

[Handkalt]

Irgendwie... hast Du recht! Ich bin jetzt total verblüfft, habe ich da halluziniert? Da ist noch ein Diagramm "analog dimming control" drin, welches aber für das 350-mA-Modell nicht gilt. Vielleicht habe ich das durcheinander gebracht?

Aber der Witz ist: bei meinem Aufbau gibt es trotzdem einen Dim2Warm-Effekt. Warum auch immer.

Ich hatte auch schon mal ein DMM eingeschleift und dabei ist mir nichts aufgefallen. Die angezeigte Stromstärke hat wie erwartet mit der Einstellung am Poti sich geändert. Ob das bei PWM auch der Fall wäre?

-Handkalt

[Borax]

Aber der Witz ist: bei meinem Aufbau gibt es trotzdem einen Dim2Warm-Effekt.

Das ist auch erst mal das wichtigste.

Ich hatte auch schon mal ein DMM eingeschleift und dabei ist mir nichts aufgefallen. Die angezeigte Stromstärke hat wie erwartet mit der Einstellung am Poti sich geändert. Ob das bei PWM auch der Fall wäre?

Bei hinreichender PWM Frequenz wahrscheinlich schon. Ohne Oszi ist das nur schwer feststellbar... Oder ggf. noch durch Vergleich der Lichtfarbe wenn man die LED mit einem gesicherten (niedrigen) Konstantstrom betreibt (z.B. mit einem Labornetzteil).

[blind]

Aber der Witz ist: bei meinem Aufbau gibt es trotzdem einen Dim2Warm-Effekt. Warum auch immer.

Das Meanwell LDD ist nur von 100Hz-1kHz spezifiziert.

Ich denke, dass dein Bausatz eine höhere PWM Frequenz ausgibt und das Meanwell LDD am Ausgang dann den Strom nicht mehr ganz abgedreht bekommt und die Spannung etwas sinkt, sodass die kalten LED weniger hell leuchten. Im unteren Dim2Warm Bereich dürfen eigentlich nur noch die warmen LEDs leuchten. Ich behaupte mal, dass bei dir die kaltweißen LEDs auch noch etwas glimmen. Leider nutzt du dadurch nicht die volle Dim2Warm Funktionalität.

[Borax]

Ich denke, dass dein Bausatz eine höhere PWM Frequenz ausgibt

Nein. Die PWM Frequenz liegt (laut Simulation mit LTspice) zwischen 200 und 800 Hz. Kann man am Timmer TR1 einstellen.

[blind]

Ich denke, dass dein Bausatz eine höhere PWM Frequenz ausgibt

Nein. Die PWM Frequenz liegt (laut Simulation mit LTspice) zwischen 200 und 800 Hz. Kann man am Timmer TR1 einstellen.

Ich würde trotz Simulation einfach mal ein Oszi hinhängen. Das bringt etwas Klarheit. Bevor wir weiter rätseln...

Schönes Wochenende!

[Borax]

einfach mal ein Oszi hinhängen

Ich vermute aber dass Handkalt keines hat. Sonst wäre die Frage natürlich schnell geklärt...

[Handkalt]

Nein, habe ich in der Tat nicht. Außerdem bin ich jetzt eine Woche lang ein paar hundert km von dem Projekt entfernt im Urlaub.

Ich kann aber noch sagen, dass es mit dem Aufbau durchaus einen Dimbereich gibt, in dem NUR die ww LEDs leuchten. Der ist aber recht klein, man muss da fast feinfühlig am Poti drehen.

-Handkalt

[blind]

Das wusste ich nicht.

Schönen Urlaub!

[Handkalt]

So, jetzt kann ich wieder etwas weiterbasteln. Leider gibt es eine Schadensmeldung - mein kleiner Sohn hat sich offenbar das Gehäuse geschnappt und es zerlegt. Eigentlich ist die Verklebung sehr stabil... er muss da draufgetreten sein, anders kann ich es mir kaum erklären. Immerhin ist nichts weg oder abgebrochen. Ich konnte alles wieder erneut verkleben, die Optik hat aber natürlich darunter gelitten.

Zum Überprüfen der Dim2Warm-Funktion habe ich in 50 cm Entfernung vom Leuchtenkopf bei verschiedenen Dimmer-Einstellungen die Beleuchtungsstärke gemessen (mit dem ELV Luxmeter) und die Farbtemperatur (mit dem manuellen Weißabgleich einer Nikon D3000 gegen ein Blatt weißes Papier und Anzeige in RawTherapee):

Code: Alles auswählen

  1 Lux: 2035 K
  5 Lux: 2023 K
 10 Lux: 2323 K
 20 Lux: 2659 K
 50 Lux: 2930 K
100 Lux: 3039 K
200 Lux: 3113 K
500 Lux: 3169 K
994 Lux: 3251 K

Als Diagramm, normal und mit logarithmischer Lux-Skala:

dim2warm.png (5 KiB) 15566 mal betrachtet

dim2warm-log.png (4.75 KiB) 15566 mal betrachtet

Man sieht einen ganz kleinen Bereich am Anfang mit ungefähr konstanten 2000 K, in dem nur die warmweißen LEDs leuchten. Mit Einsetzen der der kaltweißen LEDs steigt die Farbtemperatur erst extrem schnell, dann flach an. Wenn man eine logarithmische Lux-Skala wählt, wird fast eine Gerade daraus. 994 Lux waren die maximale Beleuchtungsstärke in meinem Versuchsaufbau. Natürlich sind die Messungen mit meinen Amateurmethoden höchst ungenau. Auffällig ist, dass ich beim Minimalwert der Farbtemperatur sehr genau auf dem Datenblattwert von 2000 K lande, beim Maximalwert aber etwas über den angegebenen 3000 K.

Hier noch Fotos (Belichtung und Weißabgleich fest) von dem SmartArray mit minimaler Befeuerung, der maximalen Helligkeit bevor die kaltweißen LEDs zünden, der ungefähr minimalen Helligkeit der kaltweißen LEDs sowie einer etwas helleren Einstellung:

-Handkalt

[Handkalt]

Alles fertig:

Als schwaches, extra wamweißes Nachtlicht:

Abendbeleuchtung mit halber Kraft:

Indirekte Beleuchtung mit voller Leistung:

Direktes Leselicht mit 1/4 Helligkeit:

Insgesamt musste ich bei vier verschiedenen Händlern bestellen und zwei weitere Quellen für gratis Plexiglas und Kühlkörper anzapfen. Gekostet hat der Spaß inklusive Versandkosten: Netzteil Amazon 14,75 + SmartArray leds.de 14,80 + alles von Pollin 23,10 + Laserzeit 7,00 = 59,65 Euro. Plus 8,50 incl. Versand für den Acrylkleber, den ich aber sicher noch für andere Arbeiten verwenden werde.

-Handkalt

[Achim H]

Da ist noch ein Diagramm "analog dimming control" drin, welches aber für das 350-mA-Modell nicht gilt.

Für welche KSQs das gilt steht mit in der Überschrift.
Zitat: "Analog Dimming Control for 1000~ 1500mA only".

schräg.jpg --> oh ja, die Lampe ist echt schräg, gefällt mir aber.

Und im Sommer wird das Kabel zum Lampenkopf durch ein Gummiband ersetzt.
Wie einen Gummimotor aufziehen und dann schnacken lassen. So ein Ventilenti hat nicht jeder. Und vorallem nicht einen so schönen.

[Handkalt]

Für welche KSQs das gilt steht mit in der Überschrift.
Zitat: "Analog Dimming Control for 1000~ 1500mA only".

Völlig richtig. Ich habe keine Ahnung, warum ich das übersehen oder durcheinander gebracht habe. Wäre jetzt nur interessant zu wissen, warum Dim2Warm trotzdem funktioniert.

Und im Sommer wird das Kabel zum Lampenkopf durch ein Gummiband ersetzt.
Wie einen Gummimotor aufziehen und dann schnacken lassen. So ein Ventilenti hat nicht jeder. Und vorallem nicht einen so schönen.

Super Idee! Da passt gut noch gut dazu, dass ich als Alternative zu dem Grafikkartenkühler noch einen Pentium-II-Kühler gehabt hätte (eine "Slot 1"-CPU):

Da wollte ich den Lüfter eigentlich abmontieren. Aber die Drehrichtung umkehren und extra schaltbar machen wäre natürlich auch eine Idee gewesen... als Nachttischleuchte mit integriertem Ventilator für heiße Sommernächte...

Wobei man dann natürlich mit LED-beheizter Luft angepustet wird. Irgendwie muss ich da gerade an den YouTube-Kanal von Simone Giertz denken.

-Handkalt