13
Dez
07

rbt’s highpower Ledspot

Highpower Leds haben mich schon kurz nach ihrem Erscheinen auf dem Endverbrauchermarkt in den Bann gezogen. Mein erstes Exemplar war eine blaue Lumiled. Farbe und Lichtintensität waren mit den billigen kleinen 3 oder 5mm Leds nicht zu vergleichen. Ab diesem Zeitpunkt verwendete ich immer wieder Highpower Leds, zb in meinen Casemoddingprojekten. Kleiner Haken an der Sache ist jedoch die hohe Verlustleistung, die eine passive Kühlung der Leds erzwingt.

Inzwischen erfreuen sich die Leds einer rasant wachsenden Beliebtheit und auch andere Anbieter drängen auf den Markt. Die Entwicklung hat sich ähnlich beschleunigt wie die Computerindustrie. Effizienz und max. Lichtstrom werden immer weiter optimiert. Die 1W Leds wurden von 3 und 5W Modellen verdrängt und in der 50€ Klasse hängt die Messlatte inzwischen noch etwas höher.

Nun jedoch zum eigentlichen Projekt…

Planung

Ziel war es einen ausreichend hellen Ledspot für meine Schreibtischlampe zu bauen. Die Lampe ist ein Modell von Hadrill und Horstman aus den 60er Jahren und sollte natürlich möglichst im Orginalzustand verbleiben. Die Technik darf also nur wenig größer sein als eine normale Glühbirne. Befestigt wurde die Orginalbirne mit einem Bajonettverschluss statt dem herkömmlichen Schraubsockel, auch hier sollte es keine Veränderungen geben.

Die silberne Counterweight Lampe hinter dem TFT…

Die Planungen für dieses Projekt liefen fast ausschließlich digital ab. Sketchup bietet sich als kostenloses und einfach zu bedienendes CAD-Programm an. Bevor ich jedoch mit dem Design befassen konnte musste erstmal geklärt werden, welche Leds ich verwenden möchte und wie diese mit Strom versorgt werden können. Im Falle der Leds habe ich mich für „Soul Z-Leds“ entschieden. Mit 8€ pro stück gehören sie noch zu den günstigeren Leds der 3W-Klasse und liefern auch bei 350mA (max. 1000mA) noch über 100 Lumen (max. 240lm). Die Farbtemperatur hab ich zweckmässig gewählt. Als reine Arbeitslampe kann Gemütlichkeit ausgeschlossen werden und kaltes Licht hält wach!

Als Stromquelle dient ein spezieller Ledtreiber für max. 3 Highpower-Leds. Diese fertigen Module (8-15€) sind kompakt und sparen mir die Arbeit selbst etwas entsprechendes zu entwickeln. Leider werden nur 350mA abgegeben, die Leds sind also etwas unterversorgt. Erhältlich sind die Treiber z.B. bei den üblichen Verdächtigen Reichelt und Pollin.

Nachdem die technischen Vorgaben geklärt waren konnte man sich an die Planung der Hardware machen. Maße und Form des Lampenschirms konnten noch mit relativ einfachen Mitteln abgenommen werden.

Jetzt kann ich auch das Bilderrätsel aus dem Teaser vom 24.11 auflösen. Das zahnradähnliche Gebilde ist die Finalversion des Kühlkörpers den ich für die Leds gebaut habe. Zur Erinnerung, dieses hier:

Der Kühlkörper besteht aus Deckel und Grundkörper mit 2,5 bzw. 6mm Stärke. Die Fläche oben links ist nur eine Bohrschablone. Der Durchmesser beträgt ca. 90mm, im Hintergrund sieht man zum Größenvergleich auch ein Modell der Leds.

Die Gesamtkonstruktion sieht in Sketchup dann ungefähr so aus. Rot eingefärbt sind die Teile des Alukühlkörpers, schwarz eine CFK-Platte. Die Aluträger (grau) verbinden Stromaufnahme ( hier nicht vorhanden) und den unteren Teil mit Kühlkörper, CFK-Platte und Ledtreiber (blau).
Umsetzung

Schritt 1, grob zuschneiden:

Um die Löcher für das „Zahnrad“ zu bohren habe ich einen Teilkopf verwendet.

Die gelochte Scheibe hinter dem Futter, ist dieser Teilkopf. Nach jedem Bohrvorgang wird die Arretierung gelöst und alles ein Loch weitergedreht. Den ganzen Spass hat man sich 72 mal gegönnt, bis jedes Loch gebohrt war.

Nach dieser Orgie konnten die Platten auf Maß abgedreht werden.

Wichtigstes Werkzeug war der Stahl in der Mitte. In der Aufnahme können normale Drehstähle befestigt werden.

Nach diesem Unglück saß der Schreck noch eine Weile in den Knochen. Ein kleinerer Stahl ist in einen der Zahnzwischenräume geraten und wurde mir durch die Hand gezogen. Glücklicherweise gabs nur oberflächliche Fleischwunden, den Kühlkörper hat es dafür jedoch übel erwischt. Zahlreiche Spitzen verbogen ( gottseidank nur am Deckel), eine wurden jedoch komplett abgerissen ( von beiden Teilen). Unsicher ob jetzt vieleicht alles Schrott wäre, habe ich mich jedoch dazu entschlossen zu schaun was man aus dem Unfallopfer noch machen kann.

Nach dem Abdrehen war die Welt dann auch fast wieder in Ordnung. Hier sieht man die Grundplatte des Kühlkörpers mit der halbfertigen Nut (Restbodenstärke 2mm). Auf die Innenfläche wurden später die Leds geklebt.

Der Kratzer sieht auf den Fotos auch deutlich schlimmer aus als in der Realität. Solche Materialfehler lassen sich leider nicht immer vermeiden, wenn man nur Schrottplatzalu verwendet. Die angesenkten Löcher sind für die Leds, die anderen für die Verschraubungen.

Die Kontakte wurden aus Kupferresten gefeilt. Im Gegensatz zu den hier üblichen Fassungen, dient der Lampensockel bei diesen Modellen nicht als Kontaktfläche. Die Kontakte sitzen Nebeneinander am Boden des Sockels und drücken auf Federkontakte. Mangels Lötkolben mussten die Kabel mit dem Heissluftfön angelötet werden, was auch die stark verkohlte Spannvorrichtung erklärt😉

Damit nicht auch noch eine neue Konstruktion für die Fassung fällig wird wurde einfach die alte (durchgebrannte) Glühbirne verwurstet. Glas ab, entkernen und man hält eine fragile Aluhülle in den Händen. Die Kontakte stecken in einer Grundplatte aus Polystyrol, der Innenraum der Fassung wurde mit Epoxy ausgegossen.

hp-death

Sicherheitshinweis: An dieser Stelle wird mit 230V Wechselspannung gearbeitet. Das ist nur etwas für den entsprechend ausgebildeten Fachmann.Wer sich da nicht sicher ist lässt lieber die Finger davon. Für eventuelle Folgeschäden übernehme ich keine Haftung.

Wer sich fürs Gesamtgewicht der Konstruktion interessiert, der hats hier ganz genau.

Impressionen

So hell kann man sich die ca 300lm vorstellen. Zum Arbeiten ist das durchaus ausreichend. Auch als viellesender, angehender Geisteswissenschaftler kann man hier ermüdungsfrei seine Bücher bis spät in die Nacht quälen.

Fazit

Aufwand und Gewinn stehen natürlich auch bei diesem Projekt in keinem Zusammenhang, aber solange ich kein Controlling im Nacken habe, betrachte ich sowas auch weiterhin eher unter dem Gesichtspunkt „Freizeitvergnügen“. Im Bereich der Technik lässt sich sagen das 300Lumen eher die Untergrenze darstellen. Wenn auch kompakte 10W Treiber verfügbar sind, kommt ein Upgrade auf 6-700lm durchaus in betracht. Die Frage ist ob der Kühlkörper diese Leistung auch Abführen kann. Im Moment schätze ich die Temperatur im Dauereinsatz auf ca 45 – 50° C. Die Leds haben also noch Luft nach oben, jedoch verkürzt sich durch höhere Temperaturen auch automatisch die Lebensdauer. Es rächt sich auch wenn man sich das Datenblatt nicht so genau anschaut. Die Kühlfläche der Leds ist mit der Anode verbunden, bei mangelnder Isolierung zum Kühlkörper leuchtet daher nur die letzte Led in der Reihe. Sekundenkleber hat sich an dieser Stelle als deutlich besserer Isolator erwiesen als spezieller Wärmeleitkleber.

Update: 20.7.2008

Die Lichtfarbe meiner Schreibtischlampe war zwar bewusst sehr kalt gewählt worden, die Seoul P4 waren mir mit der Zeit aber doch etwas zu blaustichig. Die Farbtemperatur der Cree Q5 liegt ca. 1000k unterhalb der Werte der P4 und ist damit deutlich wärmer.

Während des Herumexperimentierens mit den Cree’s fiel mir dann auf, dass diese grade in Kombination mit den P4’s ein sehr angenehmes Licht zum Arbeiten produzieren. Also flugs eine Seoul aus der Hadrill ausgebaut und durch eine Q5 ersetzt. Das Ergebnis entspricht jetzt ziemlich genau dem, was ich mir ursprünglich erhofft hatte. Mangels Erfahrung mit den Farbtemperaturen war die erste Version noch nicht so 100% auf das Einsatzgebiet abgestimmt.

Das Bild sollte den Unterschied ganz gut illustrieren. Fotografiert wurde mit einem Blatt Papier in ca. 3cm Abstand zu den Leds. Die unterschiedliche Größe der Lichtflecken resultiert aus den unterschiedlichen Abstrahlwinkeln der Leds. Die Cree strahlt in einem Winkel von 90°, die P4’s liegen bei 120°.

Zeit: 24h

Geld: 40€

Technische Grundlagen:

How-to’s (LEDtechnik)

LEDprojekte:

Ambilight
Nachttischlampe
QND Arbeitsleuchte
Modell 1134680


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