Momentan spiele ich mit dem Gedanken, die Lampe eine wenig zu verändern. Das hat mehrere Gründe:
1. alle Birnen wurden bis jetzt schwarz bzw. sogar weiß. Das bedeutet, dass sie stark an Effizienz einbüßen. Die hohe theoretische Effizienz war aber der Hauptgrund für die Benutzung dieser Birnen.
2. Die Lichtfarbe von IRC-Birnen ist auch bei starker Überspannung ziemlich gelblich. Normale Halogenbirnen mir Überspannung sind deutlich weißer (z.B. meine Lupine Nightmare mit 6V Birne @ 6,5V).
3. Ich liebe Throw! Vor allem, wenn man mehrere tausend Lumen zur Verfügung hat. Da sich in den letzten tagen heraus gestellt hat, dass es eine bestimmte Osram-Birne gibt, welche
eine spürbar höhere Leuchtdichte hat, als die anderen, gängigen, finde ich diese natürlich interessant. Wobei man dazu sagen muss, dass ich die Leuchtdichte der IRC-Birnen noch nicht ermitteln konnte. Mit der 62138 wird die 64447 aber mit ziemlicher Sicherheit nicht mithalten können.
Es geht also um die Osram 62138. Da meine geschützten Akkus auf Grund ihrer Schutzschaltung in der jetzigen Konfiguration so ziemlich an der Grenze laufen, muss ich sie wahrscheinlich auszutauschen. Ob es wirklich so ist, welche Akkus den optimalen Ersatz darstellen und, wie sich die Laufzeit etc. verändert, werde ich jetzt hier ausrechnen.
Hier Luxluthors Test der 62138. 13,7V scheint im optimalen Bereich zu liegen. Die
Leistung der Birne beträgt somit 13,7V * 9,4A =
128,78W.
Im Vergleich zur den 118,4W der jetzigen Osram 64447 (@18,5V) ist das gar nicht so viel mehr (8,8%). Für die Hitzeproduktion müsste man aber die Effizienz der Birnen mit berücksichtigen.
Um raus zu kriegen, ob die Birne mit meinen geschützten Akkus funktioniert, muss ich den maximalen Peakstrom (die Lampe ist ja PWM-gesteuert) berechnen. Das hat damit zu tun, dass der Kurzschlussschutz dieser Akkus (Pana PDs von intl outdoor) bei
11,6A greift.
max_Peakstrom = maxAkkuspannung/Wendelwiderstand
Wendelwiderstand @ VBirne = Birnenspannung / Birneneffektivstrom
maxAkkuspannung = 8 * 4,2V = 33,6V
Wendelwiderstand = 13,7V / 9,4A =
1,46 Ohm
max_Peakstrom = 33,6V / 1,46 Ohm =
23,01A !
Bei der alten Birne waren es nur 11,59A. Ein deutlicher Unterschied. Man sollte jetzt dazu sagen, dass der max_Peakstrom nur ganz, ganz kurz mit frisch aufgeladenen Akkus fließt, da er mit sinkender Spannung mit absinkt. Nichtsdestotrotz müsste die Schutzschaltung der Akkus dann eigentlich ansprechen. Das kann ich aber dann mal testen.
Aus reinem Interesse könnte man jetzt noch gucken, ob man die Birne mit ungeschützten PD-Zellen laufen lassen könnte. Die Rechnung ist aber überflüssig, da sie mit der IRC-Birne in 35min entladen werden. 8% mehr Leistung an der Birne macht da keinen nennenswerten Unterschied (die PDs sind ja für 3C/10A, also 20min zugelassen). Der Peak_Strom ist allerdings viel zu hoch für diese Akkus. Ein weiterer Grund ist, dass ich diese Zellen nicht ungeschützt betreiben wollen würde (jedenfalls nicht acht Stück in Serie).
Für so etwas nimmt man IMR-Zellen. Da hat sich in den letzten zwei Jahren (seit ich diese Lampe in Betrieb genommen habe) sehr, sehr viel getan. Die aktuell besten IMR-Akkus für "niedrige Ströme", also die mit der höchsten Kapazität, sind die Samsung INR18650-25R mit 2500mAh. Nur 400mAh weniger als die PD-Zellen.
Da diese ungeschützt sind, entfällt natürlich die ganze Peakstrom-Problematik. Interessant ist aber die Akkulaufzeit. Diese sollte nicht zu kurz sein.
Die Birne verbraucht, wie gesagt, 128,78W. Acht 25R Zellen enthalten 8 * 3,6V * 2,5Ah =
72Wh. Das ergibt eine
Laufzeit von 0,56h, also
~33min. Für die alte Konfiguration hatte ich 35min ausgerechnet. Ich habes das bis jetzt nie gemessen. Vielleicht war die Spannung unter Last damals zu hoch gewählt. Auf jeden Fall kann man sagen, dass sich da nicht wirklich viel ändern wird.
Jetzt werde ich zum Spaß noch die Verlustleistung in den Akkus (also Wärme) ausrechnen. Die wird natürlich deutlich geringer ausfallen, da IMR-Akkus einen besonders niedrigen Innenwiderstand haben.
25R Zellen haben laut Datenblatt, wenn sie neu sind, einen Ri von 22,15mOhm.
Die mittlere Verlustleistung pro Zelle ist = (durchschnitts_Peak-Strom)^2 * Ri * PWM-Einschaltdauer
durchschnitts_Peak-Strom = 28,8V / 1,46 Ohm = 19,73A
durchschnitts_PWM-Einschaltdauer = Birnenleistung / durchschnits_Peak-Leistung
durchschnits_Peak-Leistung = durchschnitts_Peak-Strom *durchschnitts_Akku-Spannung = 19,73A * 28,8V =
568,22W
=>
durchschnitts_PWM-Einschaltdauer = 128,78W / 568,22W =
0,23
Schon krank, wenn man darüber nachdenkt, aber ist ja immer nur kurz
.
=>
durchschnitts_Verlustleistung = (19,73A)^2 * 0,02215 Ohm * 0,23 =
1,98W/Zelle
Mit den jetzigen Akkus sind es 3,7W/Zelle, also fast doppelt so viel.
15,84W zu 29,6W. Damit könnte die Lampe jetzt sogar effizienter sein als vorher.