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B&M Luxos goes Nichia E17A R9080

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Motivation​


Vor etwa einem Jahr habe ich mir die M2 Dynamo Ausfuehrung des Luxos von Laempie gegoennt, welche mich den letzten Winter stets begleitet hat. Durch den Laempie Umbau, der in Bezug auf Helligkeit nochmal eine ordentliche Schippe drauflegt, hat der Scheinwerfer viel Spass gemacht. Die 5000k der zwei eingebauten LEDS erweckten in mir mit der Zeit allerdings den Wunsch nach einem waermeren Lichtbild mit hohem CRI. Und so entschloss ich mich den Luxos fuer diesen Winter selbst einmal umzubauen.

Vorab ein Foto, auf dem man erkennen kann, das ich im Zuge dieses Umbaus bereits die ein oder anderen Bauteil-Prototypen entwickelt habe. Da diese vielversprechende Ergebnisse geliefert haben, moechte ich im Folgenden gerne, falls das Interesse da ist, die Entwicklung einer verbesserten (und hoffentlich finalen) Version festhalten. Anregungen und Verbesserungsvorschlaege sind immer willkommen!

abb_00.jpg


Der Umbau​

Folgt... ;)
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Planungen und erste Umsetzungen​


LEDs​

In meinen bisherigen Prototypen wurden sowohl die E17A (R9080), als auch die E21A (R9080) (immer zwei in Serie, also 6V) getestet. Dabei hat mir das Leuchtbild der groesseren LEDs besser gefallen, da sie subjektiv eine gleichmaessigere Ausleuchtung erzeugten. Im Hinblick auf 9V Konfigurationen (3 LEDs in Serie) fuer etwas mehr Leistung habe ich mich bei dem neuen Prototypen dennoch auf E17A LEDs festgelegt, welche ich in 2000K (B08), 3000K (B10) und 4500K (B12) da habe (erworben bei Eurekatronix, kann ich nur empfehlen).


MCPCB​

Mittels KiCAD habe ich auch schon ein passendes MCPCB entworfen, das sich gerade bei JLCPCB in Produktion befindet.

mcpcb01.png

Mit diesem MCPCB ist es mir moeglich drei unterschiedliche Konfigurationen zu testen/vergleichen:
  • Konfig. 1: obere zwei LEDs in Serie (6V, nur Nahlicht), Rest unbesetzt
  • Konfig. 2: untere drei LEDs in Serie (9V, nur Nahlicht), Rest unbesetzt
  • Konfig. 3: untere drei LEDs in Serie, obere zwei LEDs jeweils parallel zu einer aeusseren untere LED (9V, Nahlicht (65%), Fernlicht (35%))

Halterung​

Um die LED Boards auch in dem Frontscheinwerfer montieren zu koennen, habe ich mit FreeCAD eine Halterung entworfen.
halterung01.png

Die einzelnen Komponenten dieser wurden bei cutworks aus 0,5mm Alublech lasergeschnitten. Zusammengeklebt sieht die Halterung dann folgendermassen aus:
Halterung02.jpg


Elektronik​

Da ich die Elektronik aus dem Laempie Umbau leider aus Grobheit zerstoert habe, wurde auch diese neu aufgebaut. Dabei habe ich wirklich nur das Noetigste eingesetzt. Designed wurde wieder mit KiCAD und produziert bei JLCPCB:
Elek01.PNGElek02.jpg
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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MCPCBs sind angekommen​



01.jpg

02.jpg

03.jpg

Die Loetflaechen sind bei einigen Exemplaren leider etwas asymmetrisch / unsauber. Da ich insgesamt aber 50 MCPCBs produzieren lassen habe, sollten genuegend MCPCBs in ausreichend hoher Qualitaet da sein...


Im naechste Schritt...​


... werden LEDs in den drei Konfigrationen angeloetet. Bleibt gespannt!
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Konfiguration 3 - Teaser​


Da ich dieses Wochenende nicht viel Zeit fuer dieses Projekt habe, konnte ich bisher nur Konfiguration 3 kurz antesten:
01.jpg

Fuer diesen ersten Test, habe ich 2000K fuer das Nahlicht und 3000K fuer das Fernlicht verwendet. Eventuell macht es Sinn das MCPCB noch einmal auf die Hotplate zu legen, um den Spalt zwischen Nahlicht- und Fernlicht-LEDs zu verkleinern:
02.jpg

Blick von vorne in den Scheinwerfer hinein:
03.jpg

Die Leuchtbilder wurden mit einem iPhone 12 Mini (WB 5000K) aufgenommen. Entschuldigt bitte die miserable Qualitaet. In echt sieht die Ausleuchtung besser aus:
04.jpg

Nach der Fahrt versorgt der Glaettungskondensator die LEDs noch mit etwas Strom. Das reicht aber nicht fuer brauchbares Standlicht (ist auch nicht meine Intention). Man kann hier erkennen, dass durch die mittlere Nahlicht-LED im Vergleich zu den anderen LEDs der doppelte Strom fliesst, da sie nicht parallel zu eine der anderen LEDs geschaltet ist:
05.jpg

Insgesamt bin ich mit der Leuchtstaerke und dem Leuchtbild dieser Konfiguration sehr zufrieden. Das Nahlicht leuchtet den Nahbereich bei allen Geschwindigkeiten (ab ~10km/h) gut aus. Das Fernlicht (oben leider nicht zu erkennen) macht entfernte Schilder gut sichtbar und hilft den "Horizont" (z.B. entferntere bevorstehende Kurven...) zu erkennen. Auf komplett unbeleuchteten Wegen war es mir problemlos moeglich sicher und mit vollem Tempo zu fahren.

Durch das Benutzen unterschiedlicher Farbtemperaturen fuer Nah- und Fernlicht hatte ich mir staerkeres Fernlicht versprochen (3000K etwa 25% effizienter als 2000K). Allerdings kann man die unterschiedlichen Farbtemperaturen z.B. an Waenden gut erkennen, was ich nicht so schoen finde.


Fortsetzung folgt...​


Bevor ich mich gleich an die naechste Konfiguration wage, moechte ich mich mit dieser einmal einfahren. Als naechstes nehme ich wohl Konfiguration 2 mal genauer unter die Lupe! :)
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Konfig 2 schlaegt Konfig 3​



Diese Woche konnte ich Konfiguration 2 und 3 ausgiebiger testen:
23 2.jpg6.jpg
Auf den Fotos erkennt man links Konfig 3 (2000K R9080 B08 + 3000K R9080 B10) und rechts Konfig 2 (2700K R8000 B13). Ich habe mich dazu entschlossen fuers testen erstmal auf leichter erhaeltliche R8000er umzusteigen und mir die R9080er fuer's Finale aufzuheben.

Im Vergleich der beiden Konfigurationen gefaellt mir Konfig 2 (rechtes Bild) in Hinblick aufs Fernlicht besser. Obwohl hier explizite Fernlicht-LEDs fehlen, ist das dennoch erzeugte Fernlicht nuetzlicher. Das Problem an Konfiguration 3 ist, das die 2 Fernlicht-LEDs nicht vernuenftig fokussiert werden koennen wodurch es sehr breit verteilt ueber dem Nahlicht liegt und Groesstenteils von der Dunkelheit verschluckt wird.

Es scheint besser zu sein Konfiguration 2 zu verwenden und die Lampe dafuer etwas hoeher auszurichten. Das Resultat ist vertikal schmaleres Fernlicht mit deutlicherem Hotspot in der Mitte, das den Horizont besser ausleuchtet (und Gegenverkehr wohl auch weniger blendet).

Da ich die LEDs in Konfig 1 ueberhaupt nicht fokussieren konnte und Konfig 2 mir so gut gefaellt, verfolge ich Konfig 1 nicht weiter...



Konfig 2 wird finalisiert und ein weiterer Prototyp​



Fuer den besten Fokus in Konfig 2, muss ich die Halterung bis zum Anschlag in Richtung Linse schieben. Um auch darueber hinaus fokussieren zu koennen und den Fokus dadurch evtl. zu verbessern, habe ich ein neues MCPCB erstellt:
Screenshot 2021-10-31 at 5.59.11 PM.png

Mit diesem MCPCB geht Konfiguration 3 in die Endphase!

Ausserdem habe ich mit dem Gedanken gespielt vier LEDs parallel an einem Step-Down Konverter zu betreiben (Konfig 51):
Screenshot 2021-10-31 at 5.58.02 PM.png

Als Step-Down Konverter bietet sich z.B. der Pololu D36V28F3 an. Dieser wandelt Eingangsspannungen von 6-24V mit einer Effizienz von ~95-85% in ~3,3V um. Nimmt man einen konstanten Dynamostrom von 0,5A an, sollten die LEDs dann jeweils mit ~0,25-1A betrieben werden koennen. Ich bin da eher skeptisch, lasse mich aber gerne eines besseren belehren!
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Mir wäre die Farbtemperatur aber zu warm draußen.
Ja besonders die 2000K sind in der Tat recht speziell. Aus diesem Grunde habe ich auch 3000K und 4500K zum Testen da. Mir gefallen die behaglichen 2000K aber am Besten im Moment. Hinsichtlich kaelterer LEDs liebaeugle ich ich ehrlich gesagt mit der CULPM1.TG (6000K) von Osram. Die macht sich in der Step-Down Konverter Konfiguration bestimmt richtig gut.
 
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Flashaholic
4 Mai 2016
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Dresden
Schönes Projekt.

An Fahrradlampen bevorzuge ich mittlerweile kälteres Licht. Gefühlt heller und hält wach.

Vor langer Zeit hatte ich mal ein französisches Auto, mit gelbem Scheinwerfer-Licht, das irgendwie einschläfernd wirkte..
Aber schon geil.

Ich bin auf das Endergebnis gespannt.
 
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9 August 2021
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Vorueberlegung: LEDs an 3.3V Step-Down Regulator​


Da z.B. die E17A LEDs eine von der Stromstaerke abhaengige Vorwaertsspannung haben (siehe Anhang) und am Ausgang des Pololu D36V28F3 3.3V anliegen, frage ich mich ob durch die ueberschuessige Spannung Probleme auftreten koennen. Hat hier evtl. jemand Erfahrung oder das technische Hintergrundwissen und kann mir helfen? ?(

Was die Sache kompliziert macht ist die von der Fahrtgeschwindkigkeit abhaengige Stromstaerke am Ausgang des Regulators sowie die von der Umgebungstemperatur abhaengige Vorwaertsspannung der LEDs. Bei konstanter Stromstaerke haette man ja einfach einen ensprechenden Widerstand einbauen koennen. Ich hatte bereits an NTC Thermistoren (Widerstand waechst mit Temperatur) gedacht, frage mich aber ob das ueberhaupt noetig ist? Koennen solche Regulatoren die ueberschuessige Spannung evtl. selbst intern abfangen?


Anhang​


Forwaertsspannung uebernommen aus dem Datenblatt zur Nichia E17A (warm-weiss, R9080):
I_LED (mA)100200300400500600700800900
U_LED (V)2.82.92.963.043.093.133.183.213.25

Widerstandswerte um uebrige Spannung zu kompensieren (3x E17A parallel --> I_R = 3 * I_LED):
R (Ohm)1.670.670.380.220.140.090.060.040.02

Leistung die damit am Widerstand verloren geht:
P_R (W)0.150.240.300.300.330.300.240.210.15
P_R / P_3LED0.180.140.110.080.070.050.040.030.02
 
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Barracuda

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Neue Boards lassen auf sich warten :pinch:


Da sich die neuen Boards aktuell noch auf dem Versandweg befinden und ich die Fuesse nicht still halten konnte, habe ich die Leistungsaufnahme von Konfiguration 2 (3x E17A 2700K R8000 in Serie) an meinem Fahrrad (Son 28) gemessen:

v (km/h)10152025
I (A)0.310.50.580.6
U (V)8.58.88.98.9
P (W)2.64.45.25.3

Man kann erkennen, das die LEDs trotz 9V Konfiguration bereits bei langsamer Fahrt mit ausreichend Leistung betrieben werden. Bei 15 km/h steht den LEDs dann schon fast die maximale Leistung zur Verfuegung, welche ab 20 km/h erreicht ist und nicht weiter steigt.

Diese Leistungskurve gilt es also mit der Step-Down Regulator Konfiguration zu schlagen... traumhaft waeren weitere 3 Watt ja schon! ;)
 
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Flashaholic*
9 August 2021
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Neue Boards neue Problemchen :p


Bei den neuen E17A Boards fuer den 3V und 9V Betrieb habe ich leider einen kleinen Fehler gemacht. Um die LEDs naeher aneinander zubringen habe ich den Abstaend zwischen den SMD Loetflaechen verkleinert. Allerdings war das wohl zu viel des Guten und die LEDs lassen sich nicht mehr vernuenftig anloeten. Nach dem dritten Fehlversuch waren mir die LEDs dann zu schade... JLCPCB wirds freuen!


Step-Down Regulator Konfiguration​


Nichia 219B​

Ich konnte aber unter Anderem eine Nichia 219B erfolgreich in den Luxos verbauen:

219b.jpg

fwd_219b_3k.png
Beim Messen der oberen Spannungskurve war die 219B wie weiter oben im Bild zu sehen im Luxos verbaut. Der Strom wurde alle 15 Sekunden um 0.1 Ampere erhoet und die Spannung gemessen. In rot erkennt man die gemessene Spannungskurve. In gruen erkennt man den Wert des Widerstandes, welchen man in Reihe schalten muss um auf die 3.3V des Step-Down Regulators zu kommen.

Um die 219B in Step-Down Regulator Konfiguration zu betreiben ist wie bereits erwaehnt ein NTC Thermistor (Widerstand sinkt mit Stromstaerke) notwending. Nach der oberen Widerstandskurve sollte dieser bei verschwindend geringen Stroemen einen Widerstand von 1-2Ohm und bei etwa 2 Ampere einen Widerstand von weniger als 0.1Ohm haben. Mal schauen was sich da so finden laesst!

OSRAM CULPM1.TG​

Hier ein Bild von der verbauten Osram:

Osram.jpg
fwd_CULPM1.TG.png
Messverfahren wie beim Nichia. Auch hier sollte der NTC Thermistor bei verschwindend geringen Stroemen einen Widerstand von 1-2Ohm aufweisen. Bei 2 Ampere waere ein Widerstand von etwa 0.15Ohm wuenschenswert.

Anmerkung​

Die Messungen oben wurden alle bei Zimmertemperatur und ohne aktive Kuehlung aufgenommen. Auch wenn der Scheinwerfer bei laengerer Fahrt mehr Zeit hat sich aufzuwaermen erwarte ich, dass der Fahrtwind den Scheinwerfer in der Praxis kuehler haelt als in meinen Messungen. Von daher gehe auch in den waermeren Jahreszeiten davon aus, das die an der LED anliegende Spannung etwas hoeher ist als in meinem Testszenario. In den kaelteren Jahreszeiten sollte die Spannung dann noch weiter steigen. Von daher sollten die oberen Spannungskurven als Minimalwerte und die Widerstandskurven als Maximalwerte verstanden werden. Weiter verkompliziert wird das Ganze dadurch, dass NTC Thermistoren in ihrem Widerstand (bzw. ihrer Betriebstemperatur) nicht nur durch die Stromstaerke sondern auch durch die Umgebungstemperatur beeinflusst werden. o_O
 
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light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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Generell ist zum geregelten Betrieb von LEDs ein KonstantSTROM-Regler besser als ein KonstantSPANNUNGS-Regler.

Die Rolle des NTC hab' ich noch nicht verstanden.
 

Barracuda

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Generell ist zum geregelten Betrieb von LEDs ein KonstantSTROM-Regler besser als ein KonstantSPANNUNGS-Regler.

Die Rolle des NTC hab' ich noch nicht verstanden.

Das mit dem Konstantstrom-Regler ist mir bewusst. Allerdings konnte ich keinen finden, der sich für meinen Einsatzzweck eignet. Kannst du mir etwas Konkretes empfehlen?

Das Nabendynamo als Stromquelle liefert näherungsweise konstante 0.5 Ampere. Die Spannung steigt mit der Fahrtgeschwindigkeit. Ich brauche also einen Regler mit variablem Spannungs-input (etwa 4.5-30V). Damit auch bei langsamer Fahrt Licht entsteht, sollte der Stromstärken-output in gewisser Hinsicht auch variabel sein (d.h. sich automatisch an die input Spannung anpassen um immer den maximal möglichen Strom auszugeben). So einen Regler konnte ich bisher leider nicht finden.

Die Rolle des NTCs ist ganz einfach: Step-Down Regler gibt konstante 3.3V aus. Spannung, die an LED abfällt, ist aber abhängig von Stromstärke, die mit Fahrtgeschwindigkeit variiert. Dami Step-Down zufrieden ist müssen aber stets 3.3V abgenommen werden. Um auf die 3.3V zu kommen kann man einen Serienwiderstand hinzuschalten. Den von der Stromstärke abhängigen Wert dieses Serienwiderstandes sieht man in den Plots weiter oben. NTC Thermistoren kommen diesen Widerstandskurven am nächsten.
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Vermessung eines NTC Thermistors​


Im Rahmen der Step-Down Regler Konfiguration habe ich mal einen Test-Thermistor vermessen. Dabei handelt es sich um den niederohmigsten NTC Thermistor, welchen ich in der Bucht finden konnte: Einen Epcos, welcher laut Datenblatt bei 25 Grad Celsius einen Widerstand von 1Ohm haben soll und maximal mit 9A belastet werden darf.

ntc.png
Die durchgezogenen Linien repraesentieren die am Thermistor gemessene Spannung, waehrend die gepunkteten Linien den daraus resultierenden Widerstand darstellen. Es wurden zwei dieser Thermistoren vermessen (siehe #1 und #2). Bei der mit #3 beschriftete Kurve habe ich die beiden Thermistoren parallel geschaltet.

Ein Blick auf die zuvor berechneten maximalen Widerstandskurven fuer die Nichia 219B und die Osram CULPM1.TG offenbart bereits, das dieser Thermistor in Kombination mit dem 3.3V Step-Down Regulator nur im Stromstaerkenbereich unterhalb 1 Ampere funktionieren wird. Ein kurzer Test am Labornetzteil bestaetigt dies. Nach dem Einschalten des Netzteils steigt die Temperatur von LED und Thermistor allmaehlich an, was dazu fuehrt, dass Ihre Widerstaende sinken und der vom Regulator ausgegebene Strom steigt. Das passiert solange, bis sich die Temperaturen nicht mehr aendern und der Strom konstant bleibt (etwa 1Ampere).

Ich befuerchte, dass ich keinen passenden Thermistor finden werde.


Kann der AMC7135 evtl. Abhilfe schaffen?​


Hier wuerde ich mir sehr gerne die Meinung eines wahren Taschenlampen-Kenners einholen. Durch Zufall bin ich auf den AMC7135 gestossen, welcher in der Taschenlampen-Welt scheinbar schon lange eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um einen Konstantstrom-Regler, welcher 350mA ausgibt und 2.7-6V annimmt.

Waere es evtl. moeglich mehrere solcher kleinen Regler parallel hinter dem 3.3V Step-Down Regler platzieren?

Mir tut sich da folgende Frage auf: Angenommen ich schalte 8 dieser Dinger parallel. Das ergibt eine Stormstaerke von 8 * 0.350A = 2.8A, mit welcher die LED maximal betrieben wird. Voraussetzung dafuer ist, das ich schnell genug fahre. Fahre ich langsamer kriegen die AMC7135'er nicht genug Leistung rein um auch 2.8A auszugeben. Was passiert dann? Geben die dann jeweils einfach weniger als 350mA aus? Falls ja, koennte der AMC71350 in der Step-Down Regler Konfiguration Abhilfe schaffen.
 

light-wolff

Flashaholic***²
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Das Nabendynamo als Stromquelle liefert näherungsweise konstante 0.5 Ampere.
Damit hast du deine Konstantstromquelle.
Im Grunde braucht es gar keinen Regler. Brücken-Gleichrichter (Schottky oder besser noch aktiv für maximale Effizienz), dahinter die LEDs. Die Strombegrenzung übernimmt der Dynamo.

Damit auch bei langsamer Fahrt Licht entsteht, sollte der Stromstärken-output in gewisser Hinsicht auch variabel sein (d.h. sich automatisch an die input Spannung anpassen um immer den maximal möglichen Strom auszugeben). So einen Regler konnte ich bisher leider nicht finden.
Ein Stromregler mit spannungsgesteuerter Sollwertvorgabe kann das.
Schnell ergoogeltes Beispiel:
https://www.allaboutcircuits.com/ne...t-control-LED-controller-Diodes-Incorporated/
Die Dimensionierung von Eingangsspannung zu Ausgangsstrom-Vorgabe wird allerdings Probieren erfordern und kann leicht instabil werden (schwingen).
In jedem Fall muss am Eingang ne Suppressordiode hin, die bei hoher Geschwindigkeit die Eingangsspannung klemmt, wenn der Regler nicht genügend Strom abzieht. Sonst könnte die Spannung zerstörerisch hoch werden, je nach Nabendynamo (bei manchen ist die Diode schon im Dynamo integriert).


Waere es evtl. moeglich mehrere solcher kleinen Regler parallel hinter dem 3.3V Step-Down Regler platzieren?
Grundsätzlich ja. Beachten: AMC7135 hat ca, 120mV Dropout-Spannung.

Aber einfacher und effizienter wäre es, anstatt Step-Down-Konstantspannungsquelle mit nachgelagerter linear geregelter Konstantstromquelle direkt einen Step-Down-Konstantstromregler zu verwenden. Der sich dann so verhalten muss, dass er bei ungenügender Eingangsspannung einfach voll aufmacht, nicht abschaltet.
 
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Im Grunde braucht es gar keinen Regler. Brücken-Gleichrichter (Schottky oder besser noch aktiv für maximale Effizienz), dahinter die LEDs.
So mache ich es bei der Nichia E17A auch :thumbup:. Um auf ~5.2W zu kommen muss ich aber 3 dieser LEDs in Serie schalten. Bei den E17A macht die Fokussierbarkeit dann noch keine Probleme, da die recht klein sind (Im Luxos sind kleinere LEDs besser).
Groessere LEDs (z.B. Nichia 219B, Osram CULPM1.TG) sollten der Fokussierbarkeit wegen nicht in Serie geschaltet werden. Eine am Nabendynamo "direkt" betriebene einzelne LED kommt aber nur auf ~0.5A * 3V = 1.5W. Das ist verschenktes Potential zumal diese LEDs im Gegensatz zur E17A ja auch deutlich mehr Strom abkoennen. Daher der Wunsch nach einer Step-Down Regler Konfiguration fuer solche LEDs.

Ein Stromregler mit spannungsgesteuerter Sollwertvorgabe kann das.
Das hoert sich sehr interessant an, werde ich mir anschauen!

In jedem Fall muss am Eingang ne Suppressordiode hin
Hab ich auf dem Gleichrichter-Board beruecksichtigt. Die Anschlussmoeglichkeit einer Supressor- bzw. Zenerdioden parallel zum Step-Down Regulator ist also da.

AMC7135 hat ca, 120mV Dropout-Spannung.
In Hinsicht auf die von mir gemessenen Spannungskurven, koennte das sehr gut zum 3.3V Step-Down Regler passen. Der AMC7135 haette dann bei langsamer Fahrt eine Effizienz von ~ 2.8V / 3.3V = 0.85 und bei schneller Fahrt ~ 3.18V / 3.3V = 0.96. Der Step-Down Regler selbst sollte bei langsamer Fahrt eine Effizienz von ~0.95 und bei schneller Fahrt eine Effizienz von ~0.85 haben. Das muesste dann in etwa eine konstante Gesamteffizienz von ~0.8 ergeben.

direkt einen Step-Down-Konstantstromregler
Dieser sollte dann idealerweise eine Effizienz von mindestens ~0.8 haben.
 

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Es gibt die als fertige Miniplatinchen
An dieser Stelle erst einmal danke fuer deine aeusserst hilfreichen Anregungen, @light-wolff ! Ich moechte die Komponenten gerne direkt auf die Rueckseite des Gleichrichterboards loeten. Auf die Schnelle sind mir da auch schon zwei Regler ins Auge gefallen:
  • Diodes Incorporated AL8843: U_in = 4.5-40V, I_out = 3A, Effizienz ~ 0.8 (leider ausverkauft, wohl im Januar wieder verfuegbar)
  • Lumissil IS31LT3954A: U_in = 4.5-38V, I_out = 3A, Effizienz ~ 0.8 (leider ausverkauft, wohl im Januar wieder verfuegbar)
Was mir an diesen Reglern besonders gefaellt, ist das nur wenige weitere Bauteile (wie z.B. ein Strommess-Shunt) noetig sind und sie noch mit dem Loetkolben angebracht werden koennen. Da ich mit der reglerfreien 9V E17A Konfiguration eine durchaus gut funktionierende Loesung da habe, wuerde es mir auch nichts ausmachen auf die Bauteile zu warten.
 

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Bei mir wird der leider als ausverkauft angezeigt. Was meinst du mit Sample?


Erstes Boardlayouts fuer DIY Konstantstromregler​


Insgesamt soll das Board aus 4 Ebenen bestehen.

Layout 1: Effizienz knapp unter 80%​

Vorderseite (Gleichrichter):
Screenshot 2021-11-28 at 1.46.47 PM.pngScreenshot 2021-11-28 at 1.46.24 PM.png

Rueckseite (Konstantstromregler):
Screenshot 2021-11-28 at 1.47.13 PM.pngScreenshot 2021-11-28 at 1.47.30 PM.png

Laut Excel Tool, welches Diodes Incorporated fuer den AL8843 zur Verfuegung stellt, kann ich bei 3A Stromoutput mit einer Effizienz von knapp unter 80% rechnen. In Sachen Effizienz scheint die Spule das groesste Hindernis zu sein. Um alles auf ein Board zu kriegen, welches dann noch in den Luxos passt, muss in Layout 1 eine 4mm hohe Spule eingesetzt werden.


Layout 2: Effizienz knapp ueber 85%​

Vorderseite:
Screenshot 2021-11-28 at 10.38.01 PM.pngScreenshot 2021-11-28 at 10.38.22 PM.png

Rueckseite:
Screenshot 2021-11-28 at 10.39.02 PM.pngScreenshot 2021-11-28 at 10.38.48 PM.png

Hier ist der Glaettungskondensator ausgelagert (siehe Anschluss and unterer Board-Kante) um Platz fuer eine deutlich groessere Spule auf der Vorderseite zu machen. Alle anderen Komponenten sind gleichgeblieben. Die Gleichrichterdioden sind auf die Rueckseite gewandert.

Falls euch Fehler in der Schaltung auffallen, lasst es mich bitte wissen.
 
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Bei mir wird der leider als ausverkauft angezeigt. Was meinst du mit Sample?
Sample ist ein kostenloses Muster (oder mehrere) vom Hersteller.
Lustig, am Freitag gab's da noch nen Tab "Product Options", unter dem Distris mit stock aufgelistet und samples bestellbar waren.
Ähnliche Schaltregler sollte es aber von vielen Herstellern geben. TI (ex National), LT (Analog), ST, Maxim (auch Analog)
https://www.analog.com/en/parametricsearch/11448#/
https://www.analog.com/en/products/lt3478.html#product-overview


In Sachen Effizienz scheint die Spule das groesste Hindernis zu sein.
Der Gleichrichter ist auch nicht zu verachten.

Falls euch Fehler in der Schaltung auffallen, lasst es mich bitte wissen.
Mit Schaltplan statt Layout wär's einfacher
 
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Lustig, am Freitag gab's da noch nen Tab "Product Options", unter dem Distris mit stock aufgelistet und samples bestellbar waren.
Da war ich wohl einen Tick zu spaet...

Ähnliche Schaltregler sollte es aber von vielen Herstellern geben.
So ist es. Ich tu mich aber schwer einen 3A Regler zu finden, der so einfach zu verbauen ist, wie der AL8843. Oft haben die angebotenen Regler entweder zuviele zusaetzliche Funktionen (Einbau wird verkompliziert da Hintergrundwissen / Zeit fehlt) oder sie haben zu wenig Ausgangsstrom oder sie koennen nicht mit einem Loetkolben angebracht werden.

Mit Schaltplan statt Layout wär's einfacher
Den hatte ich ganz vergessen :pfeifen:
Screenshot 2021-11-29 at 5.11.50 PM.pngDie "Testpoints" rechts neben dem Gleichrichter dienen als Anschluesse fuer den ausgelagerten Glaettungskondensator.
 

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Es lebe die 12V Konfiguration​


Nachdem ich mich von der wirklich schwachsinnigen Konstantstromregler Geschichte abgewendet habe, musste die 12V Konfiguration einmal getestet werden.

IMG_3046.jpg

Auf dem Bild oben erkennt man die vier E17As (zwei fuers Fernlicht, zwei fuers Abblendlicht). Zu den beiden Abblendlicht-LEDs ist parallel ein Superkondensator mit 5 Farad geschaltet, was zu zwei kleinen und durchaus positiven Effekten fuehrt:

1) Beim ersten Anfahren springen die Abblendlicht-LEDs sofort (wie bei 6V Konfiguration) an und der Kondensator wird aufgeladen. Sobald die Spannung des Kondensators dann hoch genug ist (nach etwa 30 Sekunden), fangen auch die Fernlicht-LEDs mit schnell zunehmender Helligkeit an zu leuchten.

2) Muss man mal staerker Abbremsen um z.B. eine engere Kurve zu fahren, leuchten die Fernlicht-LEDs lang genug hell weiter sodass ich durchgehend gute Sicht habe.

44.jpg

45.jpg

Auf den Bildern ist die 3000K Variante zu sehen. Trotz der 12V Konfiguration bin ich nicht gezwungen unangenehm schnell zu fahren damit ordentlich Licht aus dem Scheinwerfer herauskommt. Und was fuer ein Lichtteppich da herauskommt! Die winzigen Lichtspots entgegenkommender Fahrradfahrer werden schlichtweg verschluckt... naja wohlmoeglich richten viele Fahrradfahrer ihr Licht auch einfach nur in Richtung Mond aus und nicht auf die Strasse.

Diese Konfiguration fahre ich jetzt seit Anfang des Jahres und bin jedes mal von der Leuchtkraft verbluefft.

B&M Luxos went Nichia E17A R9080​

 

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Es lebe weiterhin die 12V Konfiguration

Dieses mal auf neuer Platine mit 4 LEDs in Reihe anstelle von 2 Reihen a 2 LEDs.

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Und in 4500K anstelle von 3000K.

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Hier mal ein Tuershot vom Standlicht und meiner FW3X (XP-L HI 6500K, Ramp 1/150).

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Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Die im angeteasten Prototypen verbaute Technik wird es erlauben mehr Licht zu erzeugen und dabei nur eine LED zu verwenden. Das ermoeglicht ein sehr helles und gleichzeitig sauberes Leuchtbild. Die Nichia 519A bietet sich da perfekt an. Ich hab sm353 (links) und sm453 (dedomed) (rechts) mal verglichen (beides R9080):

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Im direkten Vergleich wirkt die sm353 etwas "gruen". Vom Farbton her find ich die sm453 dedomed einen Tick besser. Fuer mich wirkt keine zu warm fuer den Einsatz als Fahrradlicht. Bereits bei den zuvor verwendeten E17A fand ich 3500k immer perfekt.

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Die Uebergaenge im Leuchtbild der dedomed sm453 sind etwas schaerfer und der Abblendlichtstreifen schmaeler. Die dedomed Variante wird im fernen Teil des Abblendlichtes eventuell einen leichten Intensitaetsvorteil haben. Ob das im Vergleich zur homogeneren Ausleuchtung der sm353 einen echten Vorteil bietet, wage ich zu bezweifeln. Ich denke der etwas breitere Streifen der sm353 wird in der Praxis nuetzlicher und eindrucksvoller sein.

Welche Variante bevorzugt ihr?
 

LightintheNight

Flashaholic**
30 Juli 2017
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Ich finde das sehr schwer anhand der Bilder zu entscheiden … entscheidend ist mE das Lichtbild vor dem Fahrrad … da ja sonst mit Osrams domeless LEDs in diesen Reflektoren gearbeitet wird, sollte die dedomt 519A schon passen. Die Lichtfarbe um 3500k (also 4500k dd) find ich sehr gut !!!
 
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Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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… da ja sonst mit Osrams domeless LEDs in diesen Reflektoren gearbeitet wird, sollte die dedomt 519A schon passen …
In der Regel werden in der Tat domeless LEDs genutzt. Supernova, Lupine und auch die Laempie Umbauten machen das vor. Wenn ich mir die Wallshots oben ansehe, kann ich mir durchaus vorstellen, dass das mit weiterem Throw und weniger Blendlicht zu tun hat.

Um den Abblendlicht-Throw auf die Spitze zu treiben, koennte man rein theoretisch die 1mmx1mm osrams, die auch in Taschenlampen oft eingesetzt werden, verwenden...

Uebrigends: der B&M Luxos, fuer den dieses Projekt gedacht ist, kommt ab Werk mit domed LED. Die ist aber kleiner als der 3535 Standard (219B, 519A und und und).
 

Kabukimann

Flashaholic**
9 Oktober 2019
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Berlin
Bin, was die Einschätzung angeht, bei @LightintheNight : Schwierig anhand der Bilder, aber dedomte 519A in 3500K (so dass etwa 4500K rauskommt) stelle ich mir auch als am besten geeignet vor.

Ob die Reichweite dann ausreichend ist, könnte man wohl selber am besten einschätzen, wenn man das während der Fahrt beurteilen könnte.

Aber selbst ein Standbild (Beamshot) einen Weg hinunter aufgenommen dürfte, wenn man dadurch Anhaltspunkte zur tatsächlichen Reichweite hat, schon aufschlussreicher sein, um das anhand eines Bildes zu beurteilen.
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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… aber dedomte 519A in 3500K (so dass etwa 4500K rauskommt) …
Du hast die Werte vertauscht :p (Eine dedomte 5700k, sodass ~4500k herauskommt, werd ich aber auch testen!)

Ob die Reichweite dann ausreichend ist, könnte man wohl selber am besten einschätzen, wenn man das während der Fahrt beurteilen könnte.
In jedem Fall werde ich noch Fotos waehrend der Fahrt machen und hier teilen! Bisher hat der Prototyp nur meinen Teststand gesehen… und es wird noch recht spaet erst so richtig dunkel. Dann werden wir sehen, wie aussagekraeftig die einfachen Wallshots eigtl sind.

Momentan beschaeftige ich mich noch mit kleineren Optimierungen fuer Software und Leistung. Ausserdem warte ich auf Epoxidharz fuer eine zweite „Quick-Release“ Halterung (sodass ich immer zwei Scheinwerfer mit unterschiedlichen LEDs testen kann).


Wo wir schon dabei sind...

:pfeifen: TEASER NR 5 :pfeifen:

IMG_3714.jpg
 
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Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Hab den aktuellen Prototypen heute mal kurz getestet. Obwohl ich in diesem Exemplar eine ineffiziente 519A sm573 r9080 m450 verbaut habe, ist das Abblendlicht sehr hell. Rein subjektiv gefallen mir die 5700k nicht, alles wirkt kalt. Es fuegt sich nicht so gut in die Umgebung ein (viel warmweisse Strassenbeleuchtung). Als naechstest werd ich die LED dedomen, um das Abblendlicht noch etwas weiter in die Ferne auszurichten und die Farbtemperatur der LED auf ~4300k zu reduzieren.
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Dedomed macht die LED aus dem letzten Post meiner Meinung nach mehr her! Die ~4300K wirken bei Dunkelheit keineswegs magenta, tagsueber vlt. schon ein bisschen (aber da braucht man ja kein Licht am Fahrrad). Aufgenommen wurde mit der standard iPhone Kamera-App (Farbunterschied auf Fotos nicht sichtbar). Was man auf den Fotos evtl. etwas erahnen kann, ist der etwas schmalere Abblendlicht-Streifen, wodurch sich der Scheinwerfer effektiv etwas weiter ausrichten laesst.

Noch Ende letztes Jahr haette ich mir nicht vorstellen koennen mit nur einer einzelnen 3V High CRI LED am Dynamo so viel Licht zu erzeugen... jetzt kann ich mehr Licht erzeugen, als ich strampeln kann. Demnaechst trifft mit der sm505 r70 eine LED bei mir ein, die nochmal ~50% mehr Licht produziert :bloedesonne:

Eine technische Herausforderung, die mich noch reizt, ist geschwindigkeitsabhaeniges Fernlicht. Dafuer waere die Cree XHP 50.3 eine interessante LED: 5050 Footprint mit zwei unabhaengig ansteuerbaren LED-Reihen und thermischem Pad (sprich billige Custom-MCPCBs mit DIY-DTP auch hier moeglich)...
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Mit einer 6V LED (oder zwei 3V LEDs in Serie) sind sogar bis zu 9W moeglich. Die Leistung ist bis 30 km/h ziemlich linear abhaengig von der Geschwindigkeit.

more_power.png


Als Leuchtmittel hat dieses mal eine Osram gedient:

IMG_3930.jpg

Das Leuchtbild ist durch die geringe Leuchtflaeche von 1mm x 1mm nochmal etwas besser geworden. Leider gibt es die Dinger aber nur in kaltweiss...

 
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The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Ich beobachte den Thread hier mit großem Interesse. Ich fahre noch mit einem Philips Saferide 60 durch die Nacht.

img_3930-jpg.147931

Solche LEDs hat die Lampe doch auch im Originalzustand? Somit hast du jetzt einfach die Helligkeit der Lampe erhöht?
 
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