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Die Vernunftshotwire

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Einleitung:
Was mir in meiner Birnenlampensammlung noch fehlte, war eine kompakte Lampe, welche durch die Benutzung von günstigen Standardbirnen und normalen 18650er Akkus in Kombination mit einem Regler eine möglichst hohe Praxistauglichkeit hat. Die "Vernunftshotwire" stellt die Verwirklichung dieser Idee da.

Komponenten:
  • Magic Scorpion Transformers 50W Host
  • JM-PhD-D1 PWM Hotwire Regler
  • 6V 50-100h Bi-Pin Halogenbirne
  • 3x 18650er Akku

Der Host



Den Magic Scorpion Transformers Host gibt es seit einigen Jahren. Er ist speziell für die Benutzung von Bi-Pin Halogenbirnen gedacht und richtet sich somit direkt an die Fans von Hotwire-Lampen. Besondere Eigenschaften sind:
  • Birnensockel für Bi-Pin Halogenbirnen
  • ein für Birnen gedachter OP-Reflektor, der nicht zu tief ist
  • Höhe der Birne im Reflektor einstellbar (und fixierbar)
  • eine Hitzefeste, AR-beschichtete (!) Borosilikatscheibe
  • stark ausgeprägte Kühlrippen
  • Ein Verlängerungsrohr für die Benutzung von sechs Zellen
  • Zwei sehr stabile Akkukäfige für drei oder sechs in Serie geschaltete 18650er
  • ein robuster Reverse-Clicky



Akkukäfig (die Federn habe ich hässlich überbrückt):





Größenvergleich:



Der Host ist also an sich wirklich sehr, sehr praktisch, da man eigentlich nichts umbauen muss für die Benutzung von Birnen. Auch bietet er genug Platz für den Einbau eines Reglers. Der vergleichsweise flache Reflektor erzeugt mit vielen kleineren Birnen einen wirklich schönen Spot (dafür aber wenig Korona).

Leider hat er auch einige Nachteile:
  • Verarbeitungsmängel (dicker Kratzer in der Eloxierung)
  • Zu hohe Kontaktwiederstände zwischen Birne und Akkus (vor allem die Federn der Akkukäfige sind unterdimensioniert)
  • Reflektorgewinde sehr lose bzw. unpräzise
  • leicht kopflastig
  • leicht hoher Preis (wenn man bedenkt, dass er keine Elektronik enthält)

Der Regler



Wie auch in meiner 120W Hotwire, benutze ich hier den JM-PhD-D1 PWM Hotwire Regler von JimmyM im CPF. Durch seine zahlreichen Konfigurationsmöglichkeiten lässt er sich ja bekanntermaßen in fast jeder Lampe benutzen. Er regelt über PWM die Spannung der Birne (über einen großen MOSFET), welche man über ein Potentiometer präzise einstellen kann. Zusätzlich bietet er allerhand praktische Features, wie eine Softstart-Funktion (sehr wichtig), einen Überhitzungsschutz und einen Tiefentladeschutz für die Akkus. Alles kann vor dem Kauf genau konfiguriert werden. Die Birnenspannung und die Abschaltspannung für den Tiefentladeschutz kann man auch nachträglich selber beliebig anpassen. Weitere Details findet ihr im bereits erwähnten 120W Hotwire Thread.

Der Regler in dieser Lampe ist, wie folgt, konfiguriert (alle Details hier):
  • Birnenspannung: 7,0V (für 6V 100h Birnen)
  • Softstart: medium
  • Akku-lerr-Trigger: 9V
  • Akku-leer-Warnung: pulsieren
  • Tiefentladeschutz-Abschaltung: bei 94% des eingestellten Werts
  • Überhitzungstrigger: 50°C
  • Überhitzungsschutzsabschaltung: nach 60s
  • Steuerung: mit mechanischem Schalter
Das sind recht praxistaugliche Einstellungen für diese Lampe. Beim Einbau habe ich Jimmys ausführliche Anleitungen (ganz unten in seinem Verkaufspost) zu Rate gezogen. Mit diesen ist es sehr einfach. Hier ein Bild, welches zeigt, wie ich den Regler mit dem Birnensockel und dem Kontaktplättchen der Lampe verbunden habe:



Der Regler schaltet also die Masserverbindung der Birne an und aus. Das rote Kabel verbindet den Spannungseingang des Mikrocontrollers mit dem Pluspol der Akkus.

Die Birnen

In Frage kommen für diese Lampe alle normalen 6V Bi-Pin Birnen, wobei ich die hochausgereizten mit Xenon-Gasfüllung (Osram HLX) stark bevorzuge, da diese 10% effizienter sind als Haushaltsbirnen und auch bei Überspannung absolut gesehen eine niedrige Betriebsspannung haben. Die eingstellte Birnenspannung meines Reglers von 7,0V zielt speziell auf 100h-Birnen ab, da diese bei 7V eine sehr hohe Farbtemperatur bei noch akzeptabler Lebensdauer (15-20h) haben.

Mögliche Kandidaten sind:
  • Osram 64225 HLX 6V 10W 100h
  • Osram 64250 HLX 6V 20W 100h
  • Osram 64265 HLX 6V 30W 100h (alternativ die Philips 5761 mit den gleichen Eigenschaften)






Die Osram 64275 AX (6V 35W 100h) als stärkste 6V Bi-Pin Birne auf dem Markt kommt hingegen nicht in Frage, da sie keine Xenonfüllung hat und somit weniger effizient ist. In den Birnentests von Luxluthor im CPF wird dies auch bestätigt. Bei 7V ist sie genauso hell, wie die 30W Birnen mit Xenon-Füllung.

Hier mal die Leistung und Birnenlumen der verschiedenen Birnen bei 7V(Messwerte aus LuxLuthors Tests):
  • Osram 64225 - 13,3W - 354lm (Werte von Philips HPR71 mit identischen Eigenschaften)
  • Osram 64250 - 25,9W - 741lm
  • Philips 5761 - 37,8W - 1164lm
  • Osram 64275 - 45,5W - 1193lm

Und welche Birne soll ich jetzt benutzen? Der erste Gedanke ist natürlich ganz klar: mehr Power! Deswegen habe ich die stärkeren Birnen auch als erstes getestet. Mit diesen ist die Lampe auch ordentlich "hell", aber es gibt einige spezielle Probleme, welche zur einer ziemlich kurzen Akkulaufzeit führen.

Wenn man einen PWM-Regler benutzt, muss man den Innenwiderstand der Akkus viel stärker berücksichtigen im Vergleich zur direkten Verschaltung. Das liegt daran, dass in den "An"-Phasen der Pulsweitenmodulation ein höherer Strom fließt, der sogenannte Peak-Strom. Dieser beträgt bei einer durchschnittlichen Zellenspannung von 3,6V (unter Last) bei den jeweiligen Birnen in dieser Lampe im Durchschnitt:
  • Osram 64225 - 2,93A
  • Osram 64250 - 5,71A
  • Philips 5761 - 8,33A
  • Osram 64275 - 10,03A
Zusammen mit dem Innenwiderstand der Akkus ergibt sich so die in den Akkus entstehende Verlustleistung (wohlgemerkt steigend mit dem Quadrat des Stroms!). Bei Benutzung von geschützten Zellen (Ri = 100mOhm) komme ich so auf folgende Werte pro Zelle:
  • Osram 64225 - 0,36W
  • Osram 64250 - 1,37W
  • Philips 5761 - 2,92W
  • Osram 64275 - 4,23W
Der effektive Gesamtenergieverbauch der Lampe mit den jeweiligen Birnen (ausgehend von Ri=100mOhm) und die entsprechende Akkulaufzeit beträgt somit jeweils:
  • Osram 64225 - 14,4W - 2,3h
  • Osram 64250 - 30W - 1,1h
  • Philips 5761 - 47W - 0,7h
  • Osram 64275 - 58W - 0,6h
Das zeigt, warum die stärkeren Birnen problematisch sind, wenn man geschützte Zellen verwendet. Zusätzlich machen sich bei 8-10A Peak-Strom ja auch die Kontaktwiderstände innerhalb der Lampe "bemerkbar" und reduzieren noch weiter die Laufzeit und Effizienz. Ungeschützte Hochstromzellen mit deutlich niedrigerem Innenwiderstand (im Bereich von 20mOhm) würden das Problem zum Teil lösen.

Am Ende ist die Osram 64225 (10W) für mich die optimale Birne, da sie alle Vorteile der Osram 6V HLX Birnen mit einer langen Akkulaufzeit und wenig Abwärme in den (geschützten) Akkus kombiniert. Sie passt am besten zum Gesamtkonzept der Lampe. Nebenbei hat sich auch den Vorteil, dass das PWM-bedingte Summen viel leiser ist als bei den stärkeren Birnen.

Betrieb:

(In echt ist das Licht ein Bisschen kälter, der Weißabgleich lies sich hier nicht besser einstellen)





 
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light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
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The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Essen
Es wird wohl hieran fehlen:

Wahrscheinlich bist du der letzte Glühobstliebhaber hier :D

Ich kann den Dingern außer einem gewissen technischen Interesse auch nichts abgewinnen.

Ordentliche LED - 10W - 1200lm
Allein den Begriff "Glühobst" mag ich schon nicht. Das klingt so verniedlichend :D.

Klar ist eine LED effizienter. Das ist nichts neues. Dass ich nichts gegen LEDs habe, sollte bekannt sein.

Vielleicht sollte ich noch eine Lampe mit übersteuerter 250W oder gleich 400W Birne bauen. Die können es von der Helligkeit her dann auch mit den dicken LEDs aufnehmen. Hmm...

Bzgl. dieser Lampe: mir ging es wirklich darum eine möglichst Standardkonforme Lampe zu haben, welche die besten Standardkomponenten (also leicht zu kriegen und günstig), sprich Osram/Philips HLX Birnen und lose 18650er Akkus, benutzt. Gleichzeitig sollte sie möglichst kompakt sein, eine tatsächlich lange Laufzeit haben. Das sind alles Eigenschaften, die bei den zahlreichen Hotwire-Umbauten früher im CPF nicht wirklich beachtet wurden. Da ging es immer nur um maximale Helligkeit und die optimale Kombination aus Akkus und Birne (ohne Regler).
 
  • Danke
Reaktionen: RS.FREAK und Bbop

sma

Flashaholic**
8 Januar 2011
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In Ulm, um, und herum
Ich hab da schon was für's Technische übrig. Ganz ähnlich wie bei HIDs, die sind ja auch sehr "speziell". Und wer weiß wie cool eine Hotwire in 5 Jahren ist, oder wann auch immer das dann schon wieder retro wird... The_Driver, wenn Du eine Kleinserie in Betracht ziehst: ich unterstütze das (finanziell) nach Kräften :- D
 
  • Danke
Reaktionen: The_Driver