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Hilfe beim Umbau von Skyray King auf 7xXHP50

8 Januar 2017
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Servus zusammen,
Ich habe mir vor ein paar Wochen einen SyrayKing mit 7 Latticebright xk-LEDs gekauft. Das ich eine 20€ Lampe Leistungsmäßig und Qualitativ nicht mit einer 200€ Olight X7 vergleichen kann, ist mir Natürlich klar.
Solange er funktioniert hat war die Helligkeit ganz in Ordnung und die Lichtfarbe erstaunlich weiß, auch wenn ich mir etwas mehr als ca. 2000 Lumen erhofft hatte. Leider haben die LEDs nach ca. 15 Betriebsstunden allesamt spotan beschlossen den Dienst zu quittieren.
Der Rest der Lampe ist aber gar nicht schlecht und das Dosenformat gefällt mir sehr gut.

Die Lampe Soll jetzt wieder repariert und dabei umgebaut werden.
Die ursprüngliche Idee einfach echte cree xml2 LEDs einzubauen wurde verworfen,da die LEDs mit 3,3 V bei 3A stromfluss eine recht hohe Flussspannung haben, was selbst bei vollen Akkus nur wenig Spiel für Spannungsverluste an Übergagswiderständen und im Treiber lässt. Deshalb kam mir die Idee auf XHP50 LEDs zu setzen und den Akku auf 2s2p umzubauen. Die Cree LEDs sollen auf die ursprüngliche Platine gelötet werden.
Die Maximale Leistung der Lampe soll etwa 70-90w betragen, wenn das Gehäuse 60° erreicht soll die Leistung auf etwa 25-30w Reduziert werden. Der Treiber soll mit einem modifizierten nanjg105c und 30-40 amc7135 realisiert werden, da diese billig sind und nur 0,15V Mindest-spannungsabfall haben. um die Wärme besser abführen zu können habe ich eine P+ille aus 4mm Aluminium gefertigt, die unter die 2mm Aluplatine kommt und straff im gehäuse sitzt. Als Wärmeleitpaste wird arctic MX4 verwendet.

Ich kann halbwegs Löten und habe auch Erfahrung im Umgang mit highpower-LEDs vom Bau einer Raumbeleuchtung. Elektrotechnisches Verständnis habe ich aus 5 Semestern Studium. Allerdings habe ich beim Umbau einer solchen Lampe noch keine Erfahrung und habe deshalb ein paar Fragen an die Experten, ob meine Lösung funktionieren kann.

1. In der Lampe wurde eine 7-fach Aluplatine mit ca.2mm Stärke verwendet, die natürlich keinen direkten Wärmepfad hat, sondern isolierte Basisflächen. Liege ich richtig wenn ich davon ausgehe, das eine XHP50 LED dadurch bei 13W etwa 10-20°c wärmer wird als mit einer guten Kupferplatine ohne Folie unter dem mittleren Lötpad? Oder ist der thermische Widerstand noch größer?
2. Bekommt man bei fasttech echte Cree CXHP50 oder werden hier wie in den billigen Lampen nur gefälschte verkauft:
https://www.fasttech.com/products/1609/10027864/3604600
(gibt es überhautp gefälschte XHP50 LEDs, die sowohl mit 12 als auch mit 6V betrieben werden können?
Die Latticebright LB50 Clone können Laut "Datenblatt" nur mit 6V betrieben werden.)
3. Reicht ein Stepdown auf ca. 30w aus, um die LEDs vor dem Hitzetod zu schützen?
4. Auf der Platine sind die 7 LEDs alle Parallel geschalten. Verteilt sich der Strom bei ca 15A gleichmäßig genug auf alle Emitter oder muss ich damit rechnen, dass mir eine LED nach der anderen durchbrennt. theoretisch könnte ich auch jede LED einzeln mit je 6 amc7135 versorgen, allerdings muss ich dann die leiterbahnen auf der Aluplatine unterbrechen und habe einen großen Kabelsalat.
P_20170108_235732.jpg
Die Aluplatine, Der Dreck sind Lediglich Flussmittelreste von entlöten der LEDs
P_20170109_000035.jpg
Bild von der Pille im Grundkörper der Lampe

P_20170109_000058.jpg
Die Platine, wie sie später in der Lapme sitzt. Direkten Kontakt zum Gehäuse hat sie nur auf dem ca.2,5mm breiten Absatz und über die Alupille.
Falls jemand sonst noch ein Problem sieht oder Verbesserungsvorschläge hat bin ich dafür immer dabkbar.

Vielen Dank im Vorraus
 

Wieselflinkpro

Flashaholic***
1 Dezember 2014
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Goslar
Erst einmal herzlich Willkommen im Forum!

Hier ein ähnliches Projekt von mir: http://www.taschenlampen-forum.de/threads/skyray-king-mit-3x-xhp50-bilder-lastig.40934/

Ich denke Fasttech ist grundsätzlich vertrauenswürdig. Da habe ich schon viele Einzelteile bestellt.
Aber ob es so glücklich ist, XHP50 LEDs auf ein Aluboard zu löten, wage ich zu bezweifeln. Zwar willst du sie nur mit 1,5-2A betreiben, aber das wird trotzdem recht schnell heiß. Kupfer mit DTP wäre schon deutlich besser. Da fällt mir aber nur Sinkpad ein, wenn du so viele LEDs nebeneinander bekommen möchtest: http://www.mtnelectronics.com/index.php?route=product/product&path=63_65&product_id=433

2 mm Alu erscheint mir auch etwas wenig. Hast du vohrer das Gehäuse innen blank geschliffen? Das könnte auch helfen. Ggf. kannst du noch sowas drunter kneten: http://budgetlightforum.com/node/47292

Wenn die Wärmeableitung gut ist, d.h. ggf. mit dickerem Alu unter den LEDs und mit LEDs auf DTP MCPCBs aus Kupfer, dann brauchst du dir um die LEDs keine Sorgen machen. Solange du die Lampe in den Händen halten kannst, sterben auch die LEDs nicht.

Grundsätzlich denke ich bei dieser LED-Anzahl ist es ausreichend, du nimmst XM-L2 LEDs. So schlimm ist das mit der Vf nicht.
Wenn du eine niedrigere Spannung haben möchtest, dann kannst du auch XP-G3, XP-L2 oder Nichia 219C nehmen. Dann passt aber deine Alu-Basis nicht mehr.

Generell sollte man aber immer, wenn man auf maximale Leistung aus ist Kupfer MCPCBs ohne Sperrschicht, d.h. mit DTP (Direct Terminal Path) verwenden. Denn damit steigt die Vf aufgrund der geringeren Temperatur nicht so stark und die Lampen sind bei gleichem Strom heller und der mögliche Strom steigt sogar, weil die Vf nicht aufgrund der Temperatur so stark ansteigt.

Hier ist auch noch ein interessantes Projekt: http://budgetlightforum.com/node/45915 Bei diesem würde sich ein XHP50 oder XHP35-Umbau deutlich eher lohnen.
 
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mkr

Flashaholic***²
2 Februar 2013
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Nanda Parbat
Leider haben die LEDs nach ca. 15 Betriebsstunden allesamt spotan beschlossen den Dienst zu quittieren.
Leider kein Einzelfall. Aber die LEDs haben bei dir erstaunlich lange gehalten. Bei mir sind die üblicherweise allesamt direkt in der ersten Stunde kaputt. An solchen Lampen verkauft Fasttech skrupellos Kernschrott am laufenden Meter; die Grenze zum Betrug wird dabei oft genug überschritten.

Wie Wieselflinkpro bereits schrieb, XHP50 LEDs werden auf dem Board in der Lampe ebenfalls nicht lange halten und den Hitzetod sterben. Die Wärmeableitung ist einfach nicht vorhanden in der Lampe.
 
8 Januar 2017
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Danke schon mal für die guten Tipps.

Ich habe es schon befürchtet, dass ich auf die ursprüngliche Platine verzichten muss, auch wenn es ziemlich praktisch gewesen wäre.
Die 10mm DTP mcpbps hatte ich noch nicht gefunden. Die oben gezeigte Pill habe ich mittlerweile komplett entfernt, stattdessen habe ich den Absatz um 4mm heruntergedreht und eine neue, größere Pill eingesetzt. Die Stärke ist 4mm.Wenn mit dem Treiber noch platz genug da istm dann kann ich die alte zusätzlich mit WLP darunter kleben. Damit sollte es kein Problem sein die kleinen Cu-Platinen so anzuordenen, dass jede Led gleich gut gekühlt wird.
Zwischenablage02.jpg

@Wieselflinkpro : Wie schaut es mit den Übergangswiderständen im Akku aus, ab welchem Ladezustand wird die Lampe merklich dunkler?
Macht es Sinn die Akkus fest zusammenzulöten und einzubauen oder macht die Konatkierung mit Federn wenig Unterschied? ggf würde ich die vorgesehenen Samsung inr18650-30q Akkus mit Lötfahne kaufen. Dann kann ich sie halt nicht mehr schnell wechseln, wenn sie leer sind. Ladegerät wäre kein Problem, da ich einen kleinen Modellbaulader habe.
 

LED

Flashaholic**
19 März 2011
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Denn damit steigt die Vf aufgrund der geringeren Temperatur nicht so stark und die Lampen sind bei gleichem Strom heller und der mögliche Strom steigt sogar, weil die Vf nicht aufgrund der Temperatur so stark ansteigt.
Die Vf einer LED steigt nicht bei höheren Temperaturen, sie sinkt;)
 

Beaker

Flashaholic*
20 Januar 2016
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Berlin
Ich habe auch einen billigen 7x SRK-Klon, um die 20.- EUR. Mit LB-Leds, denke ich. Nachdem ich den Treiber gepimpt habe, sind dann auch die LEDs nacheinander gepoppt. Obwohl überall empfohlen wird, bei einem Mod dieser Lampe dicke Heatsinks einzusetzen, bin ich den billigen Weg gegangen. Sieben preiswerte XM-L2 U2 von Fasttech auf das Original-MCPCB reflowed (das auch nur an den Rändern auf dem Gehäuse aufliegt), den günstigen FET+1 von Banggood (Blf-X6, mit eigener Firmware, Temperaturüberwachung) reingepackt, Federn gebrückt usw.. Keine zusätzlichen Kühlhilfen! Hab eigentlich nicht damit gerechnet, dass die Lampe lange hält, war halt ein Versuch.

Falsch gedacht!
Klar wird sie heiß, nach knapp 60 Sekunden regelt sie bei vollen Akkus runter und man sieht, dass der Dome der mittleren LED matter geworden ist (diese hat die schlechteste Kühlung).

Aber sie läuft nun schon einige Monate bei häufigem Gebrauch zuverlässig, zieht bis zu 28 Ampere mit 30Q und bringt um die 7000 Lumen. Kosten von Lampe und Modding: um die 50.- EUR.
 

Wieselflinkpro

Flashaholic***
1 Dezember 2014
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Goslar
@Wieselflinkpro : Wie schaut es mit den Übergangswiderständen im Akku aus, ab welchem Ladezustand wird die Lampe merklich dunkler?
Macht es Sinn die Akkus fest zusammenzulöten und einzubauen oder macht die Konatkierung mit Federn wenig Unterschied?
Das ist vermutlich nicht so erheblich, lasst
sich trotzdem mit sowas auf den gebrückten Federn optimieren. https://www.fasttech.com/products/1...-2mm-brass-pillars-for-electronics-diy-2-pack

Mehrere Zellen in Reihe sind schwierig beim laden und entladen in einem Pack. Oder macht dein Lader eine Einzelzellüberwachung?

Die Vf einer LED steigt nicht bei höheren Temperaturen, sie sinkt;)
Sollte ich das so falsch verstanden haben?
Gibts da irgendwo Diagramme auf denen man das sehen kann, wie erheblich das ist?
 
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8 Januar 2017
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@Wiesleflinktpro Ja, der Lader macht eine "Einzelzellenüberwachung", wenn ich ein drittes Kabel herausführe. Alles andere wäre beim laden von großen (bis 6S) lipo akkus auch absolut unbrauchbar bis lebensmüde. was nicht überwacht wird ist die Temperatur, das ist normalerweise aber auch nicht notwendig.

Falls es wen interressiert es handelt sich dabei um einen "Imax B6" - Nachbau , und benötigt eine 11-18V Spannungsquelle (Laptopnetzteil oder autobatterie ect.) um zu funktionieren. Eine Version mit internem Netzteil gibt es zwar ebenfalls, allerdings wird einem von dieser Version eher abgeraten, da diese wohl recht heiß werden. Für rund 17€ bekommt man zwar nur einen Nachbau, aber funktioniert hat meiner bis jetzt absolut zuverlässig.

@ Beaker die einfache Umrüstung mit xm-l2 war eigentlich meine ursprüngliche Idee im Hinterkopf beim Kauf des SkyrayKings. Wenn ich mir allerdings schon die Arbeit mache, die Lampe umzurüsten, dann wil ich auch eine Lampe die auch mit halbvollen Akkus noch richtig hell macht. Außerdem muss sich absolut eigensicher sein, da ich den King gerne auch mal als Raumbeleuchtung misbrauchen möche der Direkt drive-Treiber ermöglicht mir das nicht, da keinerlei Temperatursteuerung drin ist. Die Flussspannung der XHP50 LEDs ist im Verhältnis mit <6V deutlich geringer als bei den XM-l2. bedeutet in meinen Augen ca. 0,3V weniger Spannung die die Akkus bringen müssen.
Die Verbesserte Kühlung ist auch nicht so wirklich teuer:
Die Alupill in der Mitte hat mich lediglich etwa 1-2 Stunden Arbeit gekostet, 7 DTP Cu-MCPCBs gibt es für ca. 10€.
 
8 Januar 2017
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Eigentlich nicht, denn die Vf der XM-L2 liegt je nach Stromaufnahme zwischen 2,85-3,3V ;).
Ja das ist richtig. :D
Allerdings macht es dann doch eher wenig Sinn eine XM-l2 an einem 2s Akku zu betreiben und die restlichen 4V im Lineartreiber zu verheízen.;) :fackel:

Sollte ich das so falsch verstanden haben?
Gibts da irgendwo Diagramme auf denen man das sehen kann, wie erheblich das ist?

Eine Messreihe einer Cree XMl-2 und eines Latticebright Clons von 30-100°C @2,4A kann man Hier sehen.

Es gibt bei den LEDs grundsätzlich zwei gegenläufige Effekte:
Einerseits nimmt die interne Flussspannung der (gedachten) idealen internen Leuchtdiode mit zunehmender Hitze immer weiter ab. Andererseits hat die Diode auch einen Innenwiderstand der der dafür verantwortlich ist, dass die Spannung über einer Diode mit zunehmnender Stromstärke weiter steigt.
Dieser wird mit steigender Temperatur immer größer.
LED Ersatzschaltbild.png
Bestromt man eine LED nur schwach dann fällt die von außen messbare Flussspannung über die Temperatur stark ab. Bestromt man allerdings eine z.b.eine einzelne XML mit >6A kann der Effekt vom steigenden Wiederstand möglicherweise sogar Überwiegen und die spannung steigt mit der Temperatur.
Die Latticebright Led zeigt eine wesentlich geringere Temperaturabhängigkeit, was von einem höheren Innenwiderstand kommen könnte, während Die Spannung über der XM-L2 LED von 3,48 auf 3,3 Vfällt.
 
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Beaker

Flashaholic*
20 Januar 2016
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Außerdem muss sich absolut eigensicher sein, da ich den King gerne auch mal als Raumbeleuchtung misbrauchen möche der Direkt drive-Treiber ermöglicht mir das nicht, da keinerlei Temperatursteuerung drin ist.
Doch, der Attiny25 im Blf-X6 hat sogar ein internes Thermometer. Mit korrekter Firmware funktioniert das ganz gut. Meine Lampe regelt beim Überschreiten des (einstellbaren) Grenzwerts auf eine sichere Stufe runter. Willst Du den 105c denn mit einer Temperaturregelung aufrüsten? Ab Werk kann der das nämlich nicht.
Du solltest auch bedenken, dass die 7135 überflüssige Spannung einfach verbrennen, und diese ist bei einem 2s-Setup größer als bei einer Zelle. Da wird dein Vf-Vorteil zum Nachteil. Selbst bei bester Kühlung des Treibers kann es sein, dass die 7135 abregeln, weil sie einfach zu heiss werden.
 
8 Januar 2017
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Hmm, die Idee war einen Teil der 7135 über einen Bimetallschalter anzusteuern, der oberhalb 65-70°c die Leitung unterbricht.
Der AMC7135 darf laut Datenblatt ohne zusätzliche Kühlung maximal 700mw Verlustleistung bei
70°c TA haben.
Die Akkus sollten ganz voll geladen unter Vollast auf ca 8V einbrechen, dazu kommen noch die Übergangswiderstände and den Kontakten. im Schlechtesten Fall kommen auf den AMC7135 also kurzzeitig etwas mehr als 2V bis die Batterie etwas entladen ist.
Wenn ich die Gehäuse allerdings rückseitig an die Pill /weitere Aluscheiben drücke, sollte sich eine Überhitzung hoffentlich vermeiden lassen. Die Amc 7135 Lösung hat gegenüber direct drive in meinen Augen den Vorteil dass ich die LEDs einzeln ansteuern kann.
Verbessert mich wenn ich einen Denkfehler habe, ausprobiert habe ich die Kombination Amc 7135/ Cee XHP50 bis jetzt nicht.
 

Wieselflinkpro

Flashaholic***
1 Dezember 2014
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Wenn es dir um die niedrige Spannung geht, dann nimm XP-L2, die gibt's bei kaidomain.com oder mouser.de.
Mein oben verlinkter King hatte auch ursprünglich mit AMCs 3einzelne Ausgänge für die LEDs.

Bestromt man eine LED nur schwach dann fällt die von außen messbare Flussspannung über die Temperatur stark ab. Bestromt man allerdings eine z.b.eine einzelne XML mit >6A kann der Effekt vom steigenden Wiederstand möglicherweise sogar Überwiegen und die spannung steigt mit der Temperatur.
Also lag ich doch nicht so falsch. Ich gehe da sowieso nur von den Grenzbereichen aus, d.h. maximale Helligkeit. Und da hatte ich dann wohl nicht so falsch gedacht.
 
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Beaker

Flashaholic*
20 Januar 2016
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@Dragonfire:
Ich hatte mal die Idee, eine Convoy L6 (2s mit XHP70) mit einem FET+1 Driver plus 105D als Slave für niedrigen bis mittleren Output (etwa 3,3 A) auszustatten. Hat nicht gut funktioniert, der 105D hat schnell dichtgemacht. Der war allerdings mit 380mA 7135 ausgestattet, die nicht so gut wie die 350 mA Version sein sollen. Jetzt läuft sie nur mit FET+1, und das sehr zufriedenstellend.
 
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LED

Flashaholic**
19 März 2011
3.351
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Bestromt man eine LED nur schwach dann fällt die von außen messbare Flussspannung über die Temperatur stark ab. Bestromt man allerdings eine z.b.eine einzelne XML mit >6A kann der Effekt vom steigenden Wiederstand möglicherweise sogar Überwiegen und die spannung steigt mit der Temperatur.
Die Latticebright Led zeigt eine wesentlich geringere Temperaturabhängigkeit, was von einem höheren Innenwiderstand kommen könnte, während Die Spannung über der XM-L2 LED von 3,48 auf 3,3 Vfällt.
Da liegt mein Denkfehler. Ich betreibe LED nämlich nur innerhalb der Spezifikation;)
Ach halt, stimmt nicht, zum Teil mit weniger Strom als im Datenblatt angegeben:oops:
 
8 Januar 2017
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Ich hatte mal die Idee, eine Convoy L6 (2s mit XHP70) mit einem FET+1 Driver plus 105D als Slave für niedrigen bis mittleren Output (etwa 3,3 A) auszustatten. Hat nicht gut funktioniert, der 105D hat schnell dichtgemacht. Der war allerdings mit 380mA 7135 ausgestattet, die nicht so gut wie die 350 mA Version sein sollen. Jetzt läuft sie nur mit FET+1, und das sehr zufriedenstellend.

Demzufolge sollte dieser hier in der 2s Version ohne zusätzliche Kühlung relativ unbrauchbar sein? Es steht sogar ausdrücklich dabei, dass es sich um die 380mA 7135 handelt. Dieser Treiber hatte mich ürsprünglich dazu bewogen ebenfalls auf 7135 zu setzen.
Da ich bereits 50 AMC7135 bestellt habe, für die ich sonst derzeit keine Anwendung finde werde ich es wohl wenigstens einmal ausprobieren, wie schnell die Dinger runterregeln. Dauert allerdings noch eine Weile bis alles ankommt.

Regeln die AMC7135 eigentlich zuverlässig ab, wenn es ihnen zu warm wird oder können diese auch durchbraten und evtl. kurzschließen.
Im Datenblatt steht leider nur etwas von einer "short circuit Protection" aber nichts von einem Überhitzungsschutz.
Andererseits scheint der Nanjg 105 ja abzuregeln anstatt Rauchzeichen zu geben und ich habe auch nirgendwo gelesen, dass die ics kaputt geganden werden.
Falls ich mich doch für direct drive entscheide, sollte es ja eigentlich auch möglich sein, den ursprünglichen Srk-Treiber mit einer Spannungsbegrenzung für den µc und einem oder zwei besseren Mosfets auszustatten.
 

Beaker

Flashaholic*
20 Januar 2016
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Demzufolge sollte dieser hier in der 2s Version ohne zusätzliche Kühlung relativ unbrauchbar sein? Es steht sogar ausdrücklich dabei, dass es sich um die 380mA 7135 handelt. Dieser Treiber hatte mich ürsprünglich dazu bewogen ebenfalls auf 7135 zu setzen.
Das kann ich Dir nicht sagen, der Hersteller hat einen guten Ruf in der Szene. Üblicherweise wird dieser Treiber nicht in 2s-Lampen verwendet. Vielleicht hat jemand anderes hier diesen Treiber schon in einer 2s-Konfiguration verwendet. Kann auch sein, dass mein Treiber irgendwelche billigen oder geklonten 7135 hatte.
Zum Herunterregeln wegen Temperatur habe ich damals in den Datenblättern auch nichts gefunden, allerdings habe ich (im BLF oder hier) von ähnlichen Erfahrungen gelesen.
Bevor ich den Originaltreiber aufwändig umbauen würde, würde ich eher einen FET+1 bestellen. Vorzugsweise bei Mountain Electronics, die günstigeren von Banggood gehen auch, müssen aber für höhere Ströme modifiziert werden, falls der Attiny25 (Blf-X6) und nicht der Attiny13 verwendet (Blf-A6) wird.