Rennradstrahler Eigenbau

23 Dezember 2023
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Hallo Leute!

Für Trainingsfahrten auf dem Rennrad nach der Arbeit im Winter habe ich mir was gebaut.
Dazu habe ich viel mit try and error herumexperimentiert, bezüglich Lichtbild, Laufzeit, usw.
Folgende Anforderungen sind bei diesem Einsatzgebiet nämlich wichtig. Sie sind leicht abweichend von Taschenlampen, was es vielleicht auch für euch interessant macht, weil es neue Herausforderungen zu erfüllen gibt :)
Vorweg aber noch kurz das System erklärt:
Energiequelle ist eine Powerbank in der Satteltasche.

Moderation: Bitte keine verpackten Links verwenden.

Moderation: Affiliate Link ! --> eingekürzt. Bitte Obacht geben.
https://www.amazon.de/XTPower®-XT-20000QC3-PA-Powerbank-inkl-Netzteil/dp/B07Q29BGNG
/ref=asc_df_B07Q29BGNG&mcid=020425f5e41d332fbeeaa29cfcad5549?tag=bingshoppin0b-21&
linkCode=df0&hvadid=80814161469019&hvnetw=o&hvqmt=e&hvbmt=be&hvdev=c&hvlocint=&
hvlocphy=&hvtargid=pla-4584413738164808&psc=1

Moderation: Bitte keine externen Links in Erstposts.

Dort befindet sich zudem ein Mikrokontroller und die Leistungselektronik. Von dort sind die Rücklichter angeschlossen (zwei LED Stripes) und ein 6 adriges Kabel, das zum Lenker führt. Darüber angeschlossen ist die Fernlicht LED (Eigenbau), das Abblendlicht und zwei Mikroschalter, die ich jeweils links und rechts am Lenker unter dem Lenkerband platziert habe.
IMG_20231223_123123.jpg


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So, jetzt die Anforderungen, die ich mir vorher gestellt habe:
1. Die Mischung aus Abblendlicht und Fernlicht (FL) (ich fahre Landstraßen, auf denen natürlich nur zu ca. 15% der Gesamtfahrzeit das Fernlicht leuchtet) soll insgesamt 2,5 h leuchten
2. Das FL soll in etwa so hell wie das heutiger Autos sein
3. Es soll ein nach außen hin linear schwächer werdender Lichtkegel sein, der insgesamt ca. 90 Grad hat, aber natürlich das allermeiste Licht zentral nach vorne abgegeben wird. Optimal wäre hier eine ovale Charakteristik, weil das untere Ende des zentralen Lichtpunktes direkt vor einem auf der Straße landet, was ziemlich unangenehm, da zu hell ist (dieses Problem habe ich noch nicht lösen können, da alle zu den LEDs passenden Optiken kreisrund abstrahlen)
4. Das FL, bzw, dessen LED muss vor Staub geschützt sein (bei Nässe fahre ich nicht)
Und das war der bisherige Werdegang meiner Arbeiten. Ich habe bisher zwei Prototypen gebaut (denkt dran, dass ich ohne jegliche Vorerfahrung begonnen habe, zu experimentieren. Lediglich auf der elektronischen Seite ist Wissen durch Beruf und Ausbildung da):

Der erste war mit einer COB (Moderation: Link entfernt) hatte ich mich wegen der größten Lumenausbeute entschieden, die mit erlaubtem Überstrom laut Datenblatt ca. 4890lm abgibt, betrieben mit der Leistungselektronik von Meanwell (Moderation: Link entfernt) Diese habe ich dann mit einem 15 Grad Reflektor (Moderation: Link entfernt) betrieben. Allerdings habe ich schnell festgestellt, dass das stark zur Seite streut. Daraufhin habe ich eine Linse mit 12 Grad gefunden (Moderation: Link entfernt), die das schon besser hinbekam und zudem gleich das Problem mit dem Staubschutz lösen konnte. Mit diesem Aufbau erreichte ich 1790 Lux bei 3,12m (54 lx pro Watt) Entfernung im Spot. Gekühlt wurde mit einem Rippenkühlkörper ca. 4x4x2cm. So ganz zufrieden war ich allerdings nicht (nicht so hell wie beim KFZ) und wollte wissen, wie das die KFZ Hersteller machen. Deswegen hatte ich dann begonnen mir mal die Scheinwerfer geparkter Autos anzuschauen und hatte festgestellt, was ihr alle schon lange wisst: die Lichtquelle muss punktförmig sein, damit sie gut fokussiert werden kann.
Unbenannt.jpg



Deswegen machte ich mich auf die Suche nach LEDs mit diesem Aufbau und bin bei der XHP70.2 (3315lm @ 2,4A) hängen geblieben, da diese die mir damals einig bekannte war, die entsprechend viel Lumen hat, leider mit einer weit schlechteren Lumenausbeute, was mir natürlich schmerzen wegen der Akkulaufzeit machte.
Aber geschenkt! Ich probierte es, fand aber keinen Reflektor oder Linse. Deshalb probierte ich einfach mal den eigentlich für COBs spezifizierten Reflektor (Moderation: Link entfernt) und siehe da! Die Bündelung in der Mitte übertraf alles, was ich bisher mit den COBs erreichen konnte! 5800 lx auf 3,12m Entfernung (Dieser Mesabstand hat sich so ergeben. Ist die Entfernung von meiner Werkbank bis zur Wand :D) bzw. 193Lx/W bei 2,4A. Ansteuern musste ich die LED mit einem Noname Stepdown-Konstantstromwandler, da es von Meanwell nichts passendes gab. Aber da dieser Aufbau nicht gerade nen Schönheitswettbewerb gewinnen würde und die kreisrunde Fokussierung direkt vorm Fahrrad einfach auf der Straße zu hell ist, bin ich weiter am "forschen". Zudem ist die XHP70 so ineffizient, dass ich zusätzlich noch das Abblendlicht über den Controller und einen MosFET Schalter ausschalten muss, um Kapazität zu sparen ;) Aber mit diesem Aufbau schaffe ich es zZ etwa 200m entfernte Objekte aufzuhellen (auf dem Rad sitze ich natürlich genau hinter dem Strahler, weswegen der Strahl an sich natürlich das beleuchtete Objekt schnell überstrahlt). Damit war es dann gut vergleichbar mit KFZ LED Fernlicht. Ziel erreicht! :)
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Heller schaffen es z.Z. nur die Strahler von Lupine auf dem Markt hehe :) Und die kosten 500€+
Auf deren Internetseite bin ich in den Specs der Strahler auf andere weitere LED Typen aufmerksam geworden. Bsplw. die Cree XP-G3, die ihr sicher alle kennt :)

Aktuell bin ich gerade am Ausprobieren mit dieser LED. Ich hab sie als Einzelstar und auf Starplatine mit 4 LEDs drauf (gibt es bei LED-Tech.de). Leider passt die Linse für die 4er Platine nicht (Moderation: Link entfernt).
Aber diese LED zusammen mit der Optik Moderation: Link entfernt habe ich gestern schon 216lx / W erreicht, was Lust auf mehr macht. Zudem finde ich es charmant, das die Linse quadratisch ist, was sie gut mit weiteren Linsen anordnen lässt. Vielleicht kann ich so das Problem mit der Runden Fokussierung lösen! Aber soweit bin ich noch nicht... ;) Zum Beispiel wüsste ich aktuell noch nicht, wie ich die LEDs kühlen soll, wenn zB eine gerade nach vorne und die beiden daneben jeweilsetw. nach links und rechts strahlen sollen...


So! Mich würde einfach mal interessieren, was eure ersten Gedanken dazu so sind. Ganz frei raus. Welche LEDs haltet ihr evtl für besser geeignet?
Und weiterhin hätte ich dann Fragen wie z.B.: Kann ich die LEDs über das Datenblatt hinaus überstromen? Ich brauche ja Dauerfestigkeit. Die müssen auch mal 20min am Stück leuchten. Allerdings kommt mit da der Fahrtwind und die kalten Temperaturen im Winter helfend entgegen :) Bisher ist der Kühlkörper geschätzt max. 15 Grad warm geworden während der Fahrt. Wie kühlt ihr das beim Überstromen denn?
 
  • Danke
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angerdan

Flashaholic**
30 Dezember 2011
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Mich würde einfach mal interessieren, was eure ersten Gedanken dazu so sind. Ganz frei raus. Welche LEDs haltet ihr evtl für besser geeignet?
Rennräder fahren ja auf der Straße, wo mit Gegenverkehr zu rechnen ist.
Inwiefern hast du die Blendfreiheit deiner Scheinwerfer berücksichtigt und/oder umgesetzt?

Und kannst du die technischen Daten mal übersichtlich zusammenfassen (Alle Leistungswerte, Bauteile, Kosten...)?
Was für ein Scheinwerfer ist der kleinere der zwei?
Was hat dich zum Eigenbau motiviert anstelle einer fertigen Kauflösung?
 
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  • Danke
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Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
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Willkommen im TLF! Seh ich da Fahrradscheinwerfer-Basteleien? Ich setz mich mal! :thumbsup:


1. Die Mischung aus Abblendlicht und Fernlicht (FL) (ich fahre Landstraßen, auf denen natürlich nur zu ca. 15% der Gesamtfahrzeit das Fernlicht leuchtet) soll insgesamt 2,5 h leuchten
2. Das FL soll in etwa so hell wie das heutiger Autos sein
Autoscheinwerfer erzeugen ~ 2000-4000 Lumen. Bei einer LED-Effizienz von ~ 100 Lumen/Watt sind dafuer ~ 20-40 Watt LED-Leistung notwendig... sagen wir mal 25 Watt Gesamtleistung (inkl. Verluste in Leistungselektronik...). Dann ist die Energiequelle
https://www.amazon.de/XTPower®-XT-20000QC3-PA-Powerbank-inkl-Netzteil/dp/B07Q29BGNG
mit 73Wh schonmal vernünftig dimensioniert fuer ~ 2,5 Stunden Laufzeit.

Mit das Wichtigste ist aber das Lichtbild und das hängt ab von
  • Optik: beeinflusst Form und Helligkeitsverteilung
  • LEDs: beeinflusst Farbtemperatur und "Tint"
Vielleicht kannst du dir ja einfach einen Highsider FT-13 vorn drankommen (siehe Lichtbild). Ab Werk verbraucht der 20W, sprich das kommt Autoscheinwerfern schon recht nah. Als Bastler kannst du die LEDs austauschen und noch eine zweite Reihe fuers Fernlicht hinzuschalten. Ich selbst bastel gerade am DC Umbau eines BUMM Scheinwerfers (siehe hier). Die selbst entworfene Leistungselektronik kann man an beliebige LED-Konstellationen anschliessen und sie bringt bis zu 2.5 Ampere (9V LED-Gespann -> 22,5 Watt LED-Leistung). Die Platine ist auch deutlich kleiner als die der von dir verwendeten Maxwell. Und man kann Abblend- und Fernlicht beliebig mischen... halt auf den Einsatz als Scheinwerfer mit Fernlichtfunktion massgeschneidert.

... Welche LEDs haltet ihr evtl für besser geeignet? ...
Da du hier im TLF fragst: mach zwei LED-Reihen (eine Abblend- und eine Fernlichtreihe wie z.B. im Lupine SL AF). Jeweils aus sechs Nichia E17A und in 9V-Konstellation (3S2P).

... Kann ich die LEDs über das Datenblatt hinaus überstromen? Ich brauche ja Dauerfestigkeit. Die müssen auch mal 20min am Stück leuchten. ...
Jo kannst du... aber nur wenn du die LED-Temperatur auch im Griff hast (Sprichwort: PID-Regelung).

... Bisher ist der Kühlkörper geschätzt max. 15 Grad warm geworden während der Fahrt. ...
Das hört sich doch gut an!


... Rennräder fahren ja auf der Straße, wo mit Gegenverkehr zu rechnen ist.
Inwiefern hast du die Blendfreiheit deienr Scheinwerfer berücksichtigt oder gar umgesetzt? ...
Dieser Punkt ist enorm wichtig! Ausserdem kannst du mehr aus dem vorhandenen Licht herausholen, wenn du nicht einen Teil davon in den Himmel strahlst und stattdessen eine Hell-Dunkel-Grenze am Horizont hast (wie bei Autoscheinwerfern).
 
23 Dezember 2023
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Hi,
leider werden hier alle Links aus dem ersten Beitrag entfernt. Reiche ich gerne nach :)

Und zu der Blendfreiheit: Ich habe zwei Lichtquellen. Eine für den Straßenverkehr zugelassene von Busch und Müller und sobald kein Auto entgegen kommt, schalte ich meinen Eigenbaustrahler über DIP Schalter ein
Motivation ist einfach das Beschäftigen mit dem Thema LEDs. Das macht mir spaß. Geld sparen im Vergleich zu den einzigen ähnlich hellen Scheinwerfern, die man kaufen kann (Lupine) stand eher im Hintergrund. Der Aufbau von mir hat zusammen ca. 200€ gekostet. Zudem kann man nur im Eigenbau das System perfekt ins Rennrad integrieren. z.B. habe ich die Dipschalter ja unsichtbar unter dem Lenkerband platzieren können. Bei allen Systemen auf dem Markt hat man dann meist klobige Schalter irgendwo sichtbar am Rad.

Angaben zur ersten Version mit COB :

Ergebnis; 1790 Lux bei 3,12m (54 lx pro Watt) Entfernung im Spot bei 900mA (ca. 33W)
Anhang anzeigen 159938


Angaben zur zweiten Version mit XHP70.2:
  • XHP70.2 von Cree (verstehe die unterschiedlichen Lumen-Angaben im Datenblatt bei 5000K nicht. Vielleicht kann es mir jemand erklären? Ich hab das Teil bei Alibaba bestellt. Dort gabs leider keine genauen Angaben zum Produkt)
  • Reflektor: LEDIL Barbara Durchmesser 7cm
  • Treiber: Stepdown Wandler für Konstantstrom, eingestellt auf 2,3A
  • Powerbank 20Ah läuft auf 16,5V
  • MosFET Schalter zum ausschalten des Abblendlichts bei aktivem Fernlicht, gesteuert durch Arduino
  • Abblendlicht von Busch und müller

Ergebnis; 5800 lx auf 3,12m Entfernung im Spot bzw. 193Lx/W bei 2,4A
1703423474211.png
Unterer Strahler ist das Abblendlicht von Busch und Müller, der obere mein Eigenbau (was mir nicht gefällt ist der Refelktor nur auf den Haltering der LED gesteckt ist und das der Reflektor etwas zu klobig aussieht und das Licht der LED durch den Kunststoff durchscheint)

Und noch eine Beobachtung die ich bei bisher allen Reflektoren gemacht habe: Die verändern das kaltweiße Licht immer in wärmere Farbtemperaturen! Meine Vermutung ist, dass die reflektierende Beschichtung zu dünn ist und durchscheint. Kennt ihr das Phänomen auch?
 
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Buteo

Flashaholic***
25 März 2015
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Deswegen machte ich mich auf die Suche nach LEDs mit diesem Aufbau und bin bei der XHP70.2 (3315lm @ 2,4A) hängen geblieben, da diese die mir damals einig bekannte war, die entsprechend viel Lumen hat, leider mit einer weit schlechteren Lumenausbeute, was mir natürlich schmerzen wegen der Akkulaufzeit machte.
Zudem ist die XHP70 so ineffizient, dass ich zusätzlich noch das Abblendlicht über den Controller und einen MosFET Schalter ausschalten muss, um Kapazität zu sparen ;)
Die XHP70.2, 70.3 und 70.3 HI sind ineffektiv? :oops: (Ich habe jetzt die 70.3. und 70.3 HI mit dazugenommen, sie sind ja allesamt XHP70-Reihe und tun sich nicht viel).
Gegenüber einem COB mag das gut sein, aber generell sind das doch noch brandaktuelle LEDs, die gern und vien in Taschenlampen benutzt und verbaut werden.

Hi,
leider werden hier alle Links aus dem ersten Beitrag entfernt. Reiche ich gerne nach :)
Das Problem scheint zu sein, dass Du die verschachtelten Links benutzt hast.
Du musst die Links vor dem Posten aufs Minimale kürzen, so sehen es die Forenregeln vor.
Macht auch Sinn hinsichtlich unnötiger Speicherplatzverbrauch, etc. :)
 
23 Dezember 2023
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Autoscheinwerfer erzeugen ~ 2000-4000 Lumen. Bei einer LED-Effizienz v
Sorry wenn mein Beitrag teilweise sehr auf subjektiven Aussagen aufbaut. Ich steck noch nicht so tief in der theoretischen Materie und kenne mich dementsprechend noch nicht gut mit den Größen aus. Dass mein FL jetzt in etwa vergleichbar mit KFZ FL ist, ist natürlich nur meine rein subjektive Einschätzung :)
Ich selbst bastel gerade am DC Umbau eines BUMM Scheinwerfers (siehe hier)
Wow! Echt großen Respekt auf welchem Level du das machst! Da läuft einem das Wasser im Mund zusammen :)
 

SammysHP

Flashaholic**
6 Oktober 2019
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Celle
www.sammyshp.de
Bitte denke daran, dass du das Fahrrad mit einer selbst gebauten Beleuchtung in Deutschland nicht auf öffentlichen Straßen benutzen darfst. Dabei spielt es keine Rolle, ob es eingeschaltet ist oder nicht.
 
23 Dezember 2023
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Von den Regeln in DE hab ich genug. Wenn so etwas verantwortungsbewusst geschieht wen kümmerts? Ich habs ja nur an, wenn kein Mensch oder Auto geblendet wird. Ich hab nicht so viel deutschen vorauseilenden Gehorsam abbekommen :D

Die XHP70.2, 70.3 und 70.3 HI sind ineffektiv? :oops: (Ich habe jetzt die 70.3. und 70.3 HI mit dazugenommen, sie sind ja allesamt XHP70-Reihe und tun sich nicht viel).
Gegenüber einem COB mag das gut sein, aber generell sind das doch noch brandaktuelle LEDs, die gern und vien in Taschenlampen benutzt und verbaut werden.
Ja du hast sicher recht. Ich glaub ich war noch vom Anfang meines Experiments etwas von der reinen Ausbeute der COBs "verwöhnt". Was bringt das aber, wenn man sie dann nicht anständig fokussiert bekommt...

Jo kannst du... aber nur wenn du die LED-Temperatur auch im Griff hast (Sprichwort: PID-Regelung).
Aber auf welche Tjunction würdest du dann maximal regeln?

Da du hier im TLF fragst: mach zwei LED-Reihen (eine Abblend- und eine Fernlichtreihe wie z.B. im Lupine SL AF). Jeweils aus sechs Nichia E17A und in 9V-Konstellation (3S2P).
Mit welchem Reflektor?
 

Barracuda

Flashaholic*
9 August 2021
330
528
93
Aber auf welche Tjunction würdest du dann maximal regeln?
Besser auf etwas regeln, was du leicht messen kannst. Z.B. die Temperatur an der Oberflaeche der LED-Platine. Zwischen 40 und 60 Grad wuerd ich sagen.

Mit welchem Reflektor?
Einem beliebigen mit ordentlicher Hell-Dunkel-Grenze, kann auch eine Linse sein. Einzeln hab ich die noch nicht gefunden... du koenntest den hier ausprobieren. Motorradscheinwerfer sollten sich generell eignen.
 

angerdan

Flashaholic**
30 Dezember 2011
3.683
1.546
113
Autoscheinwerfer erzeugen ~ 2000-4000 Lumen.
Bei einer LED-Effizienz von ~ 100 Lumen/Watt sind dafuer ~ 20-40 Watt LED-Leistung notwendig...
D1s Xenonscheinwerfer liefern 2x 3200lm, H7 Halogenscheinwerfer 2x 1500lm.
Je nach Fahrzeugalter- und Modell wirken diese einzeln oder kombiniert sowie natürlich auf unterschiedliche Entfernungen und Abstrahlwinkel.
https://www.heise.de/preisvergleich/?cmp=3079852&cmp=2548504&active=0


Mit das Wichtigste ist aber das Lichtbild und das hängt ab von
  • Optik: beeinflusst Form und Helligkeitsverteilung
  • LEDs: beeinflusst Farbtemperatur und "Tint"
Die Optik (Reflektor/Linse) steuert die Lichtverteilung, Abstrahlwinkel und Beleuchtungsstärke. Ebenso die Lichtstärke und Leuchtdichte, also die potentielle Blendungsintensität.
Die LED und deren Bestromung entscheiden dann über Lichtstrom, Farbtemperatur, Langlebigkeit.
https://www.mtbr.com/attachments/raytrace-side-jpg.1157087/
https://supernova-lights.com/cdn/shop/files/M99_PRO-Fernlciht-Wald.png


Dieser Punkt ist enorm wichtig!
Ausserdem kannst du mehr aus dem vorhandenen Licht herausholen, wenn du nicht einen Teil davon in den Himmel strahlst und stattdessen eine Hell-Dunkel-Grenze am Horizont hast (wie bei Autoscheinwerfern).
Ja, mit einer dem Anwendungszweck angepassten Optik steigt die Effektivität deutlich.
https://www.mtb-news.de/forum/attachments/beam-20patterns-jpg.712310/
https://design-center.de/en/designstories-supernova-969.html
 

angerdan

Flashaholic**
30 Dezember 2011
3.683
1.546
113
Mit welchem Reflektor?
Du könntest auch einen defekten Scheinwerfer wie ein beliebiges Modell der Supernova M99 mit Gehäuse als Grundlage nehmen.
Muss dann nur gegen Feuchtigkeit abgedichet werden.

Der Reflektor besteht aus 99 Minispiegeln, welche CAD-berechnet sind (M99 MATRIX MIRROR).
eine LED Matrix, intelligent angesteuert und kombiniert mit einem hochkomplexen Facettenspiegel, der aus 99 einzeln berechneten Flächen besteht
https://supernova-lights.com/products/m99-pro-2-45-km-h