4-fach Cree MK-R

[Siam]

Wenn meine 4-fach MK-R komplett fertig ist werde ich hier mal die details posten. Da die Lampe bis auf den rückseitigen Deckel jedoch schon soweit ist und ich Heute zusammen mit den MTS-Leuchten zum Messen bei der Lichttechnik war wollte ich mal etwas anfüttern. Die Ergebnisse sind nämlich wirklich beeindruckend!

Zum Material:

4 x Cree MK-R in Warmweiß (2700K) auf Alu-Star, glaube G2 bin aber nicht sicher...
4 x Gaggione Mobdar extra narrow 35mm Optik

Alle 4 in Reihe (ca. 44-48V) an einer step-up-KSQ für 10-18V Eingangsspannung geeignet (4s LiFePO4 oder 3s-4s LiIo/LiPo). Maximal ca. 1,3A Ausgangsstrom.


Nun die Daten, LED-Leistung und aufgenommene Leistung in Klammern, Versorgungsspannung 15V bei den 5 Schaltstufen die ich einprogrammiert habe:

3,5W(4,5W): 510 lm

8,5W(9,8W): 1170 lm

19,2W(20,8W): 2330 lm

37,2W(40,0W): 3800 lm

62W(66W): 4980 lm


CCT: 2720K CRI: 84

Das habe ich so nicht erwartet. Das sind über 100 lm/W über alles bis zur halben Maximalleistung und immer noch 75 lm/W bei voller Leistung! Und das in Warmweiß noch halbwegs kompakt. Diese Werte habe ich so selbst mit HID nicht erreicht. Die noch auf Kupfer Star und es geht richtig los. Respekt an Cree!


Gruß
Thomas

 

[django013]

Hai Thomas,

irgendwie fehlt mir etwas Hintergrundwissen, um Deine Begeisterung zu teilen. Wenn ich mir die Werte von der Cree-Vergleichsseite anschaue, dann liegt - im gesamten zulässigen Einsatzbereich - die Effizienz einer XP-G2 über der der MK-R. Diese widerum liegt deutlich unter der Effizienz der XM-L2.

Wenn ich nicht irre, hattest Du doch schon eine 7fach mit XM-Ls geschnitzt. Die dürfte von der Effizienz deutlich über der MK-R liegen.

Was fehlt mir also? Was ist so besonders (gut?) an der MK-R?

Gruß Reinhard

 

[lorenz4510]

Was fehlt mir also? Was ist so besonders (gut?) an der MK-R?

ist der effizenteste chip von cree halt und der erste serienchip der 200Lumen bei nem watt Leistung geschaft hat.
http://www.cree.com/led-components-and-modules/products/xlamp/arrays-directional/xlamp-mkr
http://www.cree.com/LED-Components-and-Modules/Products/XLamp/Discrete-Directional/XLamp-XML2

mk-r: Up to 1769 lm @ 15 W, 85°C
xml2: Up to 1052 lm @ 10 W, 85°C

wenn das teil ned so abartige minimalvolt vorgabe hätte von 11V hätte der schon lange die XML in allen lampenarten abgelöst.

 

[ungeteertemasse]

Kreuz zwischen den Emittern

 

[django013]

Moin moin,

ist der effizenteste chip von cree halt ...

mich würde sehr interessieren, worauf Deine Behauptung basiert. Schaust Du Dir die offiziellen Zahlen von Cree an (ich habe die oben angehängt), dann bleibt da nicht mehr viel von Effizienz übrig.
... oder Du/Ihr versteht was anderes unter Effizienz als ich.
Für mich ist es immer noch Lumen pro Watt und da ist die MK-R das Schlusslicht der 3 genannten Emitter.
... oder ich kann nicht lesen - wäre ja auch möglich.

Gruß Reinhard

 

[kadikater]

cutter hat die mkr auf kupfer...

http://www.cutter.com.au/products.php?cat=Cree+MK-R

grüße

karsten

 

[Siam]

Hai Thomas,

irgendwie fehlt mir etwas Hintergrundwissen, um Deine Begeisterung zu teilen. ...

Gruß Reinhard

Schon. Aber es wird geholfen:

Mich interessieren nicht die Datenblattwerte sondern was aus der fertigen Lampe rauskommt. Und da ist diese Funzel einfach besser als alles am Markt obwohl ich mit warmweißen LEDs arbeite die rund 10-20% ineffizienter sind als kaltweiße Kollegen. Ich habe schon allerlei gemessen, die XM-L2 ist in der Tat extrem gut, aber die MK-R hat eben nochmals eine höhere Leistungsdichte. Kompakte und dennoch eng bündelnde Lampen sind aber nicht möglich, geht ja kaum mit der XM-L. Bei der MK-R sind die 35mm der Mobdar schon Minimum...

Zum Kupfer-Star: Wird eventuell demnächst auch bei LED-Tech im Angebot sein. Habe das angeregt...

Gruß
Thomas

 

[coddatec]

Moin moin,

mich würde sehr interessieren, worauf Deine Behauptung basiert. Schaust Du Dir die offiziellen Zahlen von Cree an (ich habe die oben angehängt), dann bleibt da nicht mehr viel von Effizienz übrig.
... oder Du/Ihr versteht was anderes unter Effizienz als ich.
Für mich ist es immer noch Lumen pro Watt und da ist die MK-R das Schlusslicht der 3 genannten Emitter.
... oder ich kann nicht lesen - wäre ja auch möglich.

Gruß Reinhard

Bei gleichen Bedingungen stimmen Deine Behauptungen nicht, was auch Deine angehängte Tabelle aussagt.

Fall1: Effizienz bei geforderter Lichtausbeute(z.B. 400lm):
XPG2: 112lm/W
XML2: 142lm/W
MKR: 150lm/W

Fall2: Effizienz bei gegebener Leistung (4W):
XPG2: 108lm/W
XML2: 130lm/W
MKR: 144lm/W


... und Da schneidet die MKR immer besser ab, als die anderen beiden LEDs

 

[django013]

@coddatec
So wie es aussieht, hast Du mein Problem erkannt.
Danke Dir für den Nasenstubser

Tabelle lesen will auch gelernt sein ...

Der erste Fall (geforderte Lichtausbeute) interessiert mich nicht wirklich, aber der zweite sehr wohl.
Ich habe bloß immer die Werte in einer Zeile verglichen - und das heißt ja nur bei gleichem Strom - und wen interessiert schon der Strom :O

Danke! Jetzt bin ich wieder bei Euch und kann die Begeisterung auch nachvollziehen

Gruß Reinhard

 

[zanderschnapper]

Hallo Thomas,
Klingt ja wieder einmal recht vielversprechend
Lass uns nicht all zu lange warten, ja?

 

[lorenz4510]

Und da ist diese Funzel einfach besser als alles am Markt obwohl ich mit warmweißen LEDs arbeite die rund 10-20% ineffizienter sind als kaltweiße Kollegen.

jo und das traurige wie immer sowas wird's vermutlich nie zu kaufen geben, der chip wird sich aufgrund der spannungsanforderung nie durchsetzten im Verbrauchermarkt und andererseits wird fast ausschließlich nur kaltweißer dünpfiff den leuten von den ganzen möchtegernmarken untergejubelt.

grosse gz von mir zu dem sicher genialen teil.
bin auf jeden fall neidisch da ich an sowas traumhaftes nie rankomme.

könntest irgendwann in Zukunft wenn mal zeit dafür ist in nem wald oder so nen beamshot davon machen wie die lichtfarbe so rüberkommt?

 

[zanderschnapper]

jo und das traurige wie immer sowas wird's vermutlich nie zu kaufen geben, der chip wird sich aufgrund der spannungsanforderung nie durchsetzten im Verbrauchermarkt und andererseits wird fast ausschließlich nur kaltweißer dünpfiff den leuten von den ganzen möchtegernmarken untergejubelt.

grosse gz von mir zu dem sicher genialen teil.
bin auf jeden fall neidisch da ich an sowas traumhaftes nie rankomme.

könntest irgendwann in Zukunft wenn mal zeit dafür ist in nem wald oder so nen beamshot davon machen wie die lichtfarbe so rüberkommt?

Wird bestimmt kommen

 

[lorenz4510]

Wird bestimmt kommen

wenn jemand sowas für mich basteln würde sicher.

 

[Siam]

So, die 4-fach ist nun fertig. Das ist meine erste Lampe bei der alles außer dem Akku integriert ist. Spule und Leistungshalbleiter (wobei sich nur die Spule signifikant erwärmt) sind an die Rückseitige Platte thermisch mittels Silikonwärmeleitfolie gekoppelt.

Klar ist die Funzel nicht in puncto Gewicht oder Größe optimiert, das Ganze ist als reiner Versuchsprototyp zu sehen um mal zu testen was mit der MKR so geht. Ausleuchtungsbilder will ich dann -falls es nicht schifft- nächstes Wochenende machen, zusammen mit der MTS und ein, zwei anderen Lampen.

Gruß
Thomas







Am Display zu sehen: Oben links die Akkuspannung, rechts die Leistungsstufe, unten links die LED-Leistung rechts die Temperatur über die Vorwärtsspannung gemessen (wohl etwa +-5 °C, Messung ab 25°C aufwärts)

 

[django013]

Whow - wie war das: nicht kleckern sondern klotzen?
Eine MK-R wäre ja langweilig ...

Also ich finde das schon richtig fett für einen Prototypen! Tolle Fräsarbeit.
Sind die Emitter alle in einer Ebene angeordnet, oder hast Du die Beleuchtungsachsen gespreizt?

Kannst Du nem Dummen mal erklären, was das Silikon bei der Schaltung bringt?
... und könntest Du vielleicht noch etws mehr über die Schaltung erzählen?

Gruß Reinhard

 

[Siam]

Da das ganze spottig sein soll ist alles in einer Ebene. Da ist kein Silikon, nur Heißkleber um alles etwas zu fixieren.

Die Schaltung ist ein simpler step-up-Regler mit TL494, IXDD414 als Gatetreiber, STP55NF06FP und STPS10L60CFP. Arbeitsfrequenz etwa 150 kHz und Induktivität 22uH/8A. Ein Atmega16 (sitzt unter dem Display) steuert das Ganze, die Zuschaltung des Steuerzweiges erfolgt per photo-mos-Relais.

Platine etwa 50x50mm², Tiefe etwa 13mm.

Gruß
Thomas

 

[Smutjes]

Sieht doch sehr gut aus. Finde das Display super.

Hast du an den Optiken die überstehende Nase entfernt oder ist die bündig und das sieht immer auf den Bildern so aus?

 

[kadikater]

sieht klasse aus! hast du schon überlegt ein tochdisplay zu nehmen?
dann würde der taster entfallen..

auf die ausleuchtung bin ich schon mal gespannt....

grüße

karsten

 

[django013]

Hai Thomas,

danke für die Nennung der Bauteile. Der Gatetreiber scheint ja ein richtig heißes Eisen zu sein (ziemlich unterfordert in der Leuchte?!?).

Da ich elektronisch eher ein blutiger Anfänger bin, reichen mir Deine Informationen leider noch nicht aus, um die Schaltung nachvollziehen zu können.
Bislang kenne ich es nur so, dass Stepup und KSQ getrennte Themen sind, die auch einen getrennten Aufbau/Steuerungs-IC erfordern würden.
Hier sieht es so aus, als hättest Du beides in einem umsetzen können.
Dann habe ich die Datenblätter bislang so verstanden, dass man eine evtl. Stromregelung - sofern variabel - über einen externen Widerstand einstellt.

Könntest Du mir erklären, wie man so einen Widerstand per uC verändern, bzw. zwischen unterschiedlichen Werten umschalten kann?
Wobei - ein Widerstandsgrab ist mir bekannt - denke aber, dass Du einen anderen Weg gegangen bist.

Ich weiß ja, dass Du Deine Schaltungen ohne Schaltplan umsetzt, aber mir fällt es leichter, einen Schaltplan zu verstehen, insbesondere wenn das DB wie beim TL494 nicht wirklich ergiebig ist.

Gruß Reinhard

 

[Siam]

Der TL494 ist ein extrem universeller PWM-controller mit dem man so ziemlich jede Topologie realisieren kann. Der hat zwei Komparatoren (einen nutze ich fix für die Spannungsbegrenzung auf 55V, den anderen zur Stromregelung. Da beide bis 0V hinunter arbeiten (gut, so 50 mV Offset gönne ich dem Stromregeleingang) kann ich einfach einen Sollwert für den Strom als Spannungswert vorgeben. Und das macht der uC durch einen der PWM-Ausgänge mit Tiefpass. Die Strommessung erfolgt über einen 50mOhm-Shunt und MCP6001 (rail-to-rail opamp).

Der Gatetreiber is schon recht dick, aber dadurch habe ich in den Halbleitern fast keine Verluste, einzig die Spule wird recht heiß.

Gruß
Thomas

 

[Siam]

sieht klasse aus! hast du schon überlegt ein tochdisplay zu nehmen?
dann würde der taster entfallen..

auf die ausleuchtung bin ich schon mal gespannt....

grüße

karsten

Besten Dank. Meine 12-fach Oslon habe ich auch mal (mit Heißkleber-KSQ) fertiggestellt. Primär um die Ausleuchtung zu testen, die Oslon ist schon recht ineffizient. Wird so eine "gebaut-getestet-weggelegt"-Lampe.

Gruß
Thomas

P.S.: Das Schlimme ist ja das die "Universallampe" am Norwid so geil ist das eigentlich jede andere Lampe überflüssig ist. Aber trotzdem will man ja testen...

 

[Siam]

Dann schmeiss ich das noch hier rein:

12-fach Osram Oslon (auch warmweiß) mit step-up-KSQ analog zur MK-R jedoch schwächer ausgelegt und mit primitiven Attiny85 ohne Temperaturüberwachung.
Leistungsstufen sind 4W/10W/20W/30W kurzzeitig


Und ein kleines Spielzeug noch dazu, nämlich ein kleines Leistungsmessgerät (läuft von 6V-20V bei max. 10A, Messung über 1mOhm Shunt auf der positiven Seite via INA139. Eigenverbrauch ca. 10 mA, Display unbeleuchtet. Zeigt Spannung und abwechselnd Strom bzw. Leistung an.












Gruß
Thomas

 

[django013]

Danke Thomas für die Nachhilfe!

Schätze ich habe es noch nicht ganz geschnallt.
Das mit den 2 Komparatoren ist klar - nur was mir noch Kopfzerbrechen bereitet - beide Komparatoren sind zusammen geschaltet mit dem Feedback-Pin und das Ergebnis aus allen 3 Werten bestimmt dann die Ausgänge.
Die hängen jedoch immer zusammen. Richtig?
Du könntest also auch Strom und Spannung mit dem mega messen und nur den Feedback-Pin beschalten. Sollte auf's gleiche rauskommen. Vielleicht nicht ganz von der Antwortzeit ...
Wenn das stimmt, dann bräuchtest Du für den fetten Gatetreiber nur eine Ausgangsstufe (oder eben die Push-pull-Variante).
Hast Du die beiden fetten Dioden dann auch parallel geschaltet, zu einer funktionalen Einheit?

Also wenn ich es richtig sehe, hast Du als Eingänge vom TL494 eine Spannungsreferenz (vom Akku?), den Spannungsteiler der LED-Spannung, den Ausgang vom MCP6001 und das gefilterte PWM-Signal vom uC (Feedback unbeschaltet?).
Der Ausgang vom TL494 geht zum Gatetreiber an welchem der STP55NF06FP hängt.

Soweit richtig?

Was bleibt dann noch per Photomos-Relais zu schalten?

Gruß Reinhard

 

[Siam]

Der 494 mit Beschaltung arbeitet völlig autark als komplett analoger Hochsetzsteller. Der FB-Pin ist zur Kompensation, 1k/100n gegen den Stromkomparator tun es. Der jeweils höchste Wert wird geregelt, nur dass ich eben den Stromsollwert mit dem uC vorgebe. Ich würde dringend davon abraten ohne Erfahrung mit solchen Schaltungen anzufangen, das Endet meist mit kokeliger Leistungselektronik. Nimm lieber einfachere Regler wo es komplette app-sheets gibt...

Gruß
Thomas

 

[django013]

Keine Sorge! Ich backe kleinere Brötchen

Habe auch schon einiges verkokelt, sodass ich inzwischen nix mehr baue, was ich nicht auch verstanden habe.
Ich habe einige Beispielschaltungen mit dem TL494, allerdings noch keine wirklich verstanden. Außerdem sind die richtig komplex.

Deine Schaltung hat sich - für mich - tricky angehört. Zudem ist sie recht klein, sodass ich gerne dazu gelernt hätte (ich war so vermessen anzunehmen, dass ich es kapieren könnte :O ). Trotzdem Danke!

Gruß Reinhard