KSQ für 16 LEDs

Registriert
2. Mai 2005
Reaktionspunkte
10
Ort
Wirsberg
Also, mein neues Projekt wird doch etwas größer, als ursprünglich geplant. Wie schon oben geschrieben werde ich eine Bikelampe mit 16 LEDs (Luxeon Rebel) bauen. Ich möchte hier keine Diskussion über Sinn oder Unsinn von so vielen LEDs lostreten! Auch das Problem Wärmeabfuhr, Optik usw. steht nicht zur Diskussion.

Mir geht es hier nur um die Elektronik, die verwendet werden soll. Der Akkupack ist noch nicht vorhanden / gebaut und kann dementsprechend variiert werden.
Die Elektronik sollte folgende Möglichkeiten bieten:
  • 3-stufiger Dimmer (350/700/1000mA)
  • Dimmstufen u. Ein/Ausschalten über einen Taster
So, nun aber zum eigentlichen Problem - lt. Datenblatt der Rebel, benötige ich eine Spannung von 2,55 bis 3,99V pro LED. Wenn man mal vom Maximum ausgeht, bin ich bei 64V (wenn alle LEDs in Reihe geschaltet werden) :eek: . Nachteil der Reihenschaltung: wenn eine LED ausfällt, fällt ggf. die komplette Lampe aus. Deshalb hätte ich 2 oder 4 KSQ für je 4/8 LEDs eingesetzt (in Hinsicht auf Akku + KSQ ehr 4x KSQ). Nur bräuchte ich dazu dann einen PWM-Dimmer, der die 2/4 KSQs ansteuern kann. Denn 4 KSQ parallel an einer PWM zu steuern kann ich mir nicht vorstellen, dass sowas funktioniert. Hat vielleicht schon mal jemand eine 4-kanal PWM gesehen (egal ob Fertigbauteil, oder Schaltplan... die letzte Platine hab ich zwar vor über 10 Jahren geätzt, aber das krieg ich schon auch wieder hin...). Schön wäre natürlich noch, wenn das ganze selbst programmierbar wäre (z.B. bein kleinster Stufe laufen nur 4 LEDs mit 350mA, nächste Stufe sind dann alle LEDs mit 350mA, dann alle mit 700mA und ggf. noch alle mit 1000mA... und wenn sich dann in der kleinsten Stufe die 4-er Paare auch noch abwechseln würden wäre das toll ;) ).

Ich erwarte hier von niemandem eine Fertige Lösung (auch wenn das schön wäre :D ), bin aber für jeden sinnvollen Vorschlag, der zu einer vernünftigen Lösung führt dankbar.

Schöne Grüße

Stefan

Edit (noch was vergessen):
Von der Verwendung eines mechanischen (mehrpoligen) Schalter, der mir die Brücken auf den KSQs schaltet möchte ich absehen ;) !
 
ja 5 Led an einem Maxflex
Schalter mit dreifach ein/aus zum unter Strom setzen
Taster mit dreimal Tast zum Schalten zwischen den Levels

PS: der mechanische Schalter hätte den Vorteil keinen Strom zu verbrauchen, jegliche elektrische Regelung macht das aber
 
ja 5 Led an einem Maxflex
Schalter mit dreifach ein/aus zum unter Strom setzen
Taster mit dreimal Tast zum Schalten zwischen den Levels

PS: der mechanische Schalter hätte den Vorteil keinen Strom zu verbrauchen, jegliche elektrische Regelung macht das aber

Dann bleibt mir eigentlich nur 4 LEDs an einem Maxflex, denn ich brauche für das vorgesehene Layout 16LEDs (mit 5 St. / Maxflex geht das nicht ganz auf ;) ).

Das mit dem Schalter / Taster lasse ich mir noch mal durch den Kopf gehen... (dass die Elektronik auch Strom braucht, ist mir klar).

Stefan
 
Willst du jede der 16leds einzeln schalten können?

... wenn ja, dürfte das glaub ich ein paar problemchen geben, denn wenn du z.b an einem maxflex mit 4leds nun drei abschaltetn willst, liegt trotzdem noch spannung für 4leds an, die muss dann im maxflex "verheizt" werden, das ist etwas viel.
die ksq von led-tech kann ca 5v spannungsüberschuss ausgleichen, allerdings kann die nicht dimmen. vielleicht werden für dein plan dann sogar 8 maxflex nötig,wobei dann je 2leds an einem maxflex hängen. einmal 3.7volt wird der ja bestimmt verheizen können.

... wenn nicht, dann ignorier den text davor :)



PS: hast du vor ein 4x4-array zu basteln, bei dem du dann die leds einzeln steuern kannst?
 
Willst du jede der 16leds einzeln schalten können?
Nein, ich will ja nicht übertreiben :lol:

Prinzipiell sollen alle LEDs gleichzeitig bei gleichem Strom laufen (also 16x350mA, 16x700mA und ggf. 16x1A). Da bei 16x350mA bereits eine Leistung von ca. 16W + Verluste zusammenkommt, wäre es nicht schlecht, wenn man einen Sparmodus hat, bei dem nur 4 LEDs leuchten (also ca. 4W) um den Berg hoch zu kurbeln... Das mit dem Abwechseln (dass bei jedem mal Sparmodus einschalten 4 andere LEDs leuchten) wäre nur eine Spielerei.

Gruß

Stefan
 
aso jetzt versteh ich das. da wäre das mit dem wechseln wirklich spielerei, denn das verfehlt den einsatzzweck.
( lustig wäre ja wenn das wechseln mit der trittfrequenz gekoppelt ist, so spornste dich berg auf selber an weils schneller wechseln soll *gg* )

also mit 4leds willst du bergauf fahren und mit 16 berg ab. dann würd ich 4 4er-kreise basteln. wenn du die dann mit verschiedenen optiken bestückst bekommt man ja ein schönes leuchtbild, fernlicht, standlicht, nahbereich usw.

da kommt mir wieder die idee der modularen lichteinheit, jeweils eine led in einem gehäuse und mehrere optionen für reflektoren. die hehäuse werden dann einfach aneinander gesteckt an anfang bleiben plus und minus für dei zuleitung und am ende der kette werden die kontakte gebrückt. je nach led wird der akku zusammengebastelt. allerdings müsste man dann wriklich eine ksq entwickeln die 10leds in reihe schafft, oder man hat halt maximal ne kette von 5 leds.

back to topic:

dein akku? wie groß soll der werden? willst du mit step up arbeiten? bei 16leds brauchst du schon was anständiges.
 
aso jetzt versteh ich das. da wäre das mit dem wechseln wirklich spielerei, denn das verfehlt den einsatzzweck...
Das wäre nur zum "gleichmäßigen Abnutzen" der LEDs gedacht gewesen...
also mit 4leds willst du bergauf fahren und mit 16 berg ab. dann würd ich 4 4er-kreise basteln. wenn du die dann mit verschiedenen optiken bestückst bekommt man ja ein schönes leuchtbild, fernlicht, standlicht, nahbereich usw.
Wegen der Optik hab ich schon was im Kopf,... Details werden aber erst später verraten ;)
...dein akku? wie groß soll der werden? willst du mit step up arbeiten? bei 16leds brauchst du schon was anständiges.
Naja, prizipiell tendiere ich ehr zum "step down", da ich denke, dass da der Wirkungsgrad höher ist, als beim "step up"... kann mich aber auch irren. Allerdings bräuchte ich für einen step down ca. 16V...
Welche Art von Akku ich verwenden werden weiß ich auch noch nicht,... muss mich erst mal durch die ganzen Akku-Threads wühlen, um sämtliche Vor- und Nachteile der Akkus abzuwägen...
Ich denke mal, dass folgende in Frage kommen dürften: LI-ION, LI-PO, NIMH, ???
Bin beim Suchen auf folgendes gestoßen: http://www.newtecs.de/lifeeinzelzellen_a_35_115.html
Allerdings sind die Abmessungen nicht sonderlich klein :( da kommt man bei 12V auf 10x10x10cm...(Allerdings hab ich mir die Abmessungen von anderen auch noch nicht angesehen). Außerdem habe ich noch keine Angaben zum Gewicht und zur Kälteempfindlichkeit gefunden.

Gruß

Stefan
 
der einfachste akku der mir jetzt einfällt wäre ein 12-zelliger nimh-akku. bei reichelt gibts von sanyo gute zellen mit lötfahne und in verschiedenen kapazitäten

z.b. der hier wäre sicherlich schon notwendig.

mein letzter akkupack bestand aus 12 zellen (á 4000mAh, also der etwas kleinere). geladen hab ich in 2mal 6 zellen, weil der conrad-lader nur 4-8 zellen laden kann.
war mit dem akku immer sehr zufrieden, doof das er mir geklaut wurde.
mein nächster hat 8 zellen und ist für zwei crees + KSQ. so sollte der akku ziemlich lange (also fast 4h) den strom von 1 ampere bei 8,4V (3,7+3,7+1) Spannung schaffen. die KSQ die ich benutzen will kann laut datenblatt bis zu 5V differenz "verheizen".

bei lithium-ionen kann ich dir leider net weiterhelfen, da hab ich mich bisher nicht rangetraut. ich seh auch ehrlich gesagt für meine zwecke keine nennenswerten vorteile. aber bei dir fließen ja bei 4 parallelen ksq's dann 4ampere, da brauchts schon einen belastbaren akku. so wie die personen ihnen verwenden, die mit halogen oder hid rumfahren. von daher würd ich dir auch zu einem lithium-ionen-akku raten. die nötigen freds dazu haste ja bestimmt schon gefunden.

bin echt gespannt was bei deinem projekt am ende rauskommt, denn 16leds machen nicht wenig licht ;)
 
der einfachste akku der mir jetzt einfällt wäre ein 12-zelliger nimh-akku...
Momentan tendiere ich auch zu nimh... so ab 5-6Ah.

... aber bei dir fließen ja bei 4 parallelen ksq's dann 4ampere, da brauchts schon einen belastbaren akku...
bin echt gespannt was bei deinem projekt am ende rauskommt, denn 16leds machen nicht wenig licht ;)
Ja, ich bin da auch gespannt... denn primär wollte ich die Rebels nur mit 350mA betreiben (da da der Wirkungsgrad mit ca. 100lm/W recht hoch ist). Somit käme ich bei 4x350mA auf 1600lm(ohne Verluste). Ggf. werde ich die LEDs dann mit max. 4x700mA betreiben, da haben sie dann noch typ. (was für mich gleichbedeutend mit durchschnittlich sein sollte) 180lm. Somit käme ich dann auf ca. 2880lm ... man bin ich darauf gespannt :D .

Momentan entwickle ich noch an der Opti/Reflektor, da ich auf dem Markt nichts gefunden habe, was mir zusagt, wird das ganze eine Eigenentwicklung.

Gruß

Stefan
 
achso jetzt versteh ich die anzahl an leds, du arbeitest auf einen möglichst hohen wirkungsgrad hin.
diese sanyo-zelle gibts auch in 13000mAh :lol:
aber ich würd dir dann doch eher zu 700mA raten, da brauchst du keine große kühlung und die effizienz ist auch noch gut.

mit reflektoren bastel ich auch rum, aber 16stk von denen würden den platz an einem normalen lenker sprengen.

bei den vielen leds würde ich zu schmalen abstrahlwinkel tendieren und dann verschiedene ausrichtungen auf horizontaler und vertikaler ebene. so sieht dein plan bestimmt aus, oder?
 
Wirkungsgrad und Papierwerte sind ja schön, ...
aus der Praxis kann ich Dir meinen ganz subjektiven Eindruck mitgeben, dass das Dreifachlicht an der Stadtschlampe (Cree P3 led mit den originalen Cree Optiken) bei den ~ 650 mA das Dynos wirkt wie ausgeschaltet, sobald die kleine Taschenlampe mit einer Cree P4 mit 1 A läuft (kleine schwarze ganz rechts).

Ich denke nicht, dass sich das nur wegen der Unterschiede Reflektor / Optiken erklären lässt. Von den Papierwerten her dürfte die Einzelled keine Chance haben, es ist aber genau andersrum.

Imho wird das unnötig groß & schwer ohne echten Vorteil, aber das war ja von Anfang an egal
(PS: die getippten Lichtwerte werden bei "nur" 700 mA nicht erreicht werden)
 

Anhänge

  • Bikelampe TriCreeP4_04.jpg
    Bikelampe TriCreeP4_04.jpg
    59,8 KB · Aufrufe: 94
  • Beamshots 10.jpg
    Beamshots 10.jpg
    58,4 KB · Aufrufe: 94
@silberfische

gibts schon was neues?
Naja, leider nicht viel,...
Momentan bin ich beruflich ziemlich eingespannt und bin diese Woche überhaupt nicht dazu gekommen, mich um das Thema Optik zu kümmern (erst wenn die nahezu fertig ist, werde ich mit den anderen Teilen weiter machen). Aber da man sich ja über alle Teile Gedanken machen muss, hab ich mich "zur Abwechslung" etwas mit der Elektronik beschäftigt.
Dabei bin ich über was Interessantes gestolpert:
http://www.zetex.com/3.0/3-3-2b.asp?rid=118
Der ZXLD1360 soll bis zu 8 LED treiben können (allerdings meiner Meinung nach im Akkubetrieb nicht unbedingt für 8 LEDs geeignet). Der ZXLD1362 wäre da ganz nett, aber leider gibt es den noch nicht :( .


Wirkungsgrad und Papierwerte sind ja schön, ...
aus der Praxis kann ich Dir meinen ganz subjektiven Eindruck mitgeben, dass das Dreifachlicht an der Stadtschlampe (Cree P3 led mit den originalen Cree Optiken) bei den ~ 650 mA das Dynos wirkt wie ausgeschaltet, sobald die kleine Taschenlampe mit einer Cree P4 mit 1 A läuft (kleine schwarze ganz rechts).

Ich denke nicht, dass sich das nur wegen der Unterschiede Reflektor / Optiken erklären lässt. Von den Papierwerten her dürfte die Einzelled keine Chance haben, es ist aber genau andersrum.
Mit den Papierwerten hast du schon recht. Allerdings sind die Luxeons bei 350mA mit min. 100lm angegeben. Was ja dann auch schon 1600lm wären. Auf der anderen Seite gehts mir nicht (unbedingt :D ) darum, irgend einen Lumenwert raus zu bekommen. Hell wirds bestimmt werden.
Zu deiner Lampe am Dynamo... bringt der Dynamo 650mA oder fließen in die LEDs 650mA? Außerdem glaube ich schon, dass der Reflektor mehr Licht nach vorne bringt, als eine Linse.
Aber ich werde das noch testen, was mir heller erscheint - weniger LEDs @ 1A oder mehr LEDs @700mA/350mA.

Imho wird das unnötig groß & schwer ohne echten Vorteil, aber das war ja von Anfang an egal
(PS: die getippten Lichtwerte werden bei "nur" 700 mA nicht erreicht werden)
Naja, groß ist relativ und schwer soll zumindest der Lampenkopf nicht werden. Allerdings muss der Akku dann schon etwas leisten, wenn man von max 16 x 1A x ca. 3,5V ausgeht, bin ich bei 56W. Vielleicht sollte ich hier weiter schreiben: http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?t=300808 . Aber Siam hat ja ein 50xP4-Array gefordert und das ist mir dann doch zu heftig ;) (bei grob geschätzten 175W @1A).
Wenn die getippten Lichtwerte nicht erreicht werden, ist das nicht so schlimm, denn wenn es so wäre ... dann wäre die Lampe ja doppelt so "hell", wie ein Hersteller für seine Top-LED-Lampe angibt :lol:

Aber bitte jetzt keine Diskussion über "Selbstbau oder Kauf"! Ich baue die Lampe nicht um zu sparen, sondern weil es Spaß macht!

Gruß

Stefan
 
nönö, wie getippt: Du wolltest das von Anfang an so, und jeder hat auch andere Vorstellungen.
Bin nur gespannt wie das dann endgültig aussieht..., wieviel Platz am Lenker noch bleibt, ... und so eben
(ein mit Hand gezeichnetes "Gedankenmodell" hast Du vielleicht?)
 
Wieso nicht alle 16 in reihe, ein Stromgeregelter DC/DC (Gegentaktwandler mit Trafo) mit etwa 100V Leerlauf bei 14V Eingeng? Ist vom Wirkungsgrad sehr gut und dimmung ist sehr einfach zu implementieren. Sollte von 9 bis 18V Eingangsspannung gehen.
Da ich an Lampenprojekten sowieso immer interesse habe, würde ich mich zur not mal um eine Schaltung kümmern... Dafür will ich aber auch mal das Ergebnis in Live sehen!:D

Gruß
Thomas
 
...Bin nur gespannt wie das dann endgültig aussieht..., wieviel Platz am Lenker noch bleibt, ... und so eben
(ein mit Hand gezeichnetes "Gedankenmodell" hast Du vielleicht?)
Momentan hab ich den Aufbau im Kopf und teilweise auf Papier. Es hängt nur alles vom Reflektor ab und ich habe das Programm zu Berechnung noch nicht ganz fertig (aber da mach ich mich jetzt gleich drüber). Sobald das fertig programmiert ist, weiß ich auch, ob das alles so funktioniert, wie ich mir das vorstelle.

Wieso nicht alle 16 in reihe...
Naja, ich hab etwas Bedenken, wenn eine LED ausfällt, stehst du unter Umständen im Dunkeln... wobei ich auch schon öfters gelesen habe, dass bei defekter LED der Strom weiter geflossen ist, aber kein Licht mehr raus kam (was ja dann nicht soo schlimm wäre).

... ein Stromgeregelter DC/DC (Gegentaktwandler mit Trafo) mit etwa 100V Leerlauf bei 14V Eingeng? Ist vom Wirkungsgrad sehr gut und dimmung ist sehr einfach zu implementieren. Sollte von 9 bis 18V Eingangsspannung gehen...
und was hältst du von einem Akkupack mit ca. 60-70V?

...Da ich an Lampenprojekten sowieso immer interesse habe, würde ich mich zur not mal um eine Schaltung kümmern... Dafür will ich aber auch mal das Ergebnis in Live sehen!:D
Da würde ich ggf. mal auf dich zurückkommen ;) . Denn das Thema Elektronik hat bei mir ein paar Jahre Pause gemacht... Löten, Ätzen usw. ist kein Problem, aber für das Design der Schaltung müsste ich mir erst wieder einiges anlesen.

Gruß
Stefan
 
Zum Akkupack mit 60V: viel zu viele Zellen in reihe! Einzelüberwachung quasi unmöglich, von daher Gefahr viel zu groß, daß es mal Probleme mit "Auseinanderlaufen" der Zellen gibt. Beim Parallelschalten mitteln sich die einzelnen Zellentoleranzen, bei seriellen Einzelzellen hast Du bestimmt ein paar Ausreißer. Da bestimmt die schwächste Einzelzelle. Würde ich wirklich vergessen.
Wenn eine der LEDs ausfällt (wieso überhaupt????) fließt der Strom bei der treibenden Spannung weiter!
Das wäre wirklich ein interessantes Projekt! Ich lege mal eine DC/DC_lösung für 16 LEDs mit 0...1,2A aus. Mit Reserve an Spannung für 20:D .

Gruß
Thomas
 
...Das wäre wirklich ein interessantes Projekt! Ich lege mal eine DC/DC_lösung für 16 LEDs mit 0...1,2A aus. Mit Reserve an Spannung für 20:D .

Gruß
Thomas
Na das ist aber schön :) , da muss ich mir dann schon keine Gedanken um die Elektronik machen. Ich will ja keine Ansprüche stellen, aber ich würde ggf. die Elektronik teilen. Ein Teil zum Spannung heraufsetzen (diesen würde ich unter Umständen in den Akkupack integrieren) und der andere Teil darf sich um die Stromregelung kümmern (den würde ich in den Lampenkopf packen). Was sagst du dazu?

Gruß Stefan
 
Kann man auch machen, ist nur wenig aufwändiger, jedoch muß immer vor der ersten Elektronik an/aus-geschaltet werden, da diese schließlich auch im Leerlauf etwas Strom verbraucht (ich schätze der DC/DC zieht auch ohne last so 50mA). Da kann ich für die Stromregelung vielleicht sogar einen integrierten step-down nehmen.

Mal sehen...
Gruß
Thomas
 
Also Leut,

bevor ihr alle Akku-Energie in Schaltregler verpulvert und euch noch überlegt, ob das mit einem Weidezaun-Trafo noch besser geht, hier meine praxiserprobte Lösung:

an einen 14,4V-Li-Akku passen vier LEDs über einen Low-drop-Linear-Regler. Vier davon parallel, und ihr habt eure 16 LEDs versorgt.

Gesteuert wird das ganze über einen Ein-Tasten-Dimmer, der entweder alle vier Regler gemeinsam steuert, z. B. Aus - halber Strom - voller Strom oder für jeden Regler einzeln.

Gruß

Jürgen
 
@ Thomas: Oje, an den Stromverbrauch hab ich gestern überhaupt nicht gedacht (... wie konnte sowas nur passieren :rolleyes: ). Am Akkupack schalten ist ja auch nicht wirklich elegant. Ich würde sagen, ich lass mich mal überraschen, was du draus machst ;) .

@all: Meine Software zum simulieren des Reflektors ist noch nicht fertig, aber ich hab gestern das ganze mal auf Papier konstruiert. Für einen ersten Versuch ist die Form glaub ich OK. Dabei hat der Reflektor (ein Reflektor für die 16Rebels) einen Durchmesser von knapp 60mm und eine Länge von ca. 100mm. Evtl. werden sich die Maße noch etwas Ändern, aber das stellt sich dann raus, wenn meine Software fertig ist, denn eine Konstruktion per Hand nimmt doch relativ viel Zeit in Anspruch (da kann man nicht mal schnell den Lichtaustrittswinkel um 1° ändern.

Jetzt muss ich nur noch die Form für den Reflektor bauen, da er dann aus CFK Laminiert wird (das lass ich allerdings von jemanden machen, der es kann). Ich hoffe mal, dass ich das diese Woche irgendwie schaffe. Dann muss ich mir nur noch jemanden suchen, der den Reflektor verchromen kann (aber dafür gibt es ja genug Firmen).

So in etwa soll die Anordnung der Rebels aussehen:
16rebels.jpg


Hier in etwa die Form des Reflektors (Durchmesser unten ca. 22mm, oben knapp 60 und die Länge beträgt ca. 100mm):
reflektor.jpg


Gruß
Stefan
 
Also Leut,

bevor ihr alle Akku-Energie in Schaltregler verpulvert und euch noch überlegt, ob das mit einem Weidezaun-Trafo noch besser geht, hier meine praxiserprobte Lösung:

an einen 14,4V-Li-Akku passen vier LEDs über einen Low-drop-Linear-Regler. Vier davon parallel, und ihr habt eure 16 LEDs versorgt.

Gesteuert wird das ganze über einen Ein-Tasten-Dimmer, der entweder alle vier Regler gemeinsam steuert, z. B. Aus - halber Strom - voller Strom oder für jeden Regler einzeln.

Gruß

Jürgen

Na, Ja. Effektiver als ein Linearregler ist so ziemlich jeder Schaltregler, da durch den weiten Bereich der Akkuspannung (16,8 V bis 11 V) mindestens 5 V bei vollem Akku abfallen. Das macht gut 65% Wirkungsgrad bei optimaler Auslegung, also absolut inakzeptabel. Zudem die Frage wohin mit der Abwärme. Nur zur Erinnerung: Mein (ungeregelter) DC/DC für die HID macht über 95% Wirkungsgrad. Ein Step-Down macht immerhin so 90%, also in Summe (geometrisch addiert) etwa 88%. Und im Gegensatz zu 4 LEDs an 14,4V auch noch volle Helligkeit bis 11V hinunter.

Gruß
Thomas
 
So, jetzt stell ich noch was zur Diskussion - Die Farbe der LEDs.
Zur Auswahl steht die LXML-PWC1-0100 (kaltweiß, min.100lm/350mA, typ. 180lm/700mA) und die LXML-PWN1-0080 (neutralweiß, min.80lm/350mA, typ. 145lm/700mA).
Ich weiß nicht, ob man das ganze auf maximale Lumenwerte trimmen sollte, oder ob sich ein etwas wärmerer Weißton nicht ggf. positiv auf die Wahrnehmung auswirkt. Momentan tendiere ich zu einem Mix aus kalt- und warmweiß (50/50).

Gruß
Stefan
 
@ silberfische:

Mich interessiert etwas genauer, wie du den Reflektor auslegst. Welche Rolle spielt die Grundfläche, auf der sich die Emitter befinden? Was für einen Abstrahlwinkel nimmst du und kannst du das ganze auch nicht-rotationssymmetrisch machen?
 
Zurück
Oben Unten