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Strom/Spannung an einer LED in der Maglite

dl4mea

Geocacher
Hallo,

ich bastele gerade an einer LED :idea: für die Maglite. Sieht etwa so aus:

seoul3w5.gif


Kupferkörper auf Passung gedreht, damit eine dünne Schicht Wärmeleitpaste die Wärme an die Maglite-Schraubfassung abgeben kann. Innen drin sitzt ein Rundling aus Teflon und (wieder sichtbar) eine Messingschraube, auf deren Spitze die Vorwiderstände gelötet werden. Da die Seoul leider an ihrem Body einen Pluspol hat, und die Maglite dort Minus, habe ich zur Isolation Zweikomponenten-Wärmeleitkleber (blau erkennbar) mit einer ganz dünnen Kaptonfolie verwendet.

Soweit, so gut...

Die LED soll in einer Maglite 3D mit drei NiMH ihren Dienst verrichten. Frisch geladen stehen 4,00V zur Verfügung.

Um jetzt an der LED auf die laut Datenblatt benötigten etwa 3.4V zu kommen, ist gerade mal ein Vorwiderstand von 0.22Ohm erlaubt. Ein wenig tragen Übergangswiderstände bei, an denen noch einmal 0.3V abfallen (klingt komisch, ist aber so). Dabei wird die LED aber trotz guter Wärmeableitung im Sockel heiß. Damit betreibe ich die LED bei etwa 800mA Stromstärke, was so um die 3W Verlustleistung ausmacht.

Letztlich sind 3W gleich 3W, und niemand kann sagen, daß eine kommerzielle 3W-LED in einer Maglite nicht heiß wird, während meine es aber tut. Dagegen sprechen unzweifelhaft ein paar Natur- und physikalische Gesetze. Meiner Meinung nach gehen die Hersteller dieser LED-Lämpchen auf Nummer sicher und benützen weniger Strom. Noch zudem die Besitzer solcher Lampen immer von ewig langer Laufzeit berichten, und meine FiF-Akkus mit 2,5Ah rein rechnerisch bei 800mA mal auf so um die 3h kämen, was sicherlich nicht gerade der Hit ist.

Daß da im Sockel ein aktiver Schaltregler ist kann man wohl getrost ausschließen, denn sowas da reinbringen ist um diesen Preis nicht machbar. Ich hab mal versucht so eine Schaltung zu layouten, und auch bei doppelseitiger Bestückung und SMD kam ich noch auf die Fläche des Fingernagels des kleinen Fingers. Außerdem sind die Verluste an 0.2Ohm auch nicht mehr als der Wirkungsgrad eines Schaltreglers.

Also, um es nochmal klarzustellen: Ich will hier nicht ums Zehntelvolt diskutieren, sondern grundsätzlich darum:
- hat schon mal jemand an einer kommerziellen LED die Stromstärke gemessen? Fließen bei diesen wirklich auch 700-800mA bei vollen Akkus?
- Warum halten dann die Akkus mit solchen angeblich so wahnsinnig lange?
- Werden kommerzielle LED ebenfalls so heiß?

Danke!

Günter
 

radioscout

Geoking
Sieht schön aus.

Versuche nicht, der LED eine bestimmte Spannung vorzugeben. LEDs werden immer mit einem mehr oder weniger genau vorgegebenen bzw. geregelten Strom betrieben.

Ich bin sicher, daß es LED-Module gibt, die einen Schaltregler bzw. Step-Up-Converter enthalten. Wie sollten sonst LEDs für 2D-Taschenlampen funktionieren?

Sowas ist heute auch kein Problem mehr. Ein SMD-IC und eine SMD-Spule. Das ist schon alles.

Die lange Batterielebensdauer ist i.A. ein Zeichen für ungeregelten Betrieb.
Die Helligkeit nimmt stetig ab, aber mangels Vergleich merkt man das lange Zeit nicht.
Dazu kommt, daß das Auge kaum zwichen "extrem hell" und "sehr hell" unterscheiden kann.
Wenn ich meine LED-Taschenlampe zwischen "extrem hell" und "sehr hell" umschalte, sehe ich kaum einen Unterschied, wenn ich das Streulicht anschaue oder eine weiße Fläche auf kurze Distanz beleuchte. Erst auf große Entfernung erkennt man den enormen Unterschied.
 
OP
D

dl4mea

Geocacher
radioscout schrieb:
Versuche nicht, der LED eine bestimmte Spannung vorzugeben. LEDs werden immer mit einem mehr oder weniger genau vorgegebenen bzw. geregelten Strom betrieben.

Logo, drum steht in meinem Text auch häufiger was vom Strom als über die Spannung. Nebenbei, das dumme am Strom ist, daß der mit zunehmender Erwärmung ansteigt... Also eine weitere Aufgabe des Vorwiderstands.

radioscout schrieb:
Ich bin sicher, daß es LED-Module gibt, die einen Schaltregler bzw. Step-Up-Converter enthalten. Wie sollten sonst LEDs für 2D-Taschenlampen funktionieren?

Sowas ist heute auch kein Problem mehr. Ein SMD-IC und eine SMD-Spule. Das ist schon alles.

Also ein Kondensator gehört schon auch noch dazu. Beispiel
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1094,C1766,P10995
Der kann aber nur 350mA, wenn, dann will ich aber 800mA mit max. 4 Bauteilen. Und da scheiden viele andere gleich aus.
Sollte jemand einen besseren Chip kennen, dann löte ich gerne etwas zusammen. Nur BGA (Ball Grid Array) kann ich nicht löten :x

mfg Günter
 

thzi

Geocacher
dl4mea schrieb:
- hat schon mal jemand an einer kommerziellen LED die Stromstärke gemessen? Fließen bei diesen wirklich auch 700-800mA bei vollen Akkus?
- Warum halten dann die Akkus mit solchen angeblich so wahnsinnig lange?
- Werden kommerzielle LED ebenfalls so heiß?

Hallo Günter!

Kennst du diesen CPF-Thread schon? MagLite 2C/2D 4D 3W LED drop-in Technical Review Dort solltest du einige Antworten auf deine Fragen finden können...

Grüße, Thomas
 
OP
D

dl4mea

Geocacher
thzi schrieb:
Kennst du diesen CPF-Thread schon?

Hallo Thomas,

danke für den Link. Sehr interessant, das sollten alle mal lesen, die die LED als Wunderwerk ansehen. :oops:

Mag hat tatsächlich einen Switchregler drin, mich überrascht aber, wie drastisch dieser den Strom zurücknimmt. Wobei mir nicht ganz klar wurde ob das nur aufgrund der Temperatur stattfand oder ob die nachlassenden Eingangsspannung der Grund ist. Ich hätte eigentlich erwartet daß die Eingangsstromstärke bei nachlassender Batteriespannung zunimmt. Könnte ich aber auch überlesen haben. Außerdem scheint das noch eine recht konventionelle Schaltung und keines der dafür geschaffenen ICs zu sein.

Und die massiven Hitzeprobleme mit einem Rückgang der Lichtstärke um 50% haben die auch. Ich werde bei mir jetzt auch mal die Temperatur messen, denn ich vermute fast, daß meine Kühlung besser ist.
Im Lauf der Diskussion wurde ein guter Vorschlag für einen Kühlkörper gemacht, und im Gegensatz zu denen dort hab ich eine CNC-Fräse...´

mfg Günter
 

rautaxe

Geocacher
Also wenn Du nicht davor zurückschreckst Deine Mag zu modifizieren,
könntest Du es so machen:
http://daoriginal.da.funpic.de/?item=maglite-led-mod-tutorial
 
OP
D

dl4mea

Geocacher
radioscout schrieb:
Ich habe hier eine Platine liegen, auf der ist nur ein IC und eine Spule. Und das ganze funktioniert, wurde vom IC-Hersteller auch so vorgesehen.

Nenn doch bitte davon Typ und Datenblattlink?

mfg Günter
 
OP
D

dl4mea

Geocacher
radioscout schrieb:
Für Deine Anwendung aber nicht der passende Chip.

Und für 700mA ist dir jetzt nichts bekannt?

Ich hab mir die Seite mit der Totalmodifikation angesehen und die Maglite auseinandergebaut. 8) Das schaut ja total simpel aus, ein Rundalu oder Kupfer in die Drehmaschine gespannt und 1h später hat man den ganzen Körper. Damit würde wohl die Wärme bestens ans Gehäuse abgeleitet werden.

Und das gute: Dieser Körper bietet auf zwei Seiten etwa daumennagelgroß Platz für einen Regler.

Servus, Günter
 

radioscout

Geoking
Zwei mal Daumennagelfläche? Da würde ich den LT1070 oder LT1071 nehmen. Stromregelung ist damit problemlos möglich.

Ansonsten mal bei linear.com nach "led driver" suchen. Die haben welche für beinahe jede Anwendung.
 

rautaxe

Geocacher
@dl4mea: Damit geht aber leider die Fokusierbarkeit flöten.
In Bezug auf die Kühlung hast Du natürlich recht.
 
OP
D

dl4mea

Geocacher
rautaxe schrieb:
Damit geht aber leider die Fokusierbarkeit flöten.

Wieso denn? Das schwarze Plastikteil, welches u.a. den Schalter trägt, komplett aus Alu nachbauen, reinschieben und wenn es beim Schalterloch vorbeikommt mit Wärmeleitpaste verbessern. Den vorderen Hals, wo das Birnchen sitzt, auf Passung mit der beweglichen Lampenfassung machen, oder gleich einen Kupfer-Bolzen anstelle der ganzen Mechanik und auch hier: Wärmeleitpaste rein. Ausnahmsweise nicht die, die aushärtet.

Wenn dann nicht die Wärme weggeht, dann hilft glaub ich kaum mehr was.

Ich glaube mittlerweile ist mir klar geworden, daß die "Upgrades" eigentlich ein ziemlicher Fake sind: Beim Einschalten kalt, viel Strom und hell, und dann nach und nach wird der Strom reduziert, weil da ja garkeine Wärme abfließt. Und deshalb halten die Batterien bei den LED-Lampen auch immer so lange. Wie ein Auto, das beim ersten Beschleunigen in 5sec auf 100km/h ist, aber bei warmem Motor auf 10PS reduziert wird, und zum Spritsparer wird.

Günter (dl4mea)
 
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