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Breitstrahlende Akkuleuchte

Im Norma-Discounter waren einmal diese 12V Stiftsockellampen, im 50mm-Reflektorgehäuse, als Austauschteil für die NV-Halogenbeleuchtung im Angebot. Diese sind ganz ordentlich hell (in lumen/watt, also wirkungsgrad) und bieten sich gerade zu an, eine Akku-beleuchtung daraus zu basteln.

5W Akkuleuchte

Praktischerweise wurde ich noch relativ zeitgleich mit alten Laptop-batterien beschenkt.
Die haben in der Regel folgende zwei Probleme: In den Akkupacks kommen selektierte Zellen zum Einsatz, und es wird wie auch in Werkzeugakkus auf einen Balancer verzichtet. Mit der Alterung der Zellen driften die Zellenspannungen dann doch nach Jahren auseinander, und irgendwann beschließt die Überwachungselektronik im Akku, dass es so nicht mehr weitergeht.

Das zweite Problem ist der ansteigende Innenwiderstand der Akkuzellen, wodurch die noch verfügbare Speicherkapazität nicht mehr voll ausgenutzt werden kann. Trotz allem, halten diese Akkus noch einige Energie, und nach aussondern des „schlechten“ Zellenpaars können die restlichen Zellen einer Nachnutzung zugeführt werden.

Also braucht es ein Konzept, was soll das Ding können, und in welcher Form soll es daherkommen.
Ich hatte mir vorgestellt, an so einem Kasten mit großem Akku auch gleich noch eine USB-Ladebuchse anzubringen. Außerdem soll es wenigstens 5 Stunden leuchten.

Nach etwas hin- und her bin ich im CAD-Programm auf folgendes gekommen:

5W Akkuleuchte

Unten passen 6 Zellen 18650er Akkus hinein, und oben mit dem roten Haltering wird das Leuchtmittel gehalten, und kann leicht nach oben und unten geschwenkt werden.
Die LED-Lampen strahlen so breit, das sich nachher herausstellte, der schwenkmechanismus wäre gar nicht notwendig gewesen.

5W Akkuleuchte

Auf der Rückseite die Ladebuchse, USB-Anschluss, LED-Anschluss und die beiden Schalter für Licht und USB-Ladestrom.

5W Akkuleuchte

Diese Leiterplattenanschlussklemmen für 5,12er RM passen genau auf die Stifte der Stiftsockellampen, so musste ich keine spezielle Fassung für die LED-Leuchte beschaffen.

5W Akkuleuchte

Im Inneren steckt eine Hand voll Elektronikmodule aus China. Oben mit der Drosselspule ein CC-CV-Stepdown Wandler mit einstellbarer Ausgangsspannung und Strombegrenzung, der als Ladestromquelle für das Akkupack verwendet wird. Eingestellt auf 8.2V und 2,2A Ladestrom kann die Lampe auch (etwas langsamer) nachgeladen werden, während sie leuchtet. Dafür genügt dann ein ganz einfaches 12V 1,5A Steckernetzteil

Das halbrunde Plexiglas-Teil ist auf der Rückseite schräg angefeilt und dient als Lichtleiter für die beiden LEDs, und ist ein Abfallstück aus dem Laser. Ein weiteres rundes Abfallstück steckt seitlich im Leuchtengehäuse und lässt das Licht beim Aufladen Rot oder Blau herausleuchten, und zeigt damit an ob die Ladeschlussspannung schon erreicht wurde. (>80% aufgeladen). Aufgeklebt wird es mit UV-Reaktivharz, was für gute optische Ankopplung vom Led-Gehäuse zum Lichtleiter sorgt.

Unter dem CC-CV Wandler steckt ein Step-Up Wandler für die Bereitstellung von 12V für das LED-Leuchtmittel, und der Wandler für die 5V für den USB-Ladeanschluss.

5W Akkuleuchte

Im Batteriebehälter habe ich 6 Zelle in 2S3P Verschaltung und eine Akkuschutzschaltung untergebracht, das U-Förmige Plastikteil wird vom Deckel mit Leuchtmittelhalter und Elektronik beim zuschrauben des Gehäuse nach unten gedrückt und hält die Akkus in Position.

Gebaut habe ich das im September 2018, leider ist mir die Lampe vor ca 8 Wochen auf Arbeit abhanden gekommen. In den zwei Jahren kam sie aber regelmäßig zum Einsatz und hat gute Dienste geleistet.

50W COB-LED-Scheinwerfer

Im Beitrag Nummer 7 zur Mechthild Fräse war ja dieses Bild zu sehen:

Mechthild CNC Fräse

Und ich habe auch bereits verraten, das es für eine LED-Lampe sein soll.
Also mal näher zu dem Thema. Es sind günstige LED-Treiber ICs entwickelt worden, die recht einfach funktionieren: Man schaltet so viele LED-Chips in reihe, bis man der Netzspannung nahe kommt. Dann muss man nur den Strom für eine LED steuern, also ein paar milliampere. Der Chip macht dann einfach nur in linearer Analogtechnik die Strombegrenzung und erwärmt sich dabei, da ja Spannung abfällt. Das kann man nun beliebig weit technisch optimieren, etwa indem man Parallel- und Reihenschaltung im Takt der Sinuswellen des Wechselstromes abwechselt, oder indem man den Peak zum laden eines Kondensators nutzt um die Leds mit der gespeicherten Energie in der fallenden Flanke der Sinuswelle noch etwas nachleuchten zu lassen.
Oder man macht es so billig wie möglich, und lässt die LEDs einfach mit dem gleichgerichteten Wechselstrom im 100Hz Takt mitflimmern, und nebenbei wird das alles dann auch noch dimmbar.

Diese sehr günstige Technik der Stromregelung für LED-Licht hat uns superbillige COB-Led Panels gebracht, die mit Leistungen im zweistelligen Bereich für wenige Euro erhältlich sind. Das muss natürlich auch einmal ausprobiert werden, und manchmal braucht man es irgendwo mal etwas heller, ohne große Anforderungen an die Qualität der Beleuchtung zu haben. Also so ein 50W LED-Keks geordert.

COB-LED 50W

Der Boden/Rückwand vom Gehäuse ist eingeebnet, das Modul habe ich dann probeweise Aufgeschraubt und ausprobiert. Und festgestellt, dass das Kühlrippengehäuse grenzwertig ist, die Gehäusetemperaturen erreichen bereits mit offener Vorderseite 50..55 grad Celsius.

Und was passiert, wenn das Ding umfällt und auf den Rippen zum liegen kommt, und die Konvektion nicht mehr stattfinden kann. Alles nicht schön, so musste also etwas mehr Aufwand in die Sache investiert werden um dem Gerät eine gewissen Lebensdauer zu ermöglichen.

COB-LED 50W

Zunächst hier noch kurz eine Lösung zum Aufstellen, aus zwei Abschnitten Bandstahl, einer an den Enden U-Förmig gewinkelt für zwei äußere Standfüße, und ein schwenkbarer dritter Fuß, der das Leuchtengehäuse nach hinten abstützt.

COB-LED 50W

Durch einschwenken des beweglichen Teils wird das ganze Platzsparend.

COB-LED 50W

Für das Problem der möglichen Überhitzung habe ich schließlich oben ein Umgehäuse aufgesetzt, welches einen kleinen 40mm Lüfter beherbergt, der immer einen gewissen Luftzug durch die Kühlrippen sicherstellt.
Aus praktischen Erwägungen ist auch ein Schalter für das Licht, und eine Steckdose an Board.

COB-LED 50W

Ein Halterahmen nimmt die Elektronik auf, in diesem Fall besteht die eigentlich nur aus der Stromversorgung für den Lüfter, denn das LED-Modul bringt ja alles für den Betrieb nötige mit. Also fast. Beinahe. Doch dazu gleich mehr.

Komplettiert wird alles mit einer 10 meter langen Anschlussleitung mit angegossenem Stecker, so dass man im Aufstellort flexibel ist, und eine „eingebaute Verlängerung“ dabei ist. Dadurch wird auch klar, was das mit der Steckdose soll.

Doch zurück zur beinahe vollständigen elektrischen Ausstattung. Nach einer Weile fiel nämlich die Schwachstelle der ganze Sache auf: Diese integrierten LED-Treiber sind empfindlich auf Überspannungen. Obwohl am Netzteil ein zusätzlicher Varistor nachgerüstet wurde und die Spannungsversorgung des LED-Panels dort vorbeigeschliffen wird, hat das Abschalten von 3 Leuchtstofflampen mit konventioneller Beschaltung (also Drosseln und altmodischen Leuchstoffröhren) das LED-panel gekillt.

Wie genau es ausgefallen ist kann ich nur mutmaßen, aber vermutlich hat die steile Flanke der Störspannung die Ausregelung durch die LED-Treiberbausteine überfordert und die Led-Chips der LED haben zu viel Strom gesehen. Zumindest wurden mehrere geschädigt, und somit die Reihenschaltungen unterbrochen. Durch die hohe anliegende Spannung hat es noch ein paar mal aufgeblitzt, und die defekten Chips haben sich dann mit schwarzer Verfärbung im Leuchtstoff der weißen LED zu erkennen gegeben. So lange, bis durch die elektrischen Entladungen die Isolation zur Aluminiumplatine beschädigt wurde, und der Fehlerstromschutzschalter dem Spiel ein Ende bereitete.

In der Folge musste ich also ein neues LED-Modul einbauen, und habe ein komplettes C-L-C Entstörfilter nachgerüstet, sowie einen zusätzlichen Varistor direkt an den Lötanschlüssen des LED-Moduls. Seitdem funktioniert das Gerät ohne weitere Ausfälle.

Warum ich das hier soweit ausführe: Man sollte der elektrischen Isolation bei diesen Modulen also nicht allzu weit über den Weg trauen. In jedem Fall empfiehlt es sich, damit zu rechnen das die Rückseite Netzverbindung haben könnte, und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Mein Scheinwerfer ist deshalb als Schutzklasse-1-Gerät aufgebaut, also mit Schutzleiter am Gehäuse. Eine Alternative könnten die neuerdings angeboteten LED-Module mit keramischen Träger sein.

LED-Lampe aus altem Antennenverstärker

Ein technisch veralteter Breitbandverstärker wurde seines Deckels beraubt, da dieser als Kühlkörper gebraucht wurde.

Was macht man mit dem Rest?
Das betagte Stück hat einen konventionellen Trafo als Netzteil welches ca 18V spannung liefert, das passt doch ganz gut für so einen LED-Keks mit 5 Power-LEDs.
Praktischerweise passt die Aluminiumplatine sogar ins Gehäuse. Also muss nur noch alles andere drumherumgefrickelt werden.

led lampe

Der 78er Spannungsregler unten auf dem Netzteilboard kostet nur unnötig Wirkungsgrad und wird deshalb umgangen. Der dicke Widerstand begrenzt die Stromaufnahme der LEDs auf die Nennleistung des Trafos.
Der Laser schneidet dazu eine Frontscheibe aus Plexiglas aus.

led lampe

Aus dem 3D-Drucker gibts dazu noch zwei Halter mit leichtem Rastmechanismus. Weil Steckdosen sowiso immer zu wenige zur Verfügung stehen kommt das ganze konstrukt noch kurz zusammen mit einer Steckdosenleiste auf ein Reststück Bodenlaminat.

Auf einen Schalter habe ich verzichtet, dafür bekam die Anschlussleitung noch eine Zugentlastung.
Mangels ausreichendem Schutzgrad nicht für Außen- und Baustelleneinsatz, im Trockenen bietet sich genug andere Gelegenheit.

LED-Flächenleuchte

Wie funktioniert die Ausleuchtung in einer LED-Flächenleuchte? (Kleine Einbauleuchte)

Ich habe aus Neugier mal eine geöffnet, und ein Foto gemacht.
Die hier gezeigte Lampe hat eine Lichtaustrittsfläche von etwa 10x10cm und eine elektrische Leistung von ca. 3,5W.

LED-Flächenleuchte

Außen im Gehäuse ist ein LED-Klebestreifen untergebracht, der mit dem Vorschaltgerät mit 12V versorgt wird.
Die dicke Plexiglasscheibe mit dem Punktraster wird von den LEDs seitlich beleuchtet und verteilt das Licht.
Obendrauf kommt die weiße Scheibe, damit die Leuchte im ausgeschalteten Zustand auch schön Weiß aussieht.
Und ganz unten die transparente Scheibe mit der geriffelten Oberfläche, um das Licht besser zu streuen.

Kurzum: Alles keine Raketentechnik!

Ausfallursachen von LED-Lampen – die blinkende Lampe

Vor etwa einem Jahr habe ich meinen Eltern 4 LED-Lampen im GU-10 Gehäuse (für 230V AC) geschenkt, da ihre Led-Leuchtmittel viel zu dunkel waren.

Aufgrund schlechter Erfahrungen mit LED-Lampen aus vielen Einzel-LEDs habe ich welche mit 4x 1W Power-LEDs ausgewählt.
Doch nun nach gerade einmal einem Jahr sind zwei davon ausgefallen, beide mit dem Effekt das sie nach dem Einschalten eine Weile normal leuchten und dann anfangen zu blinken.

GU10-LED-Leuchtmittel

Das ist natürlich ein sehr lustiger Effekt, nur leider sieht man das sehr schnell anders, wenn man eigentlich sein Wohnzimmer damit beleuchten wollte.
Da bei mir bisher alle Leuchtmittel mit wenigen Power-LED keine Schwächen gezeigt haben, bin ich der Sache natürlich auf den Grund gegangen.

Also erstmal dieses chinesiche Materialkonglomerat in seine Einzelteile zerlegen.

GU10-LED-Leuchtmittel

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