Eigenbau-Led-Helmlampe (7x CREE XM-L U2, 3000 Lumen)

Olli_itz

Übelster Anfänger
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Hey zusammen,

Das mit der Leistung über Neutrik NL4 ist so ne Sache.
Gehen tut das - aber am Ende fließen da auch nur um die 10A durch und das auch nicht Dauerstrom...
Für Strom spezifiziert wäre da dann Powercon - der ist sinnigerweise auch nur 3 polig.
Aber findet ihr das für ne Lampe nicht leicht oversized?
Abgesehen davon das die Stecker relativ groß sind, sind sie auch schweineteuer.

Gruß Olli
 
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sehr sehr schöne Helm-Lampe und super Tutorial!!
Ich habe eine kurze technische Frage an Dich:

Ich habe die CREE 7-Fach XM-L U2 auf Kupferrundplatine http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-Module/7-x-CREE-XM-L-U2-auf-Kupfer-Rundplatine-LT-1847_120_117.html
wie muss ich jetzt die KSQ http://pcb-components.de/index.php?page=shop.product_details&flypage=garden_flypage.tpl&product_id=107&category_id=7&option=com_virtuemart&Itemid=64 gleiche die Du auch verbaut hast) modifizieren, bzw. einstellen das diese auf die LED Spannung der 7-Fach-LED-Platine passt?
 
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sehr sehr schöne Helm-Lampe und super Tutorial!!
Ich habe eine kurze technische Frage an Dich:

Ich habe die CREE 7-Fach XM-L U2 auf Kupferrundplatine http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-Module/7-x-CREE-XM-L-U2-auf-Kupfer-Rundplatine-LT-1847_120_117.html
wie muss ich jetzt die KSQ http://pcb-components.de/index.php?page=shop.product_details&flypage=garden_flypage.tpl&product_id=107&category_id=7&option=com_virtuemart&Itemid=64 gleiche die Du auch verbaut hast) modifizieren, bzw. einstellen das diese auf die LED Spannung der 7-Fach-LED-Platine passt?

Du brauchst nur die gewünschte Stromstärke über die Lötbrücken einstellen. Die Spannung wird automatisch von der Konstantstromquelle eingestellt. Die Stromstärke ist eben konstant und die Spannung wird entsprechend geregelt. Du musst nur nen passenden Akku verwenden.
 
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sehr sehr schöne Helm-Lampe und super Tutorial!!
Ich habe eine kurze technische Frage an Dich:

Ich habe die CREE 7-Fach XM-L U2 auf Kupferrundplatine http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-Module/7-x-CREE-XM-L-U2-auf-Kupfer-Rundplatine-LT-1847_120_117.html
wie muss ich jetzt die KSQ http://pcb-components.de/index.php?page=shop.product_details&flypage=garden_flypage.tpl&product_id=107&category_id=7&option=com_virtuemart&Itemid=64 gleiche die Du auch verbaut hast) modifizieren, bzw. einstellen das diese auf die LED Spannung der 7-Fach-LED-Platine passt?


Hallo Tom K,

Dankeschön fürs Lob!

Wenn Du die Leds so wie ich mit max. 2050mA betreiben willst, mußt Du an der SenserXtreme alle 4 Lötbrücken jeweils mit etwas Lötzinn verbinden (200, 350, 500, 1A).

Willst Du die Leds z.B. nur bei max. 1500mA betreiben, mußt Du entsprechend nur die beiden Lötbrücken "500" und "1A" durchverbinden.


Als PWM-Dimmer verwende ich den NanoDimV2. Falls Du auch vorhast diesen zu verwenden, findest Du auf Seite 15 des Manuals eine schematische Darstellung, wie SenserXtreme, NanoDimV2, Akku und Led-Platine zu verschalten sind:

http://pcb-components.de/anleitungen/NanoDimV2.pdf


Auf Seite 4 des Manuals ist zudem beschrieben, an welchen Lötpads
des Dimmers Du einen Taster, 2 Taster oder ein Poti anschließen kannst.


Bei der Kombination von 7fach-Led-Platine und SenserXtreme-KSQ solltest Du möglichst einen 4S1P-LiIon-Akku verwenden (4 Stück 18650er Zellen in Reihenschaltung). Kauf Dir auf jeden Fall hochwertige Akkus mit Schutzschaltung, z.B. Samsung oder Panasonic.



Grüße
Wolfgang




 
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Sehr gut. Vielen Dank! :) Jetzt muss ich mich nur noch nach einem passenden Aluminiumgehäuse umschauen, um die LEDs mit Wärmeleitpaste darin zu schrauben. Der Dimmer und die KSQ wollte ich bei die Akkus in eine Trinkflasche basteln. Dann mit einem Kabel zum Lenker an die Lampe und zu dem Taster bzw. poti für Ein/Aus bzw. Helligkeit.
 
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Also von diesem Akku 4 Stück in Reihe verlöten? [ame="http://www.amazon.de/Samsung-ICR18650-26F-Li-Ion-2600mAh-LiNiMnCoO2/dp/B006LZHUOM/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1362926794&sr=8-1"]http://www.amazon.de/Samsung-ICR18650-26F-Li-Ion-2600mAh-LiNiMnCoO2/dp/B006LZHUOM/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1362926794&sr=8-1[/ame]
 
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Hallo Karsten,

an dieser Stelle nochmals ganz herzlichen Dank, daß Du mir einfach so die beiden Ledil_C11716_ANNA-40-7-S Optiken überlassen hast.

Ich hatte in letzter Zeit leider sehr wenig Zeit für Fotos. Hab daher nur auf die schnelle Vergleichsbilder bei mir im Wohnzimmer gemacht.

Die Ledil-Optik hat auf der 7x XM-L Platine unerwarteter weise einen etwas engeren Abstrahlwinkel als die Polymer-Optik. Für meine Anwendung in der Höhlenforschung finde ich den Abstrahlwinkel schon etwas zu eng.

Ich hatte daraufhin eigentlich erwartet, daß sich aufgrund des engeren Abstrahlwinkels eine höhere Reichweite ergibt, was ja für Biker interessant wäre. Bei kurzen Tests im Freien konnte ich aber keine signifikant höhere Reichweite feststellen. Hab das Gefühl, das aus der Ledil-Optik einfach etwas weniger Licht "ausgekoppelt" wird.

Nachfolgend ein paar Fotos der Optik, sowie ein paar schnelle Wohnzimmer-beamshots:



Links: Polymer-Optik 264, Mitte: Polymer-Optik 261 (modifiziert), Rechts: Ledil-Optik C11716


Links: Polymer-Optik 264, Mitte: Polymer-Optik 261 (modifiziert),Rechts: Ledil-Optik C11716


Links: Polymer-Optik 264, Mitte: Polymer-Optik 261 (modifiziert), Rechts: Ledil-Optik C11716


Ledil-Optik C11716



Polymer-Optik 261 (clear)


Ledil-Optik C11716



Ledil-Optik C11716


Polymer-Optik 261 (clear)


Polymer-Optik 261 (modifiziert, Beinchen und Optik um ca. 0,5mm gekürzt)


Polymer-Optik 264 (diffused)




Polymer-Optik 264 (diffused)


Da mir die breitere und homogenere Ausleuchtung der Polymer 264 Optik für meine Anwendung als evtl. noch geeigneter erscheint, habe ich meine bisherige Optik (Polymer 261, modifizierte Version) gegen diese ersetzt. Ein Bewährungstest in einer Höhle steht allerdings noch aus.

Eine der beiden Ledil-Optiken habe ich mittlerweile an ein anderes Forumsmitglied weitergegeben. Der andere User wird die Optik testweise in seiner 7fach Bikelampe einsetzen. Ich hoffe, daß er anschließend hier im Forum seine Meinung äußern wird.


Weitere Infos zur Ledil C11716_ANNA-40-7-S gibt's z.B. hier:

http://www.ledil.com/node/2/p/246

http://de.mouser.com/ProductDetail/Ledil/C11716_ANNA-40-7-S/?qs=sGAEpiMZZMt%2ft7aM2cbqD%2fUwAkl2iAHcDnhUdNRkIKw%3d

http://de.farnell.com/ledil/c11716-anna-40-7-s-xp/cree-xpe-g-40mm-7-led-optik-spot/dp/1901755

http://www.futurelightingsolutions.com/en/Technologies/Semiconductors/Lighting-Solutions/Optics/Multiple-LED-Optics/Pages/7005639-C11716_ANNA-40-7-S.aspx?ManufacturerName=LEDIL&isFLS=true&IM=0

http://www.mouser.com/ds/2/229/DataSheet_Anna-RE-1075.pdf



Viele Grüße
Wolfgang
 
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Den Helm finde ich echt super. Ich weiß, dass du ihn schon mal gepostet hast aber irgendwie ist der geil. Vor allem mit massig Licht dran. Schniekes Teil. Würde bestimmt auch als Radlampe ganz gut funktionieren. Außerdem sieht das Teil mit den Kühlstiften stark aus ... ich erinnere mich aber, dass sie recht schwer ist oder?
 
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sehr schön
da bekomm ich wirklich lust mir sowas zu bauen

drehbank wär bei mir vorhanden
cnc fräße beim kolleg in der garage

verdammt ich bin grad schon beim shops durschstöbern
 
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Dear Hoehlenfreund

Sorry but i don't speek German!
I'm a French Scuba diver and i saw your post about you LED lamp
and i would like to ask you questions if you don't mind!?
Can you explain me what is the parts:
Links: „Senser Xtreme“ Boost-Konstantstromquelle (KSQ)
I suppose it's DC booster from 12V to 24V!? correct?
and LED driver!?
thank you in advance for your answer
Have a good day
Cheers
Chris


Hallo,

hab mir vor einiger Zeit eine neue, stufenlos dimmbare Helmlampe gebastelt.

Da ich hier im Forum in der Vergangenheit sehr viele tolle Tips bzgl. Lampenbau erhalten habe, wollte ich die Lampe nachfolgend vorstellen.

Am Ende des Beitrags findet sich auch eine Auflistung aller verwendeter Komponenten, mit Angabe von Bezugsquelle und Einzelpreis, sowie eine Skizze des Lampenkopfs mit Bemassungen.

Nachfolgend zunächst ein paar Bilder der fertig aufgebauten Lampe:



Die Elektronik sitzt in einem separaten Alu-Gehäuse an der Helmrückseite. Der Li-Ion- Akku wird in einem wasserdichten Gehäuse am Gurt getragen.



Der Lampenkopf kann stufenlos verkippt werden. Als Drehachse dient die sehr massive M12-Kabelverschraubung.



Auf der Rückseite des Lampenkopfs ist ein Stiftkühlkörper eingelassen, um die Kühlung und somit die Effizienz der Leds noch ein wenig zu verbessern.




Folgende Vorgaben sollte die neue Lampe erfüllen:

- Lampenkopf, Elektronikgehäuse und Akkugehäuse möglichst wasserdicht. Mindestens Schutzart IP67
(30min, 1m Wassertiefe).

- Robuste, zuverlässige Konstruktion (sehr stabiler Lampenkopf, massive Frontscheibe, robustes
Elektronik- und Akkugehäuse, strapazierfähiges Kabel, Kabelverschraubungen und Stecker mit guter
Zugentlastung , Stecker mit Verriegelung und vergoldeten Kontakten für gute Korrosions-
beständigkeit und geringe Kontaktwiderstände).

- Hoher max. Lichtstrom (deutlich heller als alle kommerziell verfügbaren Höhlen-Helmlampen).

- Verwendung der effizientesten am Markt verfügbaren Leds für lange Akkulaufzeiten.

- Lampenkopf mit großer Oberfläche für optimale Kühlung und somit max. Effizienz der Leds

- Erträgliches Gesamtgewicht der am Helm montierten Komponenten (Akku wird am Gurt getragen).

- Optik mit homogener Ausleuchtung ohne konzentrische Strukturen.

- Helligkeit stufenlos dimmbar.

- Lampenkopf stufenlos in der Neigung verstellbar.

- Qualitativ hochwertige Konstantstromquelle (KSQ) + PWM-Dimmer

- Qualitativ hochwertiger Li-Ion-Akku (Panasonic- oder Samsung-Zellen) mit Schutzschaltung
gegen Überladung, Tiefenentladung und externen Kurzschluss.

- Qualitativ hochwertiges und einfach zu bedienendes Ladegerät für 4-zelligen-Li-Ion-Akku.

- Für Filmaufnahmen geeignete PWM-Frequenz.

- Keine magnetischen Teile am Helm (z.B. Reedschalter), um Kompass nicht zu stören.

- Nach Möglichkeit alle Komponenten von deutschsprachigen Bezugsquellen mit kurzer Lieferzeit.





Komponenten der Eigenbau-Led-Helmlampe (Akku + Ladegerät fehlen auf dem Bild noch).



Das Herzstück der Helmlampe: 7x CREE XM-L U2 Led auf Kupferplatine.

Max. theoretischer Lichtstrom: ca. 7000 Lumen (I=3000mA, P= 70W).

Der angegebene max. theoretische Lichtstrom wird nur bei perfekter Kühlung und ohne Optik erreicht, da die Effizienz der Leds mit steigender Temperatur sinkt und jede Optik verlustbehaftet ist. Die Kupferplatine bietet im Vergleich zu den wenigen Konkurrenzprodukten auf Aluplatine eine verbesserte Wärmeableitung.

http://www.led-tech.de/de/High-Power-LED...47_120_117.html



Zu Beginn des Bastelprojekts gab es noch keine kommerziell verfügbare 7fach XM-L Platine. Aus diesem Grund wurde zunächst die links abgebildete, nicht kommerzielle 7fach XM-L Platine von den Jungs von rad-ass verwendet.

An dieser Stelle ein ganz besonders herzliches dankeschön an den Jürgen von rad-ass!



Für die Led-Platine sind verschiedene 7-fach Optiken sowie diverse Einzeloptiken des Herstellers Polymer-Optoelectronics mit unterschiedlichem Abstrahlwinkel verfügbar.

1.) Abstrahlwinkel 12°, clear, Part No. 261 (Abbildung links, auch bei led-tech erhältlich)
ursprünglich designed für Luxeon Rebel leds

2.) Abstrahlwinkel 12°, diffuse, Part No. 264 (Abbildung rechts)
ursprünglich designed für Luxeon Rebel leds

3.) Abstrahlwinkel 12°, clear, Part No. 122
ursprünglich designed für Luxeon I, III und K2 leds

4.) Abstrahlwinkel 50°, clear, Part No. 125
ursprünglich designed für Luxeon I, III und K2 leds

5.) Abstrahlwinkel 12°-90°, clear, Part No. 130,
ursprünglich designed für Luxeon I, III und K2 leds.
Hierbei handelt es sich um eine spezielle Zoom-Optik,
welche in Kombination mit Optik 125 eingesetzt
werden kann. Je nachdem wie die beiden Optiken
aufeinandergesetzt werden, kann man unterschiedliche
Abstrahlwinkel definieren.

http://de.futureelectronics.com/de/Searc...:4294938290-907




Bei der 7fach-Optik in der Mitte wurde testweise die mittlere Einzeloptik heraus gesägt und provisorisch durch eine Weitwinkel-Einzeloptik ersetzt.



Links: „Senser Xtreme“ Boost-Konstantstromquelle (KSQ)

Bei der „Senser Xtreme“ vom deutschen Hersteller pcb-components handelt es sich um eine extrem leistungsfähige KSQ, die in der Lage ist, bis zu 16 Highpower-Leds mit einem konstanten Ausgangsstrom von bis zu 2050mA zu versorgen. Dies entspricht einer Led-Leistung von über 100W.

Durch Einlöten eines zusätzlichen Bauteils kann die „Senser Xtreme“ alternativ auch bis zu 8 Highpower-Leds mit einem konstanten Ausgangsstrom von bis zu 3050mA versorgen.

Die Effizienz der KSQ beträgt je nach Eingangsspannung bis zu 97%. Die Verlustleistung (Erwärmung) ist daher äußerst gering.

Bei der „Senser Xtreme“ handelt es sich um eine sog. Boost-KSQ. Das bedeutet, daß die Akkuspannung geringer sein kann (muß) als die eigentlich benötigte Led-Spannung. Dies hat den Vorteil, daß man weniger Akkus in Reihe schalten muß.

http://pcb-components.de/index.php?page=...emart&Itemid=64


Rechts: „NanoDimV2“-PWM-Dimmer.

Der „NanoDimV2“ bietet 3 verschiedene Möglichkeiten der Helligkeitsregelung :

1.) Bedienung mit einem Poti (stufenlose Dimmung, 0-100%)
2.) Bedienung mit 2 Drucktastern (stufenlose Dimmung, 0-100%)
3.) Bedienung mit 1 Drucktaster (vordefinierte Dimmstufen: 0%, 25%, 50%, 100%)

Die Dimmfrequenz ist wählbar (200Hz oder 2KHz) und laut Hersteller für Videoanwendungen geeignet.

http://pcb-components.de/index.php?page=...emart&Itemid=64





Komponenten für den Lampenkopf:



Arctic-Silver Wärmeleitpaste mit feinporiger Schaumstoffwalze möglichst dünn und gleichmäßig auf den Stiftkühlkörper auftragen und diesen kräftig mit dem Lampenkopf verschrauben.



Blank polierte Oberfläche des Lampenkopfs nach der Fertigung. Als Alu-Legierung wurde AlMgSi1 verwendet, da es einen Kompromiss aus guter Zerspanbarkeit und guter Eloxierbarkeit bietet.



Da raue, matte Oberflächen Wärme besser abstrahlen können als glatte, polierte Oberflächen,
habe ich den Lampenkopf und den Stiftkühlkörper glasperlengestrahlt. Eigentlich sollte der Lampenkopf auch farbig eloxiert werden. Aus Zeitgründen habe ich darauf dann aber doch verzichtet.



Das Lampeninnere, sowie die Auflageflächen für Stiftkühlkörper und Kabelverschraubung wurden blank poliert belassen.



Kabelverschraubung montieren. Für optimale Dichtigkeit hochviskoses O-Ring-Fett verwenden (z.B. Baysilone von Bayer). Das Gewinde der Kabelverschraubung wurde zusätzlich mit Teflon-Dichtband abgedichtet.



Der von mir verwendete Stiftkühlkörper ICK S R 54 X 20 von Fischerelektronik (rechts) hat eine Tiefe von 20mm. Der Kühlkörper ist bei Bedarf aber auch mit einer Tiefe von 30mm bzw. 45mm erhältlich.


Montage der Komponenten:



Lampenkopf-Halterung montieren.



Lampenkopf an Lampenkopf-Halterung montieren.



Led-Platine anlöten. Die Unterseite der Led-Platine in vollflächig vergoldet. Dies beugt möglicher Oxidation vor und macht das rückstandslose Entfernen von z. B. Fingerabdrücken möglich.



Arctic-Silver Wärmeleitpaste mit feinporiger Schaumstoffwalze möglichst dünn und gleichmäßig auf die Unterseite der Led-Platine auftragen und diese kräftig mit dem Lampenkopf verschrauben.



So, schaut schon mal nach viel Licht aus.



7-fach Optik einsetzen.



Viton-O-Ring (sehr gute Temperaturbeständigkeit von -20°C bis +200°C) und modifizierter Zentrierring.



O-Ring von Fusseln reinigen und auf den Zentrierring aufziehen.



O-Ring gleichmäßig mit O-Ring-Fett einfetten und in den Lampenkopf einlegen.



Optik zentrieren. Frontscheibe auf der Unterseite mit fusselfreiem Tuch reinigen, auf den O-Ring auflegen und die 6 Zylinderschrauben möglichst gleichmäßig anziehen. Zum Schluß alle 6 Schrauben kräftig bis zum Anschlag anziehen.



Komponenten für das Elektronikgehäuse. Die Wandstärke des Alugehäuses beträgt 3mm (heavy-duty-Ausführung). Das Gehäuse sollte also auch sehr harte Schläge gegen den Fels unbeschadet überstehen.



Montageplatte zur Befestigung des Elektronikgehäuses montieren.



Elektronikgehäuse festschrauben. Da die Wandungen des Alu-Gehäuses fertigungsbedingt nicht perfekt plan sind, wurden die Auflageflächen für die Kabelverschraubungen plan gefräst und jeweils direkt anschließend die M12-Gewinde gebohrt und geschnitten (ohne Umspannen des Werkstücks, damit Auflagefläche und Gewindegang auch wirklich perfekt senkrecht zueinander stehen).



Kabelverschraubungen montieren. Für optimale Dichtigkeit hochviskoses O-Ring-Fett verwenden (z.B. Baysilone von Bayer) . Die Gewinde der Kabelverschraubungen wurden zusätzlich mit Teflon-Dichtband abgedichtet. Kabel montieren und XLR-Stecker anlöten.



Elektronik-Platinen mit Wärmeleitpads auf Aluprofil aufkleben, Kabel anlöten und Aluprofil mit Wärmeleitpads in das Alugehäuse einkleben. Drucktaster (IP67) montieren. Für noch bessere Dichtigkeit und zum Schutz vor Verschmutzung mit Höhlenlehm bei der Montage der Drucktaster die optional erhältlichen Dichtkappen verwenden.



Durch Anlöten des blauen Kabels an Lötpad „B“ des PWM-Dimmers kann die PWM-Frequenz von 200Hz auf 2KHz geändert werden.
Die Anschlußbelegung von KSQ und PWM-Dimmer findet sich in den zugehörigen, sehr übersichtlichen Manuals, welche man sich bei pcb-components als pdf-file runterladen kann.



Dichtflächen blank polieren. Dichtung des Elektronik-Gehäuses von Fusseln reinigen und gleichmäßig mit O-Ring-Fett einfetten. Deckel aufsetzen und die 4 Zylinderschrauben gleichmäßig anziehen. Zum Schluss alle 4 Schrauben kräftig bis zum Anschlag anziehen.



Komponenten für das Akkugehäuse (laut Hersteller Alunatec druckdicht bis 200m Wassertiefe).Das Akkugehäuse besteht aus Delrin (POM). Dieser Spezialkunststoff von „DuPont“ zeichnet sich durch hohe Festigkeit und ausgezeichnete Dimensionsstabilität aus und wird für Präzisionsteile verwendet.

http://shop.strato.de/epages/61162903.sf...0%20POM-0002%22



4-zelliger Li-Ion-Akku (4S1P) mit integrierter Schutzschaltung gegen Überladung und Tiefenentladung. Nennspannung: 14.8V, Ladeschlußspannung: 16.8V, Entladeschlußspannung: 11.0V,
Max. Entladestrom: 4.0A, Max. Ladestrom: 2.6A, Kapazität: 2600mAh (bzw. ca. 38Wh), Qualitativ hochwertige Samsung ICR18650-26 Zellen



Vollautomatisches Ladegerät für 4-zellige Li-Ion-Akkus (4S1P) vom norwegischen Hersteller Mascot.
Type: 2241, Ladeschlußspannung: 16.8V, max. Ladestrom: 0.9A



Ladegerät, 4-zelliger Li-Ion-Akku und Akkugehäuse.



Wenn man den Akku ins Akkugehäuse reinstellt, bleiben rundherum noch ca. 2mm Luft. Oberhalb des Akkus ist noch etwas Platz, um z.B. eine KFZ-Sicherung als Schutz gegen externe Kurzschlüsse zu integrieren.



XLR-Stecker an Ladekabel anlöten. Akku anlöten und Lötstellen mit Schrumpfschläuchen isolieren.



Da der Akku noch etwas Spiel im Gehäuse hatte, habe ich ihn vor dem Einbau einige male sehr eng mit Frischhaltefolie und abschließend mehrfach mit Gaffa-Tape umwickelt, um ihn noch etwas besser vor evtl. eindringendem Wasser zu schützen. Vor dem Zuschrauben des Akkugehäuses die O-Ringe gleichmäßig mit O-Ring-Fett einfetten.



Die verwendeten Blueglobe-Kabelverschraubungen sind von Alunatec erfolgreich bis 300m Wassertiefe getestet (bei entsprechend geeignetem Kabel sowie glatter und planer Auflagefläche). Großer Temperaturbereich: -40°C bis +130°C.

Vorsicht: die Kabelverschraubungen haben ein metrisches Feingewinde M12x 1.5. Ein gewöhnlicher Wald- und Wiesen-Gewindeschneider aus dem nächsten Baumarkt funktioniert daher nicht!



Als Kabel verwende ich das Cordial CLS 215. Hierbei handelt es sich um ein sehr robustes und trotzdem flexibles Lautsprecherkabel, welches ich auch in meinem früheren, langjährigen Hobby Konzertbeschallung in größeren Mengen mit großer Zufriedenheit verwendet habe.

Leiterquerschnitt: 2x 1.5mm2, Leiteraufbau: jeweils 84x 0.15mm2, Leiterwiderstand: 13Ohm/km, Gewicht: ca. 70g/m, Durchmesser: 7mm.



Die verwendeten Neutrik XLR-Stecker sind sehr stabil und verriegelbar. Sie bieten außerdem eine sehr gute Zugentlastung und haben vergoldete Kontakte.



Hurra fertig!


















Links:
Alte Eigenbau-Helmlampe, 4x CREE XR-E R2 Led (I= 1000mA), Baujahr 2010.

Mitte:
Redundant aufgebaute Eigenbau-Handlampe, Baujahr 2011.
Lampenkopf Seite 1: 7x CREE XP-G R5 Led (I= 1350mA)
Lampenkopf Seite 2: 4x CREE XP-G R5 Led (I= 1000mA)

Rechts:
Neue Eigenbau-Helmlampe, 7x CREE XM-L U2 Led (I= 2050mA), Baujahr 2012.



Daten der fertig aufgebauten Helmlampe:

Mit dem „Cree Product Characterization Tool“ kann man sehr schön das Betriebsverhalten diverser Cree-Leds untersuchen, und sich z.B. verschiedene Parameter wie Lichtstrom [Lumen], Effizienz [Lumen/W], Vorwärtsspannung [V] und Leistungsaufnahme [W] in Abhängigkeit vom gewählten Betriebsstrom sowie in Abhängigkeit von der Led-Temperatur (Tjunction) anschauen:

http://pct.cree.com/#





Output der "cavelight 3000":

Die nachfolgenden Werte zur Abschätzung des max. real emittierten Lichtstroms der "cavelight 3000" stammen alle aus der Tabelle im Beitrag zuvor. Um die Werte in der Tabelle ablesen zu können, diese auf "volle Bildgröße" vergrößern.


Für eine einzelne Cree XM-L U2 Led ergibt sich bei einem Strom von I= 3A und Tjunction= 25°C:

- Lichtstrom: 975.6 Lumen*
- Effizienz: 97.5 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 3.337V
- Leistungsaufnahme: 10.011W


Für 7 Stück Cree XM-L U2 Leds in Reihenschaltung ergibt sich somit bei einem Strom von I= 3A und Tjunction= 25°C:

- Lichtstrom: 6829 Lumen*
- Effizienz: 97.5 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 23.4V
- Leistungsaufnahme: 70.1W


* Max. theoretischer Lichtstrom : Dieser gilt nur für eine Emittertemperatur von 25°C, da die Effizienz [Lumen/Watt] mit steigender Emittertemperatur sinkt . Verluste durch Optiken und Frontscheiben sind ebenfalls nicht berücksichtigt. In der Realität werden diese Werte daher nur bei sehr effizienter Kühlung und ohne Optik erreicht. Die exakten, real emittierten Lichtströme einer Lampe müssen in einer kalibrierten Ulbrichtkugel gemessen werden.

Led-Hersteller geben die Led-Parameter üblicherweise für eine Tjunction von 25°C an. In der Realität ist die Tjunction aber wesentlich höher als 25°C.



Worst Case (sehr schlechte Kühlung):

Für eine einzelne Cree XM-L U2 Led ergibt sich bei einem Strom von I= 3A und Tjunction= 150°C:

- Lichtstrom: 707.3 Lumen
- Effizienz: 79.6 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 2.962V
- Leistungsaufnahme: 8.886W


Für 7 Stück Cree XM-L U2 Leds in Reihenschaltung ergibt sich somit bei einem Strom von I= 3A und Tjunction= 150°C:

- Lichtstrom: 4951 Lumen
- Effizienz: 79.6 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 20.7V
- Leistungsaufnahme: 62.2W


Wie man sieht, sinkt mit steigender Tjunction nicht nur die Effizienz, sondern auch die Vorwärtsspannung und somit auch die Leistungsaufnahme. Daher sinkt die Leistung bei gleichem Strom von 70.1W auf 62.2W



Abschätzung des real emittierten Lichtstroms der „cavelight 3000“ (worst case):

Da die Helmlampe bei einem Strom von 3000mA bzw. einer Leistung von 60-70W passiv nicht zu kühlen ist und extrem heiß wird, wird die Lampe „nur“ bei max. 2050mA betrieben.


Für eine einzelne Cree XM-L U2 Led ergibt sich bei einem Strom von I= 2A und Tjunction= 150°C
(worst case, sehr schlechte Kühlung):

- Lichtstrom: 537.6 Lumen
- Effizienz: 93.8 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 2.866V
- Leistungsaufnahme: 5.732W


Für 7 Stück Cree XM-L U2 Leds in Reihenschaltung ergibt sich somit bei einem Strom von I= 2A und Tjunction= 150°C (worst case, sehr schlechte Kühlung):

- Lichtstrom: 3763 Lumen
- Effizienz: 93.8 Lumen/W
- Vorwärtsspannung: 20.1V
- Leistungsaufnahme: 40.1W


Die Verluste durch die verwendete 7fach-Optik von Polymer-Optoelectronics (Part.-No.: 261) betragen laut Hersteller weniger als 15%. Da die 7fach-Optik aber ursprünglich für die Luxeon-Rebel Leds designed wurde, betragen die Verluste in Kombination mit XM-L Leds in Wirklichkeit ca. 22% (in Ulbrichtkugel gemessener Wert).


Somit folgt für den real emittierten Lichtstrom der „cavelight 3000“ (worst case):

Mit 7fach-Optik: 3763Lumen x 0.78 = 2935 Lumen


Die Verluste durch die verwendete Scurion-Frontscheibe sind nicht bekannt. Da Scurion für die Scurion1500 (2x CREE XM-L U2 Led) einen Lichtstrom von 1450 Lumen angibt, können die Verluste durch die Frontscheibe nur relativ gering sein. Daher wird für die Verluste durch die Scurion-Frontscheibe ein Wert kleiner 5% angenommen.

Mit 7fach-Optik + Frontscheibe: 2935 Lumen x 0.95 = 2788 Lumen


Da die „cavelight 3000“ bei 2050mA betrieben wird (im CREE Product Characterization Tool kann man nur die Werte für 2000mA ablesen) und die Tjunction aufgrund der guten Wärmeableitung der Kupferkern-Platine sicherlich kleiner als 150°C ist, sollte der real emittierte Lichtstrom den Wert von 3000 Lumen übersteigen. Die in unseren Höhlen übliche, konstant niedrige Temperatur trägt natürlich auch noch etwas zur effizienten Kühlung bei.




Kosten der „cavelight 3000“:

- Lampenkopf + Elektronikgehäuse + Kabel + Stecker (alles was am Helm montiert ist): ca. 240 EUR

- 4-zelliger Li-Ion-Akku (Kapazität ca. 38Wh): ca. 40 EUR

- Akkugehäuse inkl. Kabelverschraubung + Kabel + Stecker: ca. 50 EUR

- Ladegerät für 4-zelligen Li-Ion-Akku: ca. 43 EUR

- Wärmeleitpaste + O-Ring-Fett: ca. 13 EUR

Alles zusammen: 386 EUR*


* Versandkosten für die einzelnen Komponenten nicht berücksichtigt. Für die Anfertigung des Lampenkopfs wurden 50 EUR berechnet.




Gewicht der „cavelight 3000“:

- Lampenkopf + Elektronikgehäuse + Kabel + Stecker (alles was am Helm montiert ist): 670g

- Li-Ion-Akku + Akkugehäuse + Kabelverschraubung + Kabel + Stecker + Aufhängung: 470g

Alles zusammen: 1140g*

*Das Akkugehäuse wird am Gurt getragen, drückt einem also nicht auf den Schädel.




Fazit "cavelight 3000":

Positiv:
Sehr hell, stufenlos dimmbar, sehr homogene Ausleuchtung, alle Komponenten sehr robust und qualitativ hochwertig, Lampenkopf und Akkugehäuse wasserdicht (druckdicht).

Negativ:
Gewicht der am Helm montierten Komponenten recht hoch, Elektronikgehäuse nicht perfekt wasserdicht (nur IP66, aber durch Polieren der Dichtflächen und Verwendung von O-Ring-Fett sicherlich trotzdem wasserdicht).




Nachtrag: Aktive Kühlung?

Um das Maximum an Effizienz bzw. an Licht aus der Lampe rauszuholen, hatte ich der Lampe zu Beginn des Bastelprojekts einen kleinen, sehr effizienten 50mm-Lüfter verpasst.



Der Lüfter von SEPA erzeugt keine orkanartigen Böen. Dafür, daß er gerade mal 0.25W Leistung aufnimmt, drückt er aber einen ganz ordentlichen Luftstrom (10.1m³/h) durch die Alustifte des Stiftkühlkörpers.

http://www.conrad.de/ce/de/product/18948...earchDetail=005





Provisorische Montage des Lampenkopfs mit Lüfter und Aluprofil, um den Luftstrom gezielt durch die Alustifte zu leiten und den Lüfter vor mechanischen Einwirkungen zu schützen.



Lüfter, Schutzgitter und Aluprofil wiegen nicht allzu viel. Durch die größere Hebelwirkung des tieferen Lampenkopfs wird der Helm aber sehr schlecht ausbalanciert. Aus diesem Grund wurde die aktive Lampenkühlung wieder verworfen. Wie lange der Lüfter das feuchte Höhlenklima überstanden hätte ist natürlich auch fraglich. Grundsätzlich gibt es aber sogar wasserdichte Lüfter.
 
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Hello Chris,

the Senser Xtreme is a boost constant current source.

Detailed informations in English:

http://pcb-components.de/anleitungen/Xtreme_E.pdf


Kind regards
Wolfgang

Thank you very much Wolfgang for your very prompt response
I suppose you use the 12 Volt batterie to get the 22V necessery to the 7 Leds PCB
and if you don't mind can you tell me what is the second "chip" pcb on you picture? (second constant current pcb)?
Can i also find the PDF of this piece in English
Again thank you
Kind regards
Chris
 
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Hello Chris,

the second circuit board (Nano-Dim V2) is the pulse-width modulation dimmer with regulates the light intensity.
I think the manual of the Nano-Dim V2 is only available in German:

http://pcb-components.de/anleitungen/NanoDimV2.pdf



I use an accumulator made of 4 Li-Ion-cells (Panasonic NCR18650B):
Umax.: 16,8 V
Umin.: 10,0 V
Capacity: 48 Wh

Kind regards
Wolfgang
 

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Dear Wolfgang
Last question:
As far as i could understand, you said you could get 3000Lumens only in your home made torch!?
As per the specification of "led.de" you suppose to have more than 6000Lumens!
any reason for that? heat? (i'm not suppose to have this problem in water) power less? long last? or else?
and do you think we can get up to 6000Lumens with your setup?
is the "booster constant current" get hot also?
How long last (Mn or Hrs) your torch, with your 10V batterie?
thank you again for your help
Have a good day
Cheers
Chris
 
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