Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Halogen-Spot durch LED ersetzen


von Jochen (Gast)


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Hallo,

ich habe mal in guten alten Zeiten eine Lichtanlage für ein 
Jugendzentrum / Theaterbühne gebaut. Verwendet habe ich 
PAR36-Halogenlampen dieses Typs:

http://www.amazon.de/4509-PAR-36-13V-100W-NSP/dp/B0094GH80G

Also sprich 12V 100W Halogen-Reflektorlampen mit ca. 10° Öffnungswinkel 
und einer unfassbaren Lebensdauer von bis zu 25 Stunden. Der Hersteller 
behauptet, das Teil liefere ca. 110.000 cd (MBCP = maximum beam 
candlelight power).

Ich wurde nun kontaktiert mit der Frage, ob ich das nicht auf LED 
umbauen könnte. Leichtsinnigerweise habe ich zugesagt, das zu versuchen. 
Aufgrund der mechanischen Installation vor Ort und des Aufwandes kommt 
eigentlich nur ein Austausch der Leuchtmittel an sich in Frage. Komplett 
neu aufbauen möchte ich die Anlage eigentlich nicht.

Leider gibt es keinen LED-Ersatz von der Stange, der die gleiche 
Helligkeit bringen würde. Deshalb die Frage, ob man ähnliche technische 
Daten mit CREE-LED-Emittern und passenden Optiken erreichen könnte, die 
dann elektrisch und mechanisch halbwegs kompatibel sind.

Könnte dieser Emitter passen:
http://www.mouser.de/ProductDetail/Cree-Inc/XPLAWT-00-0000-000LV40E5/

Er bringt 440 Lumen, hat aber einen Öffnungswinkel von 125°.

Mit dieser Optik:
http://www.carclo-optics.com/optic-10199?ledmanufacturer=cree&ledfamily=xp-l&opticfamily=20mm&beamangle=1 
to 10 degrees&beam=narrow spot&finish=plain

müsste man die Abstrahlcharakteristik eigentlich nachbilden können, 
oder?

Die Frage ist jetzt nur, wie hell ist das ganze und wieviele von den 
Dingern brauche ich, um eine vergleichbare Helligkeit zu dem 
Original-Leuchtmittel hinzubekommen?

Natürlich wird das teurer, aber mir geht es im Moment eher um die 
LED-Bastelei, auf die ich Lust habe und in der ich Erfahrung sammeln 
möchte um irgendwann mein Haus auf selbstgebaute LED-Leuchten 
umzustellen.

von Peter II (Gast)


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Leider geht der LED link nicht. Aber 440lm kommt mir zu wenig vor.

Für 100W Halogen würde ich 15W - 20W LED einplanen.

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree-High-Power-LEDs/Cree-MK-R-neutralweiss-ohne-Platine-Emitter.html

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree-High-Power-LEDs/Cree-MT-G2-Easywhite-warmweiss-CRI90.html

Die Optik wird nicht das größte Problem sein sondern die Wärme. 
Halogenlampen strahlen die Wärme nach vorne ab, LEDs muss du schon aktiv 
kühlen. Du musst also irgendwie einen Lüfter einbauen wenn der Platz 
begrenz ist. Halte ich kaum für möglich in der vorhanden Halterung.

Die Spannungsanpassung ist auch nicht das Problem, es gibt fertig 
Stromquelle für solche LEDs.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Zur Umrechnung hat Osram amtliche Verordnungen zum Download:
http://www.osram.de/media/resource/HIRES/343997/915528/eu-verordnung-1194-2012-de.pdf
Für PAR36 gibt es Referenzdaten auf Seite 15 zur Äquivalenz:
Leistungsaufnahme 100 (W) Referenzlichtstrom Phi(90°) 720lm
weiter unten gibt es noch Korrekturfaktoren für schmalere Winkel.

noch zwei weitere Fundstellen zu PAR36, scheint aber dasselbe Dokument 
zu sein
http://www.osram.de/media/resource/HIRES/540316/915529/EU-1194/2012-EU-Verordnung-(DE).pdf
http://www.osram.de/media/resource/HIRES/343997/eu-verordnung-1194-2012-de.pdf

: Bearbeitet durch User
von Jochen (Gast)


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Danke. Also ich komme durch simple Umrechnung bei 110.000 cd und 10° 
Abstrahlwinkel auf einen Lichtstrom von 2.630 lm. Das berücksichtigt 
aber vermutlich nicht, dass die Abgrenzung des Lichtkegels unscharf ist.

Wenn ich jetzt mal die Cree MT-G2 von Peter II hernehme, die schafft 
1.200 lm bei ca. 19 Watt, das sind "nur" 65 lm/W. Eine passende Optik 
dafür wäre diese hier:

http://www.carclo-optics.com/optic-10755-led-cree-xlamp-mt-g2-white

Was mich jetzt wundert, ist die Angabe 5,6 Cd/lm für die Optik. Da würde 
ich pro LED auf 6.720 cd liegen, was doch deutlich unter den 110.000 cd 
des Halogenleuchtmittels liegt. Warum?

Etwas besser, vor allem im Wirkungsgrad, müsste die Cree MK-R sein, zum 
Beispiel MKRAWT-02-0000-0D0BH40E4: 970 lm bei 12V und 700mA macht 115 
lm/W.

Ein PAR36 hat einen Durchmesser von 114 mm. Da bekomme ich locker vier 
30mm-Optiken rein und hätte jede Menge Platinenplatz für die CCS und 
Übertemperaturschutz frei.

Würde ich mit vier MK-R, vier Optiken und insgesamt ca. 3000 lm (inkl. 
Verlust durch Optiken) einen 100W-Halogenspot adäquat ersetzen können?

von LED (Gast)


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evt. wäre da was für erste Versuche dabei

http://www.ebay.com/itm/20-100W-LED-Aluminium-Heat-Sink-Cooling-Fan-44mm-Lens-Reflector-Bracket-kit-/221474106526?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3390e2ac9e

ttp://www.ebay.com/itm/100W-100-Watt-White-High-Power-LED-Light-Lens-Ref 
lector-Heatsink-Cooler-/291331431602?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item43d4 
b4dcb2

http://www.ebay.com/itm/20-100W-LED-Aluminium-Heat-Sink-Cooling-Fan-90-120-44mm-Lens-Reflector-Bracket-/221477284069?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item33911328e5

http://www.ebay.com/itm/78mm-Lens-82mm-Reflector-Collimator-Base-85mm-Fixed-bracket-For-20W-100W-LED-/261598152116?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3ce87705b4

http://www.ebay.com/itm/100W-High-Power-LED-Cooling-Fan-Aluminium-Heatsink-LEN-EPower-Supply-Adapter-KIT-/321590195836?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item4ae044f67c

usw.

bei eigenen Versuchen im Wohnbereich  haben sich LED dieser 
Leistungsklasse als weniger brauchbar erwiesen
sehr hell, blenden ntürlich entsprechend
für indirekte Beleuchtung brauchbar

aber als 100W Halogen Spot Ersatz evt. eher passend

von ganzegal (Gast)


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Jochen schrieb:
> einer unfassbaren Lebensdauer von bis zu 25 Stunden

Wenn du zwischenzeitlich die Lampen vorheizt bzw. den Einschaltstrom mit 
passendem NTC verringerst, hast du viel mehr Zeit für den Test und den 
Umbau.

(Bei der 50W Ausführung ging mit NTC innerhalb von 6 Monaten kein 
Leuchtmittel mehr defekt bei ca. 20h/Woche Nutzung.)

von Jochen (Gast)


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Ich hatte damals eine Phasenanschnittsteuerung mit den AVRs der ersten 
Generation (AT90S...) und Sharp Optotriacs gebaut. Ein 
Nulldurchgangsdetektor pro µC ging auf den Interrupt. Die Dimmer waren 
über die serielle Schnittstelle in einer Daisy-Chain geschaltet. Sehr 
einfach, aber funktioniert seit ungefähr 18 (?) Jahren ohne Probleme...

Die Software hat eine Vorheizung und eine Linearisierungs-Kennlinie 
drin, so dass der Helligkeitseindruck auf der Bühne mit der Stellung der 
Schieberegler übereinstimmt. Außerdem war eine Rampe implementiert - von 
dunkel nach hell ging das nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit - 
Simulation eines NTC. Gefühlte Lebensdauer der Lampen liegt deutlich 
über 25 Stunden, aber von den 64 Stück geht trotzdem sehr regelmäßig 
einer über den Jordan.

von Atmega8 A. (atmega8) Benutzerseite


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@ Jochen (Gast)
Du meinst doch bestimmt 25 tausend Stunden.

Diese LEDs halten eigentlich sehr lange wenn sie ordentlich gekühlt 
werden.
Also ein CPU-Kühlkörper mit Lüfter und zusätzlich einen Temperatursensor 
am Kühlkörper, möglichst nahe der LED.

Wenn der Lüfter nicht mehr funktioniert oder der Kühlkörper verdreckt 
ist und dadurch die Temperatur steigt muss man die Leistung der LED 
drosseln.

Wenn die Drosselung aktiv ist muss man das Licht auch z.B. jede Minute 
mal kurz aufblitzen lassen, dann leidet die Show auf der Bühne nicht.

Dieses aufblitzen zeigt dass etwas nicht in Ordnung ist und die Leute 
können bei dem Scheinwerfer den Staub entfernen oder den Lüfter 
austauschen (einen baugleichen Lüfter als Ersatz kaufen).

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Atmega8 Atmega8 schrieb:
> Du meinst doch bestimmt 25 tausend Stunden.

Nein, er bezieht sich auf die Halogenglühlampen.

von A-Freak (Gast)


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Ich habe mit diesen LEDs gute Erfahrungen wenn größte Helligkeit bei 
sehr guter Bündelung nötig ist:
http://www.led1.de/shop/samsung-leds/samsung-high-power/samsung-3535-ceramic-power-led-auf-starplatine-weiss-5000k-512-lumen-sphwhtl3d303-r0.html
Dazu Linsen wie 
http://www.led1.de/shop/samsung-leds/samsung-high-power/8-carclo-linse-fuer-samsung-3535-ceramic-power-leds.html

Nach Augenmaß müßten in deinen PAR36-Ausschnitt ein Cluster aus 7 Stück 
passen. Damit kannst du die mittlere Leistung je LED auf ca. 2 bis 3W 
reduzieren was die Kühlung vereinfacht.

Die Kühlung ist extrem wichtig. Um die Wärme weg zu bekommen brauchst du 
einen CPU-Kühlkörper mit Lüfter.

von Thomas (kosmos)


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Wenn die schon nach 25 Std. hops gehen ist das sicherlich ein 
thermisches Problem.
100 Watt Halogen werden um die 2000-3000 Lumen bringen. Ne günstige 12V 
MR16 Lampe mit Smd-Leds bestückt bringt um die 300-400 Lumen außerdem 
haben die eher einen  Abstrahlwinkel von 120 Grad.

Helligkeitsmäßig wirst du damit nicht anstinken können. Von der 
Lebensdauer aber schon. Habe 4 solcher Led-Lampen seit 3 Jahren im 24 
Stunden Einsatz. Musste noch keine austauschen. Mache damit 6 m² 
ausreichend hell. Wobei diese pro Stück nur 300 Lumen bringen neuere 
liegen aber schon um die 400 Lumen.

von Klaus R. (klaus2)


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WIESO will man das denn umbauen? Weil Led ach so modern ist? Sag denen, 
du hättest das kalkuliert und 5 defekte Par pro Jahr währe immer noch 
viel ökonomischer...das eigentl Problem ist ja, dass wir nie nein oder 
geht nicht sagen können...

Klaus.

von Lothar (Gast)


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64 x 100 Watt = 6,4 kW... Könnte man auf ein Drittel bis die Hälfte 
reduzieren. Lampen fallen nicht mehr während der Vorstellung aus, da sie 
quasi ewig halten. Das Licht wird nicht rötlich-gelb beim Dimmen und es 
fällt der eingebaute Sanft-Anlauf der Halogenlampen weg - 
Stroboskopeffekte sind möglich. LED-Licht hat eigentlich eine Menge 
Vorteile auf der Bühne, sofern man hochwertige Typen nimmt mit guter 
Farbwiedergabe. Und falls farbige Lampen im Einsatz sind mit 
Filterfolie, kann man einfach die entsprechende LED-Farbe einbauen und 
die Folie rausnehmen. Dann steigt der Wirkungsgrad noch einmal. Von der 
Möglichkeit, RGBW-LEDs zu verbauen ganz zu schweigen.

Die PAR36 Pressglaslampen kosten ca. 12 - 15 Euro das Stück. Bei 25 
Stunden Lebensdauer und 64 Stück kostet das Licht bei 100% ED also über 
30 Euro pro Stunde alleine für den Austausch der Halogenlampen. 
Natürlich wäre für den LED-Umbau eine gewisse Investition nötig, aber 
dass es sich auf keinen Fall lohnt, würde ich nicht pauschal sagen. 
Hängt natürlich davon ab, wie intensiv die Lichtanlage genutzt wird, 
wann sich das amortisiert.

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