Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 100W LED Taschenlampe/ 10s Akku Ladetechnik


von Markus B. (scrap)


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Hallo Leute

ich habe mir 100W LED Chips aus China bestellt (~3$ mit Versand) welche 
auch mächtig Hell sind und eine gute Leuchtcharakteristik haben.
für volle Helligkeit brauchen diese etwa 33V und 3A

ich habe jetzt schon einen "Prototyp" aufgebaut mit 16 Stück 18650 
Zellen (8S2P), einen Schalter und einfach direkt an + und - ohne 
Regelung oder sonstwas.
Es ist klar dass die LED damit nie die volle Helligkeit erreicht und 
immer dunkler wird je nach Entladestand.
Mir ging es nur darum "schnell" mal nen Arbeitslicht zu haben und ein 
Gefühl für die notwendige Batteriekapazität zu bekommen.
Ich habe jetzt 100Wh und das ist viel zuviel.

Geladen wird dies einfach über Balanceranschlüsse an einem 
Lithiumladegerät weil ich unterschiedliche Akkus verwendet habe, alles 
gebrauchte Zellen aus "defekten" Laptopakkus.

Ich würde das ganze gern etwas "sauberer" aufbauen mit folgendem 
Kenndaten:
-volle Helligkeit soll erreicht werden können aber auch dimmbar sein. 
Wür weitere Spielereien möchte ich nen µC nehmen dass soll hier aber 
nicht Gegenstand sein.
-geladen werden soll mit einem einfachem Steckernetzteil 12V 2A
-wegen der alten Akkus möchte ich gern ein BMS verwenden (sind auch 
alles unprotectet Zellen)
-für alles zusammen möchte ich nicht wesentlich mehr als 10€ 
Materialkosten ausgeben

Für die LED selbst habe ich mir den IC MIC3203-1YM rausgesucht, dies ist 
eine Step Down 3A KSQ mit PWM Eingang zum dimmen.

Ich dachte daran das folgendermaßen zu machen:
10S Akku mit BMS, Step Up Ladegerät von 12V auf ~42V, KSQ für die LED

es gibt natürlich auch andere Möglichkeiten z.B. nur einen 3 oder 4S 
Akku und eine Step Up KSQ für die LED aber das würde ziemlich viel Strom 
aus dem Akkku ziehen.

Kurzum: habt ihr ideen das günstig umzusetzen, bzw wie ein schlaues 
Design aussehen könnte? Könnt ihr mir gute IC's mit den Eckdaten nennen?

: Verschoben durch User
von oszi40 (Gast)


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Markus B. schrieb:
> -für alles zusammen möchte ich nicht wesentlich mehr als 10€
> Materialkosten ausgeben

Dann beschaff Dir mal eine Schweißerbrille bevor die Augen verblitzt 
sind.

von Jojo S. (Gast)


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In der heise Make Zeitschrift war mal ein interessanter Bauvorschlag für 
eine Taschenlampe mit µC Steuerung und 10 W LED drin. Das müsste 
entsprechend stärker dimensioniert auch für 100 W funktionieren.
https://shop.heise.de/katalog/led-upgrade-fur-taschenlampen

von Markus B. (scrap)


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oszi40 schrieb:
> Markus B. schrieb:
>> -für alles zusammen möchte ich nicht wesentlich mehr als 10€
>> Materialkosten ausgeben
>
> Dann beschaff Dir mal eine Schweißerbrille bevor die Augen verblitzt
> sind.

was möchtest du denn mit diesem sehr qualifiziertem Post aussagen? ist 
nicht rhetorisch gemeint, ich kann es mir beim bestem Willen nicht 
erklären.

Schweißerbrille ist übrigens vorhanden, aber das ist hier ja garnicht 
das Thema

von Korbi G. (Firma: Möhrchenzucht) (korbinian_g53)


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Allein der Kühlkörper kostet mehr als zehn Euro.

von Markus B. (scrap)


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Die fotografierte Lampe aus dem ersten Post hat mich 5 € gekostet.  Die 
10 € beziehe ich jetzt nur auf elektronische Bauelemente.  Mit dem 
Kühlkörper hat du zwar recht, davon hab ich aber auch noch paar da.

Ich suche hier nach Lösungen, nicht nach Problemen.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Markus B. schrieb:
> Mit dem
> Kühlkörper hat du zwar recht, davon hab ich aber auch noch paar da.

Hast Du einen Tipp, woher man die billig bekommt oder mit welchen 
Begriffen man am danach besten z.B. bei ebay.com oder aliexpress sucht?

von Harald W. (wilhelms)


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Markus B. schrieb:

> Ich suche hier nach Lösungen, nicht nach Problemen.

Bevor man nach Lösungen sucht, muss man zuerst die entstehenden
Probleme definieren. Ein Stepdown nach einem Stepup hört sich
z.B. auch nach Problemen an. Sinnvoll wären m.E. ca. 12 Zellen
in Reihe und danach eine schaltende KSQ als Stepdown.

von Markus B. (scrap)


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Der stepup soll ja nur zum laden dienen. Ich würde da auch einen ic mit 
eingebauter cc-cv Regelung nehmen. Am liebsten wäre mir was mit 
eingebautem bms. 12s ist doch noch aufwändiger. Nehme ja LiIon und keine 
LiFePo

von U. M. (oeletronika)


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> Markus B. schrieb:
> für volle Helligkeit brauchen diese etwa 33V und 3A
> ich habe jetzt schon einen "Prototyp" aufgebaut mit 16 Stück 18650
> Zellen (8S2P), einen Schalter und einfach direkt an + und - ohne
> Regelung oder sonstwas.
Das ging aber auch gerade noch so gut, weil 8 Zellen in Reihe noch nicht 
über die kritische Spannung kommen.

> -volle Helligkeit soll erreicht werden können aber auch dimmbar sein.
> Wür weitere Spielereien möchte ich nen µC nehmen dass soll hier aber
> nicht Gegenstand sein.
> -geladen werden soll mit einem einfachem Steckernetzteil 12V 2A
> -wegen der alten Akkus möchte ich gern ein BMS verwenden (sind auch
> alles unprotectet Zellen)
> -für alles zusammen möchte ich nicht wesentlich mehr als 10€
> Materialkosten ausgeben
> Für die LED selbst habe ich mir den IC MIC3203-1YM rausgesucht, dies ist
> eine Step Down 3A KSQ mit PWM Eingang zum dimmen.
> Ich dachte daran das folgendermaßen zu machen:
> 10S Akku mit BMS, Step Up Ladegerät von 12V auf ~42V, KSQ für die LED
Für ein möglichst einfaches Konzept solltest du die Spannungquelle an 
die LED anpassen. Mit ca. 12 Zellen in Reihe bist du sicher über der 
Flußspannung. Dann kann man auch auf Schaltregler verzichten und nur 
eine analoge KSQ oder nur Vorwiderstände nutzen. Der Wirkungsgrad liegt 
im Durchschnitt trotzdem um 80%.
Mit uC und PWM kannst du dann noch diversen Schnickschnack umsetzen.

Ich habe mir mal eine 60W Handlampe gebaut. Mit den hocheffizienten LED 
Cree XM-L R2 wird der wohl noch heller sein, als dein billiger 
100W-Chinaböller, aber dafür kostet das ja auch einige mehr.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/60W-LAMPE/

Zum kühlen würden sich wohl auch größere Prozessor-KK gut eignen.
Große Kühlprofile finden sich auch öfters im Schrott.
Gruß Öletronika

von Sascha (Gast)


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Also für son 10W Modul hab ich mal StepUp und dann so ne Schaltwandler 
KSQ von Meanwell verbaut. Gibts bei Pollin, aber ich hab keine Ahnung 
obs die auch für 3A gibt. War allerdings ein 12V NimH Werkzeugakku dran.

Ich glaube in dem Leistungsbereich wäre es schon angebracht, sich mit 
nem Schaltwandler IC selbst nen StepUp mit Strombegrenzung aufzubauen.

Bei 2s würde ich tatsächlich bleiben, dann kann man mit 2 Op-Amps (1 
Gehäuse) Undervoltage-Lockout und Balancing realisieren.

Den Wirkungsgradverlust durch den Step-Up (Ua/Ue immerhin bis zu 5,5) 
kann man noch verschmerzen, dafür wird die Schaltung recht einfach.

Ohne die 10€ Begrenzung würde ich auf 4s gehen und ein fertiges 
Balancing-Board mit UVLO mit dem Akkupack fest verlöten.
Gibts bei Ebay und Hobbyking.

12 Zellen in Reihe sind einfach höchst unpraktisch was das Balancing 
angeht, selbst Modellbau Ladegeräte die ich kenne gehen nur bis 7s. Um 
den StepUp kommt man da schwer herum.

von Sascha (Gast)


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Nachtrag: Es müssen natürlich jeweils so viele Zellen in Reihe 
geschaltet werden, dass jede Zelle maximal 2A bei 3V liefern muss.

Ich bin davon ausgegangen dass die vorhanden sind und nicht zu den 10€ 
zählen.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Ich hab auch solche 100W LEDs und mir dazu bei ebay ein paar StepUp 
cv-cc besorgt, die die LEDs verkraften. Meine LEDs benötigen ca. 
36.5V/2.6A. Eingangsspannung 12V/8A. Die StepUp können bis 30V 
Eingangsspannung.

von Markus B. (scrap)


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Torsten C. schrieb:
> Hast Du einen Tipp, woher man die billig bekommt oder mit welchen
> Begriffen man am danach besten z.B. bei ebay.com oder aliexpress sucht?

der von mir verwendete kühlkörper ist ein intel boxed lüfter von vor ~10 
jahren. hab mal in ner computerbude gearbeitet und die sind da 
reihenweise in den "schrott" gegangen weil gegen andere getauscht. haben 
sogar einen kupferkern. allerdings haben die nen absatz den ich 
wegfräden musste für guten wärmeübergang zum led chip. aber da müsste 
jeder pc bastler einige von rumliegen haben. gibt es auch in 2 höhen 
(ich hab hier die flache version genommen)


U. M. schrieb:

> Das ging aber auch gerade noch so gut, weil 8 Zellen in Reihe noch nicht
> über die kritische Spannung kommen.

klar ist ja auch absicht, selbst vollgeladen kommen die nicht auf die 
volle flusspannung und brauchen deswegen keine strombegrenzung

U. M. schrieb:
>
> Ich habe mir mal eine 60W Handlampe gebaut. Mit den hocheffizienten LED
> Cree XM-L R2 wird der wohl noch heller sein, als dein billiger
> 100W-Chinaböller, aber dafür kostet das ja auch einige mehr.
> http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/60W-LAMPE/

naja "billige chinaböller" klingt ja mächtig abwertend. fakt ist, ich 
habe bisher nix vergleichbares gesehen was lichtausbeute angeht, einfach 
waaaaahnsinn.
dass die nicht so effektiv wie cree leds sind kann ja sein, aber das ist 
halt so.
übrignes gibt es meines wissens keine XM-L R2 und dein link geht nicht, 
hätt mir das gern mal angeguckt.

Sascha schrieb:
> Also für son 10W Modul hab ich mal StepUp und dann so ne Schaltwandler
> KSQ von Meanwell verbaut. Gibts bei Pollin, aber ich hab keine Ahnung
> obs die auch für 3A gibt. War allerdings ein 12V NimH Werkzeugakku dran.

10W (für ~60ct)habe ich mir auch besorgt , aber die haben nur 12V 
flusspannung und sind damit viel einfacher zu handeln.


> Ohne die 10€ Begrenzung würde ich auf 4s gehen und ein fertiges
> Balancing-Board mit UVLO mit dem Akkupack fest verlöten.
> Gibts bei Ebay und Hobbyking.

wie meinst du das?
balancer für 3 oder 4s gibts bei aliexpress auch für 3-4€ rum.

>
> 12 Zellen in Reihe sind einfach höchst unpraktisch was das Balancing
> angeht, selbst Modellbau Ladegeräte die ich kenne gehen nur bis 7s. Um
> den StepUp kommt man da schwer herum.

deswegen will ich ja erst garkein "externes" balancing machen. jetzt 
aktuell bei meinem prototyp habe ich 2 x 4s aufgebaut und verkabelt.

Crazy H. schrieb:
> Ich hab auch solche 100W LEDs und mir dazu bei ebay ein paar StepUp
> cv-cc besorgt, die die LEDs verkraften. Meine LEDs benötigen ca.
> 36.5V/2.6A. Eingangsspannung 12V/8A. Die StepUp können bis 30V
> Eingangsspannung.

was genau hast du da genommen?
also ich hab diese hier probiert
http://de.aliexpress.com/item/XL6009-DC-DC-Booster-Module-Power-Modules-Ultra-Adjustable-Boost-Regulator/1851954239.html
und da hat es bei 24V in und ~33V/3A out relativ schnell etwas 
gehimmelt. ich vermute die diode. aber das ist ohnehin mist weil ein 
spannungsregler.

von Sascha (Gast)


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Tust du hinter den Spannungsregler noch nen kleinen Vorwiderstand und 
wählst ggf. die Spannung nen Tick kleiner als 33V. Wenn da nur 90W an 
der LED ankommen ist das auch kein Beinbruch.

4A können diese kleinen Schaltwandler Module aus China übrigens nur wenn 
Ein- und Ausgangsspannung nicht sehr unterschiedlich sind. Die würde ich 
nicht nehmen.

So nen Step-Up mit Strombegrenzung selbst aufzubauen ist ja jetzt auch 
kein Hexenwerk. Die meisten (wenn nicht alle) Schaltwandler ICs haben 
1,25V als Feedback Pin Spannung, was in diesem Fall bedeutet dass nur 
3,6% Wirkungsgrad im Shuntwiderstand verloren gehen.

2 von denen in Reihe:
http://www.reichelt.de/L-PISR-10-/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=73064&artnr=L-PISR+10%C2%B5&SEARCH=pisr+10

Dazu nen passenden Mosfet, ne Schottky Diode im TO220 Format und ein 
Schaltwandler IC, ich würde nen MC34063 nehmen weil ich die eh immer 
rumliegen habe.

Und dann hat man ne Lösung die festen Strom liefert. Da es zum 
Wirkungsgrad keine Anforderung gab, tut das.

Weiterer Vorteil: Man kann den Undervoltage Lockout in den 
Feedback-Kreis einbauen. Sobald der Step-Up nicht mehr arbeitet, fließt 
auch kein Strom mehr in die LEDs. Dann gibts nur noch den Eigenverbrauch 
des Schaltwandler ICs, und der wird so gering sein dass bei anständiger 
Hysterese vom UVLO das ganze Teil wochenlang rumliegen kann.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Markus B. schrieb:
> naja "billige chinaböller" klingt ja mächtig abwertend.
Naja, 100W-Strahler für 3€ muss irgend wo Einschränkungen haben.

> habe bisher nix vergleichbares gesehen was lichtausbeute angeht, einfach
> waaaaahnsinn.
Naja, welbst wenn die 2/3 der Effizenz von Spitzen-LED hat, entspricht 
das immer noch einem Halogenstrahler von ca. 500W.
Mit meiner 60W-Lampe kann ich auch einen kleinen Fußballplatz beleuchten 
:-)

> übrignes gibt es meines wissens keine XM-L R2
Ne, hast recht, habe mich da geirrt. Sind XM-L U2 auf Kupferträger

> und dein link geht nicht,
> hätt mir das gern mal angeguckt.
Aber was ist das Problem? Andere können auch drauf zugreifen.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/60W-LAMPE/
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/60W-LAMPE/89_Lampe_vorn.JPG
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/60W-LAMPE/05_Kuehlkoerper_m_Strahler_Top.JPG
Gruß Öletronika

von Markus B. (scrap)


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U. M. schrieb:
>> und dein link geht nicht,
>> hätt mir das gern mal angeguckt.
> Aber was ist das Problem? Andere können auch drauf zugreifen.
> http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEK...
> http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEK...
> http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEK...
> Gruß Öletronika

naja vielleicht kannst du drauf zugreifen, aber bei mir kommt immer die 
fehlermeldung, dass der server nicht erreichbar ist, egal wie weit ich 
die url noch versuche aufzulösen, selbst schmusekaters.net ist nicht 
erreichbar

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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Du brauchst auch eine Konstantspannung für den nötigen Lüfter.

von Der Andere (Gast)


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Michael X. schrieb:
> Du brauchst auch eine Konstantspannung für den nötigen Lüfter.

Das war genau mein Gedanke. Wo bitte ist der Lüfter in dem Bild, der die 
100W Wärme von dem KK abführen soll?

von Crazy Harry (crazy_h)


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@Markus: den da 
http://www.ebay.de/itm/DC-DC100W-Constant-Current-Boost-Step-up-Module-Charging-Power-Supply-LED-Driver-/191466207770
Mußte ich aber ein bisschen tunen, da das Teil nur 35V geliefert hat.

: Bearbeitet durch User
von Crazy Harry (crazy_h)


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Der Andere schrieb:
> Michael X. schrieb:
> Du brauchst auch eine Konstantspannung für den nötigen Lüfter.
>
> Das war genau mein Gedanke. Wo bitte ist der Lüfter in dem Bild, der die
> 100W Wärme von dem KK abführen soll?

Ich hab einen KK mit 6 Headpipes und wenn der waagerecht liegt, packt 
der das ohne Lüfter. Und er führt auch keine 100W ab, sondern rund 85W.

: Bearbeitet durch User
von Markus B. (scrap)


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Der Andere schrieb:
> Michael X. schrieb:
>> Du brauchst auch eine Konstantspannung für den nötigen Lüfter.
>
> Das war genau mein Gedanke. Wo bitte ist der Lüfter in dem Bild, der die
> 100W Wärme von dem KK abführen soll?


wie schon bereits erläutert wurde, kann die led niemals 100W erreichen 
in dem gezeigtem aufbau.
sobald paar prozent raus sind sinkt die leistung auf ~50W, außerdem hab 
ich noch parallel zum "volle kanne" einen step down mit regelbarer 
spannung für eine "dunklere" einstellung.
auf "dunkel" (~10-20w) wird weder der chip noch der kühlkörper messbar 
wärmer und für "volle kanne" reicht das schon, meistens braucht man das 
eh nur kurze zeit <1min und selbst wenn ich das ne halbe stunde so hab 
wird es nicht wärmer als 60 grad, was aber auch der sinkenden 
akkuleistung zu schulden ist.

um die abwärme der 100W abzuführen braucht es aber tatsächlich eine 
aktive kühlung, da würde ich aber nen kleineren 50mm kühlkörper nehmen 
und nicht so ein riesenteil.
die 12V des lüfters würde ich per pwm und tiefpass direkt aus der 
akkuspannug generiern, wenns nicht klappt ist halt der lüfter hin, so 
what.
oder ich würde nen 5v lüfter besorgen, die 5v brauche ich eh.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Markus B. schrieb:
> naja vielleicht kannst du drauf zugreifen, aber bei mir kommt immer die
> fehlermeldung, dass der server nicht erreichbar ist, egal wie weit ich
> die url noch versuche aufzulösen, selbst schmusekaters.net ist nicht
> erreichbar
ich weiß nicht, ob der Server zwischenzeitlich mal nicht erreichbar war?
Das kann ja durchaus mal sein, aber sonst funktionieren die Links, die 
ich gesetzt hatte.
Gruß Öletronika

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Ich finde das Projekt interessant.
Kennt sich jemand mit 100W LEDs aus,
also welche man bei einem Nachbau verwenden sollte?

Markus B. schrieb:
> ich habe mir 100W LED Chips aus China bestellt (~3$ mit Versand) welche
> auch mächtig Hell sind und eine gute Leuchtcharakteristik haben.

Bei den obigen Kühlkörper-Diskussionen frage ich mich, ob man nicht 
besser 10..15€ ausgeben sollte und dann vielleicht nur die Hälfte an 
Wärme abführen muss.

Markus B. schrieb:
> der von mir verwendete kühlkörper ist ein intel boxed lüfter

Ah, kam mir bekannt vor, ich wusste nur nicht mehr woher. ;-) Danke. :-)

von Sascha (Gast)


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Oder alternativ mehrere kleine Module parallel schaltet damit man näher 
an der Akkuspannung ist und sich die Wärme besser aufteilt. Und damit 
sich keiner die Netzhaut verbrennt wenn er in die 100W Waffe mal 
reinguckt.

von Markus B. (scrap)


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funfact am rande:

ich habe heut mal wieder etwas experimentiert, habe eine dieser 100w 
leds auf den tisch gelegt und mit 2-3cm abstand ein paar lagen papier 
drüber damit die nicht gar so sehr blendet.

mit dem resultat das nach etwa 10sekunden auf voller helligkeit alle 4 
lagen über der led zu brennen begonnen haben. mehrfach reproduzierbar.

und garantiert nicht durch die wärmeeinwirkungen sondern allein durch 
die aufgenommene lichtenergie. echt unglaublich...

von Sascha (Gast)


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Gut, und jetzt drehst du den Versuchsaufbau mal um sodass das Papier 
unten liegt. Und dann gucken wir mal, ob du damit recht hast, dass das 
nur vom Licht kommt.

von ek (Gast)


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was habt ihr eigentlich für Hosentaschen, dass solche Taschenlampen 
hinein passen

von Markus B. (scrap)


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Sascha schrieb:
> Gut, und jetzt drehst du den Versuchsaufbau mal um sodass das Papier
> unten liegt. Und dann gucken wir mal, ob du damit recht hast, dass das
> nur vom Licht kommt.

was glaubst du wie ich auf die Aussage komme ;)

und um die letzte Frage zu beantworten: in dem Thread geht es mir ja 
gerade darum das Ding deutlich kleiner zu machen, eben dass es auch zur 
Not mal in ne Jackentasche passt und eben handlicher wird.

das jetzige Design ist z.b. darauf ausgerichtet um auch hingestellt zu 
werden wenn man unterm Auto arbeitet oder als indirektes licht oder es 
aufzuhängen oder sowas.

Allerdings bin ich jetzt inzwischen soweit dass die "Steuer und 
Schutzelektronik" wohl deutlich mehr als 10€ kosten wird, zumindest so 
wie ich das haben will.

allerdings ist das sicherlich auch okay, ein lampenmodell mit 
vergleichbaren parametern kostet 2400$ (FOURSEVENS XM18) aber selbst 
kleinere modelle sind nicht unter 300€ zu haben.

: Bearbeitet durch User
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