Hallo zusammen, ich habe eine Cree Fahrradlampe aus China, diese hier: https://www.amazon.com/Solarstorm%C2%AE-Rechargeable-Waterproof-Flashlight-Activities/dp/B00VHOG3Y0 Eigentlich funktioniert sie ganz ordentlich und hell. Mich haben allerdings einige Sachen gestört die ich gern verbessern wollte, indem ich eventuell deren Platine durch eine Eigene ersetze. Beim Aufschrauben und verstehen der Schaltung ist mir allerdings aufgefallen, dass die Lampe anscheinend recht uneffizient arbeitet. Es sind drei Cree XML-T6 LED verbaut (Datenblatt: http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/LED-Components-and-Modules/XLamp/Data-and-Binning/XLampXML.pdf). Nun sind anscheinend alle drei LED in Reihe geschalten (LEDs gehen erst ab 7,7V an). Die Elektronik schaltet die Akkuspannung direkt durch einen Transistor zu den LED und regelt die Dimmung durch PWM. Nach Datenblatt schalten die LED bei 2,65V ab, in real etwas später, aber ich glaube die Elektronik schaltet bei dem Wert dann ab. Das ist zum Beispiel ein Problem, sie reduziert nicht frühzeitig die Leistung, damit ich länger Licht habe, sondern geht halt einfach aus. Das ist wunderbar Nachts im Wald... Der Akku ist ein 2S Akku (4x 18650, 2s2p), Ladeschlussspannung demnach bei 8,4V, Entladebar (Akkuschonend) bis 3,5V/Zelle, also 7V. Nun gehen aber durch die Schaltung bedingt die LED schon bei 7,95V aus. Das nutzbare Spannungsband des Akkus ist demnach nur von 8,4V-7,95V. Viel Ladung bleibt dann also im Akku. Auch die maximale Spannung der LED ist durch den Akku auf 2,8V begrenzt, was lt Datenblatt gerade mal 65% Leistung sind. Meine Frage: Ist das nicht total uneffzient? Wäre man nicht besser beraten einen 3.3V Spannungsregler zu nutzen und jede LED einzeln zu beschalten. So könnte man auch direkt 2 von 3 LED abschalten, falls der Akku zur Neige geht, damit man nicht so schnell im Dunklen steht... Viele Grüße, Niine
:
Verschoben durch User
Oder alle in Serie, und einen stromgesteuerten Buck-Boost. Ja waere sicher besser.
Oh D. schrieb: > Ja waere sicher besser. Wenn 2 Lampen da lägen, die gleich aussehen, aber eine davon mit "50% längere Lichtabgabe" wirbt, wieviel dürfte die dann mehr kosten?
Oh D. schrieb: > Oder alle in Serie, und einen stromgesteuerten Buck-Boost. > > Ja waere sicher besser. Und wie das gute Stirnlampen machen mittels PWM die Lampen bei fast leerem Akku auf einen deutlich weniger hellen Notmodus, wo man noch ein bischen sieht und vor allem noch gesehen wird. Kostet aber Teile und Entwicklungskosten, und der durchschnittliche Käufer sucht halt immer die billigste Niine schrieb: > Fahrradlampe aus China Niine schrieb: > Wäre man nicht besser > beraten einen 3.3V Spannungsregler zu nutzen und jede LED einzeln zu > beschalten. So könnte man auch direkt 2 von 3 LED abschalten, Nein besser ist alle 3 mit nur 1/3 oder 1/5 des eff. Stroms zu betreiben, da sie dann einen besseren Wirkungsgrad haben.
Niine schrieb: > Wäre man nicht besser beraten einen 3.3V Spannungsregler zu nutzen Du willst die LEDs doch nicht etwa direkt an einer Konstantspannungquelle betreiben? Nimm besser eine lineare Stromregelschaltung mit niedriger DropOut-Spannung für jede LED und betreibe das an einer 1S2P-Konfiguration.
@ Niine (Gast) >Nun sind anscheinend alle drei LED in Reihe geschalten (LEDs gehen erst >ab 7,7V an). Die Elektronik schaltet die Akkuspannung direkt durch einen >Transistor zu den LED und regelt die Dimmung durch PWM. Aua. >Meine Frage: Ist das nicht total uneffzient? Ja, wenn gleich man durch diese Billigstschaltung eine sinkende Helligkeit bei sinkender Batteriespannung erhält ;-) > Wäre man nicht besser >beraten einen 3.3V Spannungsregler zu nutzen und jede LED einzeln zu >beschalten. Nein. > So könnte man auch direkt 2 von 3 LED abschalten, falls der >Akku zur Neige geht, damit man nicht so schnell im Dunklen steht... Nö. Man erkennt per Voltage Superviser oder uC eine langsam sinkende Batteriespannung und schaltet dann das Licht per PWM entweder dunkler oder man blinkt alle paar Sekunden, damit es der User merkt. Die Kombination aus Batteriespannung und LED-Spannung ist ungünstig, weil sie beide nah beieinander liegen. Für einen Step Down Schaltregler zu wenig, für einen Step Up zuviel! Klar gibt es Buch/Boost Schaltregler, aber die sind wieder aufwändiger. Hmm. Man könnte die 3 LEDs mit je 3 einzelnen Step-Down Schaltreglern betreiben, die gibt es ja sehr preiswert und klein. Oder man Baut das Ding auf einen Akku mit 1 Zelle in Reihe (1s4p) um und nimmt einen Step Up Schaltregler, das ist effizienter.
ArnoR schrieb: > Nimm besser eine lineare Stromregelschaltung mit niedriger > DropOut-Spannung für jede LED und betreibe das an einer Kennst du einen kleinen (SOT23 o.ä.) IC, welcher das bis 1A kann? ArnoR schrieb: > 1S2P-Konfiguration. Falk B. schrieb: > Man könnte die 3 LEDs mit je 3 einzelnen Step-Down Schaltreglern > betreiben, die gibt es ja sehr preiswert und klein. Die Idee gefällt mir eigentlich gut. Durch die Parallelschaltung der Zellen addieren sich ja auch die Kapazitäten, das wäre ja ziemlich gut. Also 3 kleine 1A Step-Down Schaltregler für jede LED und an einen Regler einfach den Mikrocontroller dranhängen? Falk B. schrieb: > Oder man Baut das > Ding auf einen Akku mit 1 Zelle in Reihe (1s4p) um und nimmt einen Step > Up Schaltregler, das ist effizienter. Das wäre dann aber für den aktuellen Fall, also 3 in Reihe, Step-Up auf ca. 8,5V, oder?` Schöne Antworten, danke :-)
Niine schrieb: > Step-Up auf ca. 8,5V, oder?` Ca. der Step up sollte am besten direkt den STrom regeln. Siehe: https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Schaltregler Wobei das jetzt als Beispiel gedacht ist, das geht auch mit anderen Schaltreglern.
Niine schrieb: > Also 3 kleine 1A Step-Down Schaltregler Was erwartest du für einen Vorteil vom Schaltregler? Die LED hat etwa 3,1V bei 1,5A und der Akku hat etwa 4,2...3,5V. Ein Linearregler hat da im schlechtesten Fall 3,1/4,2=74% und bei Entladeschluss etwa 3,1/3,5=89% Wirkungsgrad.
ArnoR schrieb: > Was erwartest du für einen Vorteil vom Schaltregler? Die LED hat etwa > 3,1V bei 1,5A und der Akku hat etwa 4,2...3,5V. Ein Linearregler hat da > im schlechtesten Fall 3,1/4,2=74% und bei Entladeschluss etwa > 3,1/3,5=89% Wirkungsgrad. Stimmt, ein Linearregler wäre günstiger und braucht weniger Bauteile drumrum. Dann könnte ich ja auch einfach einen 3V 3A Linearregler nehmen und alles damit versorgen. Ist wahrscheinlich nicht die Golfeffektivitätslösung, aber um wahrscheinlich ein vielfaches Effizienter als die jetzige... Danke, Niine
@ Niine (Gast) >Also 3 kleine 1A Step-Down Schaltregler für jede LED und an einen Regler >einfach den Mikrocontroller dranhängen? So in etwa. >> Ding auf einen Akku mit 1 Zelle in Reihe (1s4p) um und nimmt einen Step >> Up Schaltregler, das ist effizienter. >Das wäre dann aber für den aktuellen Fall, also 3 in Reihe, Step-Up auf >ca. 8,5V, oder?` Ja. >Stimmt, ein Linearregler wäre günstiger und braucht weniger Bauteile >drumrum. Ja. >Dann könnte ich ja auch einfach einen 3V 3A Linearregler nehmen und >alles damit versorgen. Nein! Du braucht für jede LED einen einzelnen STROMregler! Man kann die LEDs NICHT einfach paralle schalten, siehe LED. Siehe Konstantstromquelle.
Falk B. schrieb: > Nein! Du braucht für jede LED einen einzelnen STROMregler! Man kann die > LEDs NICHT einfach paralle schalten, siehe LED. > Siehe Konstantstromquelle. Oder genau einen Regler wenn man eine Step up nimmt und die drei Leds in Reihe schaltet. Ansonsten hat Arno natürlich recht, bei einer Zelle und einer Led bringt ein Schaltregler kaum Vorteile gegenüber einem Low Drop Linearregler.
Falk B. schrieb: > Nein! Du braucht für jede LED einen einzelnen STROMregler! Ohje, da hackt es. Bisher hatte ich es immer mit Spannungsreglern nur zutun :-/ Ich baue mir also einen Konstantstromregler, welcher genau 1A liefert. Und wenn ich die LED dimmen will, dann unterbreche ich einfach die Leitung zur LED per Transistor per PWM? Der Andere schrieb: > Oder genau einen Regler wenn man eine Step up nimmt und die drei Leds in > Reihe schaltet. Für diesen Fall würde ich jetzt sowas nehmen: http://www.linear.com/product/LT3922 Allerdings ist es mit den ganzen Bauteilen schon recht wild rumdrum, es ist wenig Platz auf der Platine. Danke für eure Hilfe. Komplizierter als erwartet :-(
@Niine (Gast) >Ich baue mir also einen Konstantstromregler, welcher genau 1A liefert. Ja, und der sollte mit möglichst wenig Spannungsabfall arbeiten können, um deine Akkus möglichst tief entladen zu können. Natürlich nicht tiefer als die zulässige Entladespannung. >Und wenn ich die LED dimmen will, dann unterbreche ich einfach die >Leitung zur LED per Transistor per PWM? Nein! Du sagst der Konstantstromquelle, daß sie den Strom auf 0mA regeln soll. https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor Nimm die MOSFET-Version. Deine PWM vom uC kommt per Spannungsteiler an Pin 3 vom OPV. >http://www.linear.com/product/LT3922 Der ist schon ganz gut, aber der braucht 8-27V Eingangsspannung. Du brauchst einen, der bis auf 7V Eingangsspannung runter kann. >Allerdings ist es mit den ganzen Bauteilen schon recht wild rumdrum, es >ist wenig Platz auf der Platine. Naja, deine linearen Stromquellen brauchen auch Platz und auch ein wenig Kühlung, schließlich müssen die pro Kanal bei vollem Akku ca. 1W an Verlustleistung verbraten. >Danke für eure Hilfe. Komplizierter als erwartet :-( Tja, wer eine Super-LED Lampe haben will und nicht kaufen will, muss da durch.
Angehängte Dateien:
-
KSQ.PNG
8,9 KB
Falk B. schrieb: > Nimm die MOSFET-Version. Deine PWM vom uC kommt per Spannungsteiler an > Pin 3 vom OPV. Dann bräuchte ich die Schaltung für jede LED. Das wird wohl zu groß. Aber es wäre dann so wie im Anhang, richtig? >>http://www.linear.com/product/LT3922 > Der ist schon ganz gut, aber der braucht 8-27V Eingangsspannung. Du > brauchst einen, der bis auf 7V Eingangsspannung runter kann. Da steht doch aber: 2.8V to 36V Input Voltage Range Und wir hätten als 1p eine Eingangsspannung von 3.5-4.2V und der transformiert die Spannung auf die 3 in Serien geschalteten LED.
Übrigens habe ich gerade den Schaltplan der Lampe gefunden: http://beriled.biz/data/files/LEDA_QX9920.pdf Der Treiber wäre dann dieser: http://www.dianyuan.com/upload/community/2015/03/27/1427442373-56499.pdf Aber eigenartig ist der Schaltplan ja schon. Wieso wird der Mikrocontroller über einen 150 Ohm Widerstand versorgt? Anscheinend ist der Treiber auch ein Step Up Converter, weil als Max Input 7V da steht. Aber wieso sollte man dann einen 2s2p Akku verwenden statt einem 1s4p? Grüße, Niine
Niine schrieb: > Aber eigenartig ist der Schaltplan ja schon. Wieso denn? Das ist ok so. > Wieso wird der Mikrocontroller über einen 150 Ohm Widerstand versorgt? Weil der nicht mehr als 5V verträgt? > Anscheinend ist der Treiber auch ein Step Up Converter, weil als Max > Input 7V da steht. Aber wieso sollte man dann einen 2s2p Akku verwenden > statt einem 1s4p? Das ist ein StepDown für 1 LED. Sicher, dass es die Schaltung deiner Lampe ist?
ArnoR schrieb: >> Wieso wird der Mikrocontroller über einen 150 Ohm Widerstand versorgt? > > Weil der nicht mehr als 5V verträgt? Ja, richtig. Aber ich lernte einen Mikrocontroller immer per Spannungsregler zu versorgen und nicht per Spannungsteiler oder Vorwiderstand... > Das ist ein StepDown für 1 LED. Sicher, dass es die Schaltung deiner > Lampe ist? Ja, auf dem IC bei mir steht LEDA1510. Wie es auch im Datenblatt steht.
Niine schrieb: > ich lernte einen Mikrocontroller immer per > Spannungsregler zu versorgen und nicht per Spannungsteiler oder > Vorwiderstand... Dessen Versorgungsspannung wird durch die Z-Diode ZD1 (-UF(D1))stabilisiert.
@Niine (Gast) >Aber es wäre dann so wie im Anhang, richtig? Nicht ganz, dort gehören N-Kanal MOSFETs rein. >>http://www.linear.com/product/LT3922 > Der ist schon ganz gut, aber der braucht 8-27V Eingangsspannung. Du > brauchst einen, der bis auf 7V Eingangsspannung runter kann. Da steht doch aber: 2.8V to 36V Input Voltage Range Stimmt, das hab ich übersehen, ich hab nur die Beispielschaltung angeschaut 8-0
Niine schrieb: > sie reduziert nicht frühzeitig die > Leistung, damit ich länger Licht habe, sondern geht halt einfach aus. > Das ist wunderbar Nachts im Wald... Hallo 7ofNiine, Hast du keinen Nabendynamo an deinem Fahrrad? Bei eBay gibt es eine komplette Felge (für vorn) mit Nabendynamo für 35 Euro. Ich habe bei meiner nur einen Gleichrichter + Vorwiderstand und einen dicken Elko zur Glättung dran. Also ganz primitiv, aber es funktioniert sehr gut. Ein Standlicht fehlt mir aber noch. Wenn es unbedingt per Akku sein muss: Ich würde einen StepUp-Wandler nehmen und ihn an mehrere parallel geschaltete Akkus hängen. Es gibt welche mit integrierter Strombegrenzung.
Mike J. schrieb: > Hast du keinen Nabendynamo an deinem Fahrrad? Du hast die Daten der Lampe gelesen? Nein? Na dann: Runtime: (6400mah) 1h40min -2h40min Auf minimaler Stufe 2,66h bedeutet Stromaufnahme ca. 2,4A. Da ist ein Nabendynamo total überfordert bzw. verlängert die Laufzeit nur ein wenig.
2.8V*2,4A=6,72W Ganz schön heftig für eine Fahrrad-LED Beleuchtung. Dein Dynamo liefert um die 3W, das sollte also ausreichen damit die LED nicht einfach so aus geht. Nutzt du eigentlich immer die volle Leistung? Ich habe eine 10W LED mit speziellem Reflektor und ich lasse die volle Energie des Dynamos in die LED fließen. Um die LED schon bei einer geringen Spannung an gehen zu lassen habe ich einen StepUp-Spannungswandler vorgeschaltet der auch aus 3V die benötigten 7V bis 9V macht. Also alles was mein Dynamo her gibt wird in der LED verbraten. Mir ist die Beleuchtung des Weges und auch der Seiten rechts und links des Weges wichtig. Zusätzlich strahlt ein Teil des Lichts nach unten um quasi mein Fahrrad zu beleuchten ... damit ich selbst von anderen auch gesehen werde und nicht nur das Licht meiner Lampe.
:
Bearbeitet durch User
Mike J. schrieb: > 2.8V*2,4A=6,72W Wie kommst du auf 2,8V? Angeblich sind da 3LED in Reihe geschaltet, also die 3-fache Leistung ~20W.
@ ArnoR Bei diesem China-Zeugs wissen wir ja gar nicht ob das wirklich 6500mAh im Akku sind und ob wirklich 2.4A gezogen werden. Der Wert wurde ja nur geschätzt aufgrund der Leuchtdauer. Er sollte einfach mal den Spannungsabfall über einen 0.1 Ohm oder 0.02 Ohm Shunt messen und dann auf den Strom schließen. 3*2.8V*2,4A=20,16W Bei einem Wirkungsgrad von 30% werden ca. 14W in Wärme umgewandelt und dann würde das Alu-Gehäuse richtig heiß werden. Okay, bei Fahrtwind vielleicht nicht so sehr. Niine schrieb: > Auch die maximale Spannung der LED ist durch den Akku auf 2,8V begrenzt, > was lt Datenblatt gerade mal 65% Leistung sind. > > Meine Frage: Ist das nicht total uneffzient? Wäre man nicht besser > beraten einen 3.3V Spannungsregler zu nutzen Nein, das passt schon so. Ist dir die Lampe denn zu dunkel? >> 4×18650 battery pack In solch einem Akku passen etwa 2Ah wenn sie ganz neu sind. >> 1 x 8.4v 6400mAh Battery Pack Also sind da zwei in Reihe und zwei parallel geschaltet. Das wären 3.2Ah pro Akku ... ist allerdings ein Traumwert dem man keine Beachtung schenken sollte, gerade bei China-Akkus nicht. Real kann man mit 1 bis 1,5Ah pro Akku rechnen.
Mike J. schrieb: > Hallo 7ofNiine, Hallo Mighty Mike :-) Mike J. schrieb: > Ganz schön heftig für eine Fahrrad-LED Beleuchtung. > Nutzt du eigentlich immer die volle Leistung? In der Stadt meistens nur die unterste Stufe, und selbst da würde ich sogar noch eine Stufe runter gehen (Optimierungswunsch), weil das Licht primär in der Stadt ja nur zum gesehen werden gebraucht wird, weniger für das Licht geben. Im dunklen Wald freut man sich aber schon über die höchste Stufe. ArnoR schrieb: > Wie kommst du auf 2,8V? Angeblich sind da 3LED in Reihe geschaltet, also > die 3-fache Leistung ~20W. Genau, ca. 8,5V und bei max. Stufe 2,1-2,5A. Mike J. schrieb: > Er sollte einfach mal den Spannungsabfall über einen 0.1 Ohm oder 0.02 > Ohm Shunt messen und dann auf den Strom schließen. Ich hatte bisher nur den Strom der LED Reihe ohne Steuerplatine gemessen, da waren es bei 9V ca 2.5A. Danach habe ich mir irgendwie die Platine zerschossen, deswegen kann ich das grad nicht messen. Ich warte auf eine neue ;-) Mike J. schrieb: > Bei einem Wirkungsgrad von 30% werden ca. 14W in Wärme umgewandelt und > dann würde das Alu-Gehäuse richtig heiß werden. > Okay, bei Fahrtwind vielleicht nicht so sehr. Genau, auf der maximalen Stufe wird das Alugehäuse schon warm. Aber nicht heiß. Wohl auch der Grund warum die LED nicht auf 150% Leistung betrieben werden... Die LED Platine ist auch eine Aluplatine. Mike J. schrieb: > Also sind da zwei in Reihe und zwei parallel geschaltet. > Das wären 3.2Ah pro Akku ... ist allerdings ein Traumwert dem man keine > Beachtung schenken sollte, gerade bei China-Akkus nicht. Richtig. Bei Qualitätsakkus könnten sie sicherlich den Preis nicht halten. Ich habe 18650 3200mAh Panasonic schon da, die tausche ich bald. ArnoR schrieb: > Das ist ein StepDown für 1 LED. Sicher, dass es die Schaltung deiner > Lampe ist? Woher weisst du das der QX9920 ein Step Down ist? Es hängt an diesem Teil. Ich würde ihn ja gern bei meiner Platine wieder verwenden. Einen wirklich günstigen geeigneten StepUp Wandler für die Leistungsklasse der LED und 1s4p Akku habe ich bisher noch nicht gefunden :-/ Viele Grüße, Niine
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.