Cree High-Power LED-Einbaulampe im Eigenbau – so geht’s!

Es gibt zwar bereits viele Lösungen um Einbau-Halogen-Lampen zu ersetzen, aber bisher hat mich absolut nichts vom Hocker gerissen. Oftmals werden nur minderwertige LEDs zu völlig überhöhten Preisen angeboten, welche im eingebauten Zustand nur wenig Licht abstrahlen und die herkömmliche Halogenlampe nur sehr bedingt ersetzen können. In diesem Blogbeitrag werde ich nun meine persönliche Einbaulösung mit 10 aneinander hängenden LED-Einbaulampen vorstellen. Zu aller erst machen wir uns ein Konzept, was die Lampe können soll und worauf wir Wert legen. In anderen Worten: Was unsere Lampe besser können soll, als was es auf dem Markt gibt.

Cree LED Einbaulampen

Oben links eine Highpower-LED (welche steht weiter unten). Darunter die fertige Einbaulampe und auf der rechten Seite das ganze in Aktion. Mehr dazu in diesem Post.

Was muss die Lampe können?

Einbrahmen einer Halogenlampe

In diesen Einbaurahmen soll also auch unsere neue LED-Lampe passen.

Zum einen muss die Lampe von der abgestrahlten Lichtmenge einer herkömmlichen 35W Halogenlampe ebenbürtig sein. Hierzu richten wir mal einen Blick auf eine Lumentabelle, welche im Internet leicht zu finden sein sollte. Zum Beispiel diese hier, die ich regelmäßig verwende.

Hier findet man nun einen Eintrag einer 35W Halogenlampe mit ca. 400 Lumen. Ziel ist es außerdem, möglichst nah an einem Wirkungsgrad von 100 Lumen/W zu kommen. Zudem muss die LED Lampe in eine normale Einbaufassung passen (Einbaudurchmesser: 75mm) Da ich schon die Fassungen zur Verfügung habe, brauche ich nur noch eine passende Lösung, wie ich die LED in diese Fassung integriere.

Auswahl der LED sowie des Treibers

Da es viele LEDs auf dem Markt ist, habe ich bei einem mir bestens bekannten Händler mal alle Datenblätter zu den CREE LEDs angeschaut. Der Hersteller CREE hat meiner Meinung nach aktuell die beste Auswahl an LEDs sowie alle Datenblätter, die ich für meine Auswahl benötige.
Nach etwas längerer Suche habe ich mich für die CREE XML T3 entschieden. Die Spannung der LED liegt in diesem Fall bei ca. 3,1V.

Cree XML LED

Das ist die XML LED von Cree, einem namhaften Hersteller. Hierdurch erhoffen wir lange Haltbarkeit und einen hohen relativen Lichtouput.

Nun müssen wir noch einen geeigneten Treiber für die LED finden. In meinem Fall suche ich einen Treiber, welcher 10 dieser LEDs mit 1,4A versorgen kann. Per Reihenschaltung sollte dies kein Problem darstellen. (Genauer erklärt in Wie regelt man LEDs?) Die Anforderungen an den Treiber sind also mindestens 3,1V sowie 1,4A konstanter Strom.
Wieder ging das suchen los. Nach einer gefühlten halben Ewigkeit bin ich allerdings fündig geworden. Max. 36V 1,4A constant current. Klingt nicht schlecht, ist gekauft.

Zwischenstatus:
LED ist ausgesucht, Treiber zur LED ist bestellt, Lampenfassung vorhanden.

Kühlung der LED

Wie bereits in einem meiner ersten Blogeinträge für die FAQ-Section erwähnt, ist es unbedingt notwendig ausreichend zu kühlen. Es reicht also nicht aus, einfach eine LED auszusuchen, den Treiber dazu zu kaufen, anzuschließen und das wars. Die Kühlung und die Wahl des Kühlkörpers ist hier entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg des Vorhabens. Zugegeben, Auch weniger geeignete Kühlsysteme führen zu einem temporären Erfolg. Klettert allerdings die Chiptemperatur der LED über ihren kritischen Wert von ca. 120° (das sind ca. 90° des Kühlkörpers), ist es nur eine Frage der Zeit bis sie den Geist aufgibt und blind wird.

Nun aber zurück zum Bau der LED. Normalerweise ist die verwendete Fassung für Halogenlampen ausgelegt. Um genauer zu sein für Halogenlampen mit einem Durchmesser von 50mm. Gesucht wird also ein Kühlkörper, welcher genau 50mm Durchmesser hat und die LED bei ca. 4W elektrischer Leistung genug kühlt.
Um ehrlich zu sein… keine Ahnung.

Wenn man keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten. […] Würde ich das tun, wäre der Blogeintrag hier schon vorbei. Also wenn man keine Ahnung hat, muss man sich eben Ahnung verschaffen. Es ging also ans testen.

Auswahl des Kühlkörpers

Also habe ich bei Amazon ein wenig gestöbert und drei Lampen gefunden. (Die erste, die zweite und die dritte)

Aber da ich ja nur den Kühlkörper brauche, habe ich sie komplett auseinander genommen und die anderen Teile beiseite gelegt. Die 3 verschiedene Kühlkörper wurden mit je einer CREE LED ausgestattet und angeschlossen. Nach ca. 1h Dauerbetrieb wurde jeweils die Temperatur gemessen und der beste Kühlkörper ausgesucht:

LED-Kühlkörper Test mit Messwerten

Nur nach längerem Dauerbetrieb zeigt sich, welcher Kühlkörper wirklich der beste ist und sich somit für unsere Einbau-Lampe am ehesten eignet.

Das obige Bild zeigt die Messung. Auf dem Display zu sehen sind 65,3°C nach ca. 1h Dauerbetrieb. Der Temperaturfühler liegt genau Mittig auf dem Starkühlkörper der LED auf und misst also die Temperatur direkt an der LED.
65° War mir allerdings noch etwas zu hoch, daher habe ich einfach noch einen kleinen Kühlkörper auf der Rückseite aufgebracht um noch einen kleinen zusätzlichen Kühleffekt zu erzielen. Eine weitere Messung habe ich jedoch nicht gemacht. (hätte ich vielleicht mal tun sollen um die Wirkung zu testen.)

Zusammenbau der LED

LED-Leuchtmittel mit Kabel und bereitliegendem Külhkörper

1. Als erstes wurden die Kabel mit einem Stecker an die LED gelötet. Deutlich im Bild sichtbar, die zwei verschiedenen Kühlkörper. Der kleine nimmt die Wärme des Chips perfekt auf und gibt diese an den zweiten, größeren Kühlkörper ab. der die Hitze über die vielen Lamellen an die Luft abgibt.

LED wird mit Wärmeleitkleber auf den Kühlkörper geklebt

2. Danach wurde die LED mittels Wärmeleitkleber auf den Kühlkörper gesetzt und anschließend der kleine Kühlkörper ebenfalls mit Kleber bestrichen und auf die Rückseite geklebt. Beides habe ich gleichzeitig getan um die bestmöglichste Verbindung zu erzielen und keine Lufteinschlüsse zu bekommen, falls die eine Seite schon ausgehärtet wäre.

 

LED in der Fassung und mit Optik

3. Als nächstes habe ich das LED – Kühlkörper – Gebilde in die Fassung eingesetzt und mit normalem UHU fixiert. Zu guter Letzt kam noch eine Optik auf die LED um ihr erstens einen schönen Lichtkegel zu spendieren, andererseits das Blendrisiko etwas zu minimieren. Schaut man nämlich direkt in die LED könnte es sein, dass man mit einem schönen blau-grünen Punkt im Auge den Rest des Tages rumlaufen muss. Außerdem sah die gesamte Einbaulampe so um einiges attraktiver aus.

Fertige LEDs im Funktionstest

4. Abschließend habe ich noch alles schön in Reihe geschaltet, den Treiber angeschlossen und einen Funktionstest über ca. 5 Stunden gemacht. Deutlich auf dem Bild erkennbar ist die Reihenschaltung, die auf Grund der Verwendung einer einzigen Konstantstromquelle notwendig wird und für eine äußert gute Effizienz sorgt.

Ergebnis:

Alles bestens! Außer dass der Treiber statt 1,4A nur 1,3A konstant macht war alles in bester Ordnung. Eine Messung an der 235V Seite hat mich allerdings etwas stutzig gemacht. 235V am Eingang bei ziemlich konstanten 172mA AC macht zusammen 40,42W. Auf der Niedervoltseite dagegen folgende Messwerte: 1,30A 30,7V (macht 39,91W). Der Wirkungsgrad des Treibers liegt demnach bei ca. 98,7% also fast 99% (aufgerundet). Glaubt man nun dem Datenblatt von CREE und meinen gemessenen Werten kommt man nun auf einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 95 Lumen pro Watt.

Eingebaut sieht das ganze übrigens wie Folgt aus:

LED-Einbaulampen in einem Cafe

Hier in einem Cafe die fertige Lösung. 10 x 4W machen hell und sparen Strom. Das kann sich doch sehen lassen, oder?

Christian

Christian

Christian schreibt seit Ende 2013 für ledsolarlampe.de. Sein Spezialgebiet sind individuelle Eigenbau-Lösungen und seine ausführlichen bebilderten Bau-Anleitungen.

Wer beim Bau von LED-Lösungen Hilfe benötigt oder eine Idee hat, was Christian als nächsten bauen sollte, kann ihn auf finden oder per Email kontaktieren.
Christian
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3 Responses

  1. Etienne says:

    Hi Christian,

    zunächst an dieser Stelle einmal ganz offiziell von mir ein Herzliches Willkommen. Ich freue mich, dich als Autor für ledsolarlampe.de gewinnen zu können! (Christian hat bereits die LED-FAQ geschrieben und ich bin mir sicher, diese wird auch noch ständig weiter erweitert werden.)

    Jetzt zu diesem Post: Sau geil! Ich bin begeistert. Vor allem der extremst gute Wirkungsgrad der Konstantstromquelle haut mich vom Hocker! Aber alles in allem toller Post, ich freue mich (vor allem im Namen unserer Leser) auf die weiteren ;)

    Wir werden in naher Zukunft eine Art Autorenseite machen, auf der wir uns und unsere Spezialgebiete und Interessen ein wenig vorstellen können.

    Viele Grüße
    Etienne

  2. Andreas says:

    Ich wäre mit selbstgebasteltem ein wenig vorsichtig. Wer zahlst, wenn die Bude abbrennt? Nicht umsonst müssen Leuchtmittel CE Konformitätstests bestehe um am Markt zu bestehen. Würde so Experimente daher immer mit Vorbehalt empfehlen.

  3. Hallo Andreas,

    Danke dass du dir meinen Blogbeitrag durchgelesen hast. Natürlich hast du recht bezüglich der Versicherung, dass bei solchen Eigenbauten kein Versicherungsschutz mehr besteht, allerdings kann man einen Elektriker einbinden und sich eine Unbedenklichkeitsbescheinigung ausstellen lassen. Somit ist man wieder abgedeckt. Die CE Kennzeichung ist nicht wirklich Relevant für das Funktionieren von elektronischen Bauteilen. Wenn ich ein Unternehmen wäre, könnte ich ohne Probleme bei mir ein CE drauf machen und diese Dinger herstellen. CE bedeutet nichts anderes, dass die Unternehmenseigenen Standards eingehalten werden. Es gibt aber keine Norm für das CE Zeichen. Passieren kann bei dem Bauen von den LEDs recht wenig. Es sieht für einen Leihen zwar kompliziert aus, technisch gesehen ist das aber nichts anderes wie das einschrauben einer Glühbirne.
    Bei einer Glühbirne wird auch nur ein Kontakt zwischen dem Leiter und dem Nullleiter hergestellt. Eine LED ist nichts anders. Das einzige wo etwas passieren könnte wäre der Treiber, doch hier gibt es genug geprüfte Modelle, z.b. die Meanwell Serie. Der Rest ist nur noch ganz einfaches anschließen der LEDs. Sofern man sich mit den Eigenheiten auskennt und weiß worauf man zu achten hat, kann definitiv nichts mehr passieren. Aber diese Eigenheiten sind ja ausführlich in den FAQs beschrieben worden.

    Demnächst kommen auch wieder neue Beiträge von mir, ich würde mich freuen, wenn du dir auch meine zukünftigen Beiträge durchlesen würdest! Für Vorschläge oder Fragen bin ich jederzeit offen.

    Grüße
    Christian

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