Mich hat eine Nachricht erreicht, dass ein entfernter Bekannter am grauen Star leidet und auf Grund seines fortgeschrittenen Alters keine Operation mehr durchführen lassen möchte. Das Problem an der Krankheit ist, dass das Augenlicht getrübt wird. Der Patient sieht schlechter bzw. alles sehr dunkel. Um nun doch noch Zeitung lesen zu können, braucht der Patient daher enorm viel Licht, was er durch eine 100W Glühbirne in seiner Schreibtischlampe kompensieren wollte.
Eine 100W Glühlampe… ganz ehrlich? Mir ist das viel zu heiß und verbraucht viel zu viel Strom. Zudem reicht die Lichtausbeute nicht aus um noch etwas gut erkennen zu können. Und nun komme ich hinzu. Wie wäre es denn das ganze durch eine High Power LED Lampe zu ersetzen?
So wird unsere LED-Leselampe mit Ihrem Zusatzkühler aussehen, wenn sie fertig ist. Aber zunächst mal dazu, was die Lampe können soll.
Was muss die LED-Lampe können?
- VIEL Licht erzeugen
- Wenn es geht ein neutrales weiß
- Wenig energie verbrauchen
- In eine normale E27 Lampenfassung passen
Herangehensweise beim Bau der LED-Lampe
Ok wo fange ich nun an? Am besten mal wieder bei der LED. Eine 100W glühlampe erzeugt ca. 1400 Lumen an Licht was sie um 360° abstrahlt. Da ich aber nur auf dem Schreibtisch was lesen möchte und nicht an der Decke, brauche ich maximal einen Abstrahlwinkel von 45°. Wenn also die LED ca. 700-900 Lumen an Licht erzeugt, müsste ich der 100W Glühlampe ordentlich den Rang ablaufen.
Nach etwas suchen habe ich dann ein Modul gefunden welches 7x CREE XPG LEDs zusammen auf einer Platine besitzt. Ok gut. Und was für einen Lichtstrom gibt die LED ab? Bei 350mA genau 950 Lumen bei einem Abstrahlwinkel von ca. 170°. Dazu noch die passende Optik und schwups habe ich genau das was ich suche.
Bestromung der LED
Die LED alleine bringt mich jedoch nicht wirklich weiter. Sie muss noch bestromt werden. In den FAQ wurde die Regelung der LEDs ausführlich besprochen. Bei 350mA hat die Platine eine Spannung von ca. 21V. Das wären dann also ca. 7,4W was die LED an Strom brauchen würde. Gefunden habe ich einen Treiber der so ähnlich ist wie dieser hier. Der verwendete Treiber ist leider nicht mehr erhältlich, zumindest habe ich ihn als Link nicht mehr gefunden. Abgegebener Strom ca. 320mA Spannungsbereich 18-24V perfekt für mich also.
Hier deutlich zu erkennen, der Chip ist bereits auf dem Zusatzkühler montiert, im Hintergrund liegt eine noch nicht entkernte Lampe. Links oben ist noch die Optik zu sehen, mit deren Hilfe wir auf den richtigen Abstrahlwinkel kommen.
Kühlung der LED
Nun kommen wir zur Kühlung. Das A und O bei LED Lampen. Ich benötige also einen Kühlkörper, der es schafft, 7W auf handwarme 60°C zu bringen. Hierzu habe ich mir diese Lampe gekauft – und habe sie vollständig entkernt. Der Kühlkörper hat eine glatte Fläche auf die ich die LED aufbringen kann. Das Problem an der Geschichte ist nur, dass dieser Kühlkörper nicht ausgereicht hat. Also habe ich mir noch einen zusätzlichen Kühlkörper besorgt und zwischengeschaltet.
Endmontage
Nun musste ich nur noch alles zusammenbauen, in eine E27 Fassung eindrehen und…. erblinden… ok so schlimm war es jetzt nicht, aber es war extrem hell in der Küche! Auch der Dauertest war erfolgreich. Nach ca. 2 Stunden Dauertest hatte der Kühlkörper nahe der LED angenehme 60°C was auf eine Chiptemperatur von ca. 80° schließen lässt. Also alles im grünen Bereich.
Also ging es ab zu meinem Bekannten. Gleich habe ich die 100W Glühbirne ausgetauscht und die neue LED ausprobiert. Die Reaktion war eindeutig: „Hoiiii, das ist aber toll!“
Mission erfolgreich abgeschlossen würde ich sagen! Und wieder einen Menschen glücklich gemacht.
Leistungsdaten der gesamten LED-“Glühbirne” mit 7x CREE XPG R5 (5000K)
- Bestromung 320mA
- Spannung: 20,9V
- Leistung: 6,7W
- Abgestrahlter Lichtstrom ca. 791 Lumen (laut Datenblatt)
- Wirkungsgrad der LED: 118Lumen/W (Lichtmenge laut Datenblatt, Leistung gemessen)
- Wirkungsgrad Treiber: ca. 90%
- Gesamtwirkungsgrad der fertigen Lampe: 107 Lumen/W
Wir haben folgende Angaben. Der Basis-Lichtstrom beträgt bei 350mA für diese LED (R5) 139lm bei 25 Grad Celsius. Da wir die Lampe bei rund 75 Grad beitreben, müssen wir laut Tabelle 90% des Lichtstroms ansetzen. Somit produziert die LED also noch rund 125lm bei 350mA. Wir bereiben Sie allerdings lediglich mit 320mA, also müssen wir laut der Tabelle “Relative Flux vs. Current” 90% der Lichtmenge ansetzen. Somit produziert unsere LED also noch rund 113lm. Auf unserem Chip sind 7 dieser LEDs verbaut, der gesamte Lichtstrom beträgt also 791 lm. Dies teilen wir durch die elektrische Leistung und erhalten 118 lm / Watt. Nun muss natürlich noch bedacht werden, dass der Treiber nur einen Wirkungsgrad von 90% hat, somit kommen wir auf eine gesamte elektrische Lichtausbeute von 107 lm / Watt.
Natürlich geht an der Optik noch Licht verloren, diese elektrische Lichtausbeute, sagt also noch nicht aus, wie viel Licht wirklich aus der Lampe kommt. Das kann man nur mit einem Lumenmessgerät bestimmen.
Hier noch ein Bild aus der Bauphase, die vordere LED-Lampe ist zu diesem Zeitpunkt bereits entkernt.
Das kann sich doch sehen lassen, oder? 107 lm / W? Das gibt’s bei keiner fertigen Lampe. Wer extrem effiziente Lösungen sucht, der kommt also nicht zwangsläufig am Thema Eigenbau vorbei. Wer sich das nicht zu traut oder selbst eine Idee hat, was Christian einmal bauen könnte, der kann ihm jederzeit eine Email schreiben. Außerdem möchten wir euch folgende anderen Beiträge von Christian ans Herz legen:
Christian
Wer beim Bau von LED-Lösungen Hilfe benötigt oder eine Idee hat, was Christian als nächsten bauen sollte, kann ihn auf Google+ finden oder per Email kontaktieren.
Ergänzung: Die Milchgalskuppel habe ich bei der Endmontage weggelassen, da sie zu viel Licht geschluckt hat. Auf den 7 XP-G LEDs ist einfach nur die Optik aufgebracht, da ich den Lichtkegel gebraucht hatte.
Die LED wurde ganz normal als Ersatz für die 100W Glühbirne in eine ältere Schreibtischlampe mit Lampenschirm eingebaut.
Wie bist du zu der passenden Optik gekommen ?????
Grüße Rainer
Hallo,
die Optik hat bei der LED dabeigelegen.
Grüße