Willkommen zurück bei unserer ersten Blogserie, bei der es um die Aufhellung einer Verkaufsfläche geht. Im letzten Teil habe ich die Kühlung der LED sowie die von mir ausgewählte LED vorgestellt und auch eine Möglichkeit genannt, die LED anzubringen. In diesem Teil muss ich leider einen Teil meines LED-Vorhabens umbauen und auf den Kopf stellen, da doch ein paar Sachen so nicht funktionieren, wie ich mir das eigentlich vorgestellt hatte.Wer noch gar nicht weiß, worum es überhaupt geht und welche möglichen Heransgehensweisen es für dieses Projekt gab, sollte einmal in den ersten Teil dieser Blogserie schauen.
In diesem Teil geht es um die Linse vor der LED und um die Befestigung bzw. das Gehäuse der ganzen Lampe. Es bleibt weiter spannend.
Der eigentliche Plan und wo dabei das Problem liegt.
Eigentlich war ja mein Plan jede einzelne LED mit einer GU10 Aufnahme zu versehen und dann in eine Lampenfassung zu schrauben. Also ähnlich wie man es von zu Hause kennt und wo es überall schon gemacht wird (Wer privat auch seine Sockellampen durch LEDs ersetzen will und das ganz ohne Bastelei, sollte sich unbedingt diesen Ratgeber durchlesen). Das Problem an der Sache ist nur, dass ich absolut noch keinen Treiber gefunden habe, der die gewünschte Leistung liefert und klein genug für die Fassung ist. Zudem hatte ich mir eben überlegt als Lampenfassung diese Displayleuchte zu nehmen.
Stylisch sieht sie ja schon aus und würde sich an der Decke bestimmt sehr gut machen. Außerdem müssen die LEDs ja an einen Metall T- Träger angeschraubt werden. Da würde die Klemme ganz gut passen. Aber 8€ pro Lampenaufnahme ist natürlich auch schon sehr heftig.
Was die Einzellampe bisher kostet.
Die Kosten pro LED sind jetzt schon ziemlich hoch und deswegen habe ich mal aufgelistet, wie viel so eine LED eigentlich kostet, wenn man jetzt die Entwicklungszeit und die Bauzeit abzieht. Also rein die Materialkosten:
- CREE MK-R LED: 15€
- Kühlkörper: 6€
- Zusätzlicher Kühlkörper 5€ (auseinandergebaute LED)
Ergibt zusammen einen stolzen Preis von 26€ für eine LED mit 1350 Lumen bei 1A Bestromung. Und da ist noch keine Konstantstromquelle oder Montage dabei!
Auf der Suche nach günstigeren Alternativen
Hier der erste Winkel am Kühlkörper. Durch einen zweiten Winkel, der mit dem ersten verbunden wird, kann man die Lampe dann später auch ausrichten und verstellen.
Ich habe mich also umgeschaut, um eine kostengünstigere Befestigungslösung zu finden und da ich Maschinenbauer bin, dachte ich mir: „Warum nimmst du nicht einfach 2 Winkel und schraubst die an den 2. Kühlkörper dran?“
Gesagt getan. Ich habe mir dann 2 Winkel im Baumarkt für 50cent das Stück geholt, sie zusammengeschraubt und dann zusammen an dem kleinen runden Kühlkörper befestigt. Die Winkel selber würden dann mit einer kleinen Schraubzwinge an dem Stahlträger befestigen.
Zusammen komme ich damit auf einen Preis von knapp 3€ und die LED kann mit dieser Befestigung ebenfalls gut ausgerichtet werden. Vielleicht nicht so stylisch wie die teure Displayleuchte, aber dennoch sehr brauchbar. Und wer bitte schaut sich die Lampenbefestigung in 5m Höhe an, wenn er nach Klamotten schauen möchte? Wohl niemand.
Wenn ich das jetzt noch zu den 26€ dazu rechne, sind wir aktuell schon bei fast 30€ inkl. Befestigung. Pro LED wohlgemerkt!
Doch eine Frage bleibt: Welchen Treiber nehmen wir für die LED?
Wir haben jetzt schon die LED ausgesucht und nun benötigen wir zu der LED eine passende Konstantstromquelle. Ich hatte ja am Anfang von diesem Blogteil schon verraten, dass ich keinen passenden Treiber gefunden habe. Aber es gibt ja noch viele andere Treiber die in Frage kommen. Sie passen zwar nicht in eine Lampenfassung, aber da wir einen umgedrehten T-Träger an der Decke haben, ist da noch genug Platz, um auch größere Treiber ohne Probleme unterbringen zu können. Da wir die nötigen Spezifikationen der LED bereits kennen, bleiben auch nicht wirklich viele Möglichkeiten übrig. Wir müssen einfach ein bisschen im Internet nach einer Konstantstromquelle suchen, welche 1A Strom abgibt und im Spannungsbereich der LED liegt. Hier haben wir die Möglichkeit die LEDs in Reihe zu schalten und somit mehrere LEDs mit einem Treiber zu betreiben. Mögliche Konfigurationen sind also:
- 1A 12V
- 1A 24V (2 LEDs in Reihe)
- 1A 36V (3 LEDs in Reihe)
Bei den Treibern bin ich dieses Mal vorsichtig und möchte nur welche von namhaften Herstellern wie z.b. Meanwell benutzen. Wirklich viel Auswahl gibt es in diesem Bereich also wirklich nicht, daher habe ich einfach das LPC-1050 von Meanwell bei LED-Tech.de für ca. 20€ inkl. Versand bestellt. Einmal kurz angerufen und schon war es am nächsten Tag per DHL da. Einfach klasse die Jungs!
Direkt nach dem Auspacken ging es ans Messen. Da das Meanwell nur maximal 30V kann, kann man auch maximal 2 MKR-LEDs in Reihe schalten. Schaltet man noch eine 3. LED in Reihe, schaltet das Netzteil in eine Art „Safe-Mode“. Es zeigt dem Benutzer recht deutlich, dass es überlastet ist indem es anfängt zu blinken.
Messwerte bei 2 LEDs:
| Eingang | 109mA | 234V | 25,65W |
| Ausgang | 1050mA | 24,24V | 24,62W |
| Wirkungsgrad | 96% |
Ok, das sieht doch schon ziemlich gut aus, oder?
Ohne Linse keine Lichtbündelung – und keine ausgeleuchteten Kleidungsstücke.
Jetzt haben wir die Halterung, die LED selbst, den Treiber und nun fehlt noch eine Linse oder ein Reflektor um das Licht auch gezielt auf die Klamotten zu richten. Hier habe ich mir wieder 3 Möglichkeiten überlegt. Zum einen gibt es eine Linse welche ich auf die LED direkt aufsetzen kann und sie durch eine Klemmwirkung dort auf dem LED-Körper direkt fixiert ist, dann gibt es einen speziellen Reflektor für die MK-R LED und zu guter Letzt wieder eine Linse, die ich aus einer COB-China-LED ausgebaut habe.
Erste Möglichkeit: Die Aufstecklinse.
Man kennt Sie aus meinen anderen Projekten, die einfache Aufstecklampe verrichtet Ihren Dienst, wie sie soll.
Simpel und einfach, wie ich es schon hier und hier gemacht habe, einfach aufstecken und fertig.
Zweite Möglichkeit: Der Reflektor.
Hier mal etwas neues: Ein Reflektor statt der sonst üblichen Linse
Auch eigentlich recht easy… Dachte ich jedenfalls. Allerdings hat der Produzent nicht bedacht, dass es hier auch noch Kabel gibt. Der Reflektor ist nämlich auf der Unterseite Plan und mit einem Klebepad versehen. Mit dem Dremel musste ich einen Teil des Plastiks entfernen um den Reflektor auf die LED aufbringen zu können. Eigentlich ein recht schönes Licht, nur die Montage war alles andere als einfach.
Dritte Möglichkeit: Die COB Linse.
Das war jetzt wieder mal typisch Christian. Immer muss mir so nen Zeug einfallen. Aber gut. Ich wäre nicht ich, wenn ich nicht versuchen würde, das Beste herauszuholen. Es war eher ein Zufallsprodukt, denn ich habe vor ein paar Tagen eine COB-LED aus China bekommen, die eine große Linse vorne aufgeschraubt hatte. Diese habe ich herausgenommen und über meine MK-R gehalten. Heraus kam ein sehr schöner Lichtkegel mit scharfen Rändern. Problem an der Sache war nur: Wie um alles in der Welt soll ich diese Linse befestigen? Nach etwas grübeln habe ich dann einfach ein Alurohr genommen, die Linse dort aufgeklebt und sie einfach über die LED gestülpt. Also wieder eine recht simple Methode.
Ein einfaches Alurohr verhinder Streulicht, sowie dass ein Kunde im Ladengeschäft direkt in die LED (Punktlichtquelle) schauen kann und sich dabei die Augen beschädigt.
Übrigens: Dieses Alurohr habe ich auch bei den anderen beiden Varianten genommen um einfach das seitliche Streulicht zu verhindern, was eventuell blenden könnte. Eine LED ist ja eine Punktlichtquelle und jeder der auf diesen Punkt schaut, dürfte ihn noch eine weile als blauen oder grünen Punkt im Auge sehen. Es ist hier also auch eine Sicherheitseinrichtung, damit niemand seitlich in die LED hinein schauen kann.
Die Kabel habe ich bei allen Methoden nach hinten durch die Kühlrippen des Kühlkörpers geführt. Man sollte wirklich darauf achten dass die Kabel möglichst weit von der LED weggelegt werden und wenn es geht der Lichtstrahl nicht gekreuzt wird, da das Kabel sich sonst extrem aufheizen kann. Immerhin haben wir es hier mit recht hohen Lichtenergien zu tun. Wir errinnern uns an den LED Wirkungsgrad. Rund 1/6tel der elektrischen Energie steckt in dem Lichtstrom. Hält man jetzt seine Hand darüber wird sie schon recht schnell ziemlich warm. Jeder der Physik in der Oberstufe hatte dürfte sich wohl an Photonen, Lichtteilchen und Lichtenergie erinnern.
Zwar habe ich jetzt mit dem Alurohr noch eine zusätzliche Oberfläche als Kühlkörper generiert, jedoch hat diese zusätzliche Oberfläche ein paar kleinere Nebenwirkungen. Der Innenteil des Alurohres wird nämlich zusätzlich noch durch den Lichtstrom aufgeheizt. Es wird also ein Teil des Lichtstroms absorbiert. Zusätzlich liegt die LED nicht mehr an der freien Luft sondern in einer Art „Kammer“. Eingeschlossen vom Alu-Rohr und der Linse. Diese beiden Gegebenheiten lassen die Temperatur nach 2h Brenndauer auf 71-73°C von ehemals 70°C an der LED ansteigen. Also trotz der größeren Oberfläche eine höhere Temperatur. Trotzdem liegen wir noch unter den 85°C aus der Tabelle des Datenblattes der LED.
Einen kleinen Vorteil hat die 3. diese Lösung dennoch. Ich kann den Abstrahlwinkel selbst bestimmen! Je nachdem wie weit die Linse von der LED entfernt ist, ändert sich auch der Abstrahlwinkel. Nachzulesen ganz einfach in der optischen Physik. In meinem Fall habe ich die Linse ca. 15mm von der LED entfernt platziert. Das macht dann einen gemessenen Abstrahlwinkel von 44° (Arcus-Tangens von der Hälfte des Durchmessers vom Lichtkegel an der Wand geteilt durch die Entfernung zur Wand ergibt den Abstrahlhalbwinkel)
Am Ende des Tages entscheidet der Kunde, was er haben möchte.
Jetzt ist eben nur die Frage was mein Kunde, also das Unternehmen will. Will er einen Lichtkegel mit einer starken Abgrenzung oder will er einen weicheren Lichtkegel haben. Eine Antwort auf diese Frage und wie die fertige Lampe aussieht, findet Ihr im viertel Teil der Blogreihe, der genau heute in einer Woche erscheint.
Bis dahin könnt ihr noch einmal in die bereits erschienen Teile schauen oder euch einfach mal auf dem Blog umschauen. Ihr werdet sicherlich genug spannendes Lesematerial finden:
Update: Da mittlerweile alle Teile der Serie online sind, hier das gesamte Inhaltsverzeichnis:
- Teil 1: Das Projekt Aufhellung einer Verkaufshalle
- Teil 2: Die Wahl der LED und des Kühlkörpers
- Teil 3: Gehäuse, Linse und die Kosten
- Teil 4: Der Schatten und die Diffusionsscheibe
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.
