LED-Fahrradscheinwerfer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung

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In jüngster Zeit beherrscht die radioelektronische Industrie die Herstellung sogenannter „High-Brightness-LEDs“ in weiß-blauer Farbe, die sich als Lichtquellen eignen. Die Vorteile gegenüber Glühlampen liegen auf der Hand: geringer Stromverbrauch (20 mA), niedrige Versorgungsspannung (1,6...2 V), hoher Wirkungsgrad (keine Wärmeabgabe), hohe Zuverlässigkeit (kein Vakuumzylinder, empfindliche Glühwendel). Nachteile – der überhöhte Preis von Industriegeräten, die auf diesen LEDs basieren.

Ich habe mir endlich eine Stirnlampe gekauft und nach zwei Jahren im Gebrauch werde ich kein einziges schlechtes Wort darüber sagen. Drei AA-Batterien halten tatsächlich 40...50 Stunden. Ich habe mich für einen LED-Scheinwerfer entschieden. Der Mangel an Helligkeit wurde durch die Menge ausgeglichen - 6 LEDs (oder es hätten auch 8...10 sein können, sechs sind jedenfalls dreimal sparsamer als eine Glühbirne). Als Hülle habe ich mich für die Hülle einer defekten Computermaus entschieden. Tolles Gehäuse, ergonomisches Design! Der Kunststoff lässt sich leicht mit einer Stichsäge zersägen und mit Dichlorethan zusammenkleben. Die LEDs sind auf einer einfachen Leiterplatte untergebracht, den Anschlussplan habe ich mir durch Zerlegen einer Markentaschenlampe angeschaut. Bei einer 4,5-Volt-Stromversorgung werden alle LEDs parallel geschaltet, jedoch mit Reihenlöschwiderständen von 8...10 Ohm und einer Leistung von 0,125 W (Abb. 1).

Abb.1. LED-Anschlussplan - parallel

Wenn die Stromquelle jedoch mehr als 6 V beträgt, können Sie es mit einer seriellen Verbindung versuchen – die Effizienz erhöht sich. Schalter – jeder kleine. Ein Reflektor und Fokussierelemente sind bei diesem optischen System nicht erforderlich. Das Strahlungsmuster dieser LEDs ist so schmal, dass es sich als notwendig erwies, sie auf der Platine auszulöten und leicht zu einem „Fächer“ zu biegen – sonst fällt der Lichtfleck auf der Straße sehr hell, aber schmal aus ( Abb. 2). Aus optischer Sicht ist eine Außenverglasung unnötig, aber um es vor Schmutz, Regen und mechanischen Beschädigungen zu schützen, habe ich mich trotzdem für den Einbau entschieden. Wenn es aber nicht möglich ist, „echtes“ Glas zu verarbeiten, dann sollte man lieber gar kein Glas einbauen, bei Plexiglas kommt es zu sehr großen Verlusten.

Abb.2. Scheinwerfer-Emissionsdiagramm

Die Farbe der Karosserie könnte in der Originalfarbe Hellgrau belassen werden, sie könnte aber für eine allgemeine Harmonie mit dem Rest des Motorrads mit schwarzer Nitro-Sprühfarbe lackiert werden. In diesem Fall ist Vorsicht geboten, da Nitrolack grauen „Computer“-Kunststoff sehr aktiv auflöst. Die Batterien werden in der Werkzeugtasche untergebracht. Der Aufbau ist sehr einfach, das Schema zum Sägen der Maus ist in Abb. 3 dargestellt.

Abb. 3. Maus-Sägeschema

Beim Schneiden mit der Stichsäge kommt es vor allem auf höchste Genauigkeit an. Mit feinem Schleifpapier auf dem Glas können Sie ideale Ebenen erstellen, was der Schlüssel zu einer hochwertigen Verklebung und einem guten Erscheinungsbild des Produkts ist. Aus den Überresten des Unter- und Oberkörpers werden quadratische Streifen geschnitten. Daraus werden Nuten zur Befestigung des Glases und der LED-Platine gebildet. Alle „zusätzlichen“ inneren Körperelemente werden mit einem Skalpell (oder besser einem Bohrer) sauber abgeschnitten. Grundsätzlich ist das Design von Mäusen sehr vielfältig und die optimale Präparation muss im Einzelfall individuell überlegt werden.

Das Klebediagramm der Teile ist in Abb. dargestellt. 4. Ober- und Unterteil sollten nicht zusammengeklebt werden, sie werden mit einer Schraube zusammengebaut. Der Scheinwerfer ist im Schnitt in Abb. dargestellt. 5.

Abb.4. Klebeschema

Abb.5. Sektionalscheinwerfer

Zur Fixierung des Glases und der Leiterplatte werden Blöcke (ca. 2x2x20 mm) auf die obere und untere Gehäusehälfte geklebt. Zwischen ihnen bilden sich Rillen, die Brett und Glas sicher halten.

Mit dem dreimonatigen Betrieb des Scheinwerfers war ich zufrieden. Die Helligkeit ist natürlich schlechter als bei einer Halogenlampe, aber Hindernisse auf der Straße sind im Dunkeln deutlich sichtbar – was braucht man mehr von einem Scheinwerfer? Stromverbrauch - 110 mA für 6 LEDs (eine Taschenlampe verbraucht mindestens 300 mA und Halogenlampen 2 bis 3 Mal mehr). Kosten -300 Rubel. plus Batterien. Aber drei Batterien reichen für ein Jahr. Wem 6 LEDs nicht ausreichen, dem empfehlen wir die Verwendung von 8...10.

Der Umstieg auf LEDs ist besonders für ambitionierte Radfahrer relevant. Taschenlampen mit Glühlampen haben eine Akkulaufzeit von bestenfalls 3...4 Stunden. Aber wenn man sich beim abendlichen Fahren in Stadtparks damit abfinden muss, die Taschenlampe fast täglich aufzuladen, was kann man dann bei einer mehrtägigen Wanderung tun? Das Mitnehmen mehrerer Akkusätze ist schwierig, beim Wandern zählt jedes Gramm. Und ein Diodenscheinwerfer leuchtet eine Woche lang problemlos die ganze Nacht – und das mit normalen Batterien mit durchschnittlichem Preis-Leistungs-Verhältnis. Ich habe zum Beispiel Varta verwendet und bin in 3 Monaten nicht viel mit eingeschalteten Scheinwerfern gefahren – 25...30 Stunden. Es gibt noch keine Anzeichen einer „Bepflanzung“.

Ich habe im Laden ein industrielles Analogon auf einer LED getroffen! So können Sie jede zunächst richtige Idee zunichte machen. Was kann ich hier empfehlen? Der Fall ist gut – Sie können versuchen, mindestens 3...4 Dioden anstelle einer zu installieren – diese Option ermöglicht Ihnen das Fahren.

Der erste Scheinwerfer ist also gebaut, getestet und „eingefahren“. Was sind die zukunftsträchtigen Richtungen der „LED-Scheinwerferfertigung“? Der erste Schritt wird voraussichtlich eine weitere Kapazitätserhöhung sein. Ich plane den Bau eines 10-LED-Scheinwerfers mit umschaltbarer Betriebsart 5/10. Eine weitere Qualitätsverbesserung erfordert den Einsatz anspruchsvoller mikroelektronischer Komponenten. Es wäre zum Beispiel schön, auf Lösch-/Ausgleichswiderstände zu verzichten – schließlich gehen an ihnen 30...40 % der Energie verloren. Und ich hätte gerne eine Stromstabilisierung durch LEDs, unabhängig vom Entladungsgrad der Quelle. Die beste Option wäre, die gesamte LED-Kette mit Stromstabilisierung nacheinander einzuschalten. Und um die Anzahl der Reihenbatterien nicht zu erhöhen, ist es notwendig, dass diese Schaltung auch die Spannung von 3 oder 4,5 V auf 20...25 V erhöht. Das sind sozusagen Vorgaben für die Entwicklung eines „ idealer Scheinwerfer“.

Es stellte sich heraus, dass spezielle ICs speziell zur Lösung solcher Probleme hergestellt werden. Ihr Einsatzgebiet ist die Steuerung der Hintergrundbeleuchtungs-LEDs von LCD-Monitoren für mobile Geräte – Laptops, Mobiltelefone usw. Insbesondere stellt Maxim (Maxim Integrated Products, Inc.) eine Reihe von ICs für verschiedene Zwecke zur Steuerung von LEDs her. Einige dieser „Lösungen“ eignen sich perfekt für Fahrradlichter. Parallele und serielle Blockdiagramme der LED-Steuerung sind in Abb. 6 dargestellt.

Abb.6. Parallel- und Reihen-LED-Ansteuerblockdiagramme

Mehrere vorgefertigte Schemata

Option 1 (Abb. 7). Mikroschaltung MAX1848, Steuerung einer Kette von 3 LEDs.

Abb.7. Variante 1

Option 2 (Abb. 8). Erhöhte Leistung. Chip MAX1848, die Aufnahme von 3 parallelen Ketten.

Abb.8. Variante 2

Option 3 (Abb. 9). Ein anderes Schema zum Einschalten der Rückkopplung ist möglich - von einem Spannungsteiler.

Abb.9. Variante 3

Option 4 (Abb. 10). Mikroschaltung MAX684 (den Beschreibungen nach zu urteilen, ist MAX684 in Parametern und Eigenschaften dem MAX1848 sehr ähnlich, erfordert weniger externe Montageteile, erfordert keine externe Induktivität, aber seine Umwandlungseffizienz ist 20-25 % schlechter).

Abb.10. Variante 4

Die Belastbarkeit von Mikroschaltungen dieser Familie: MAX682 - 250 mA; MAX683 - 100mA; MAX684 - 50mA.

Option 5 (Abb. 11). Maximale Leistung, mehrere LED-Stränge, MAX1698-Chip.

Abb.11. Variante 5

Option 6 (Abb. 12). Anstelle von Dämpfungs-/Nivellierungswiderständen gibt es einen dreikanaligen „Stromspiegel“, eine MAX1916-Mikroschaltung.

Abb.12. Variante 6

Option 7 (Abb. 13). Spannungsverstärkender nichtinduktiver integrierter DC/DC-Wandler, MAX684-Mikroschaltung, Stromspiegel in der Last.

Abb.13. Variante 7

Option 8 (Abb. 14). Chip MAX1759.

Abb.14. Variante 8

Option 9 (Abb. 15). Der gleiche MAX1759-Chip, Belastung bis zu 100 mA.

Abb.15. Variante 9

Option 10 (Abb. 16). Die Mikroschaltung MAX619 ist vielleicht die einfachste Schaltschaltung. Betrieb bei Absinken der Eingangsspannung auf 2 V. Belastung 50 mA bei Uin>3 V.

Abb.16. Variante 10

Option 11 (Abb. 17) Mikroschaltung MAX878, Eingangsspannung variiert von 1,5 bis 6,2 V. Ausgang 3,3 V, bis zu 250 mA.

Abb.17. Variante 11

Option 12 (Abb. 18). ADP1110-Chip, arbeitet ab Uin = 1,15 V (nur eine Batterie!), Uout bis 12 V.

Abb.18. Variante 12

Autor: A. Sigaev, alekssi@yandex.ru, alekssi.narod.ru; Veröffentlichung: radioradar.net

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