Bau eines LED-Fahrrad-Fernscheinwerfer V2.0

Einleitung

Nach dem erfolgreichen Bau und Betrieb meines Luxeon Fernscheinwerfers an meinem Liegerad Flux S600 wollte ich auch für mein neues Winterspassrad Giant XTC Mammoth ein ähnlich gutes Fahrradlicht haben.

Nochmal einen Delgado zu bauen, wäre langweilig geworden, ausserdem wollte ich ein einfacheres Design nehmen.

Herausgekommen ist der neue Luxeon Doppel-Fernscheinwerfer "Maxi":

Durch das zylindrische Design habe ich den Schwachpunkt des kubistischen Delgado vermieden: Die korrekte Justage und Fixierung von Luxeon+Optik ist dort recht aufwändig.

Als Vorläufer von Maxi entstand erstmal Frl. Schick.

Elektrisches

Identisch wie beim Delgado
(Zumindest theoretisch - in Wirklichkeit wird ein 0.5 / 1 A Lowdrop-Stromregler verwendet, der über verschlungene Wege zu mir fand :-) )

Optisches

Identisch wie beim Delgado

mechanischer Aufbau

Von einem Werkzeugmacher habe ich mir ein Aluminiumrohr mit 40x2 mm und dazu passende Aluminiumscheiben mit 36x10 mm anfertigen lassen. Das Rohr ist Meterware, was man im Halbzeughandel so bekommt, die Scheiben dagegen wurden auf "Schiebepassung" gedreht, also mit ganz wenig Spiel.

Scheibe, Luxeon und MOBDAR aufeinander gestapelt ergeben 32 mm Höhe, also wird das Rohr auf 34 mm abgesägt:

In die Scheibe wird ein Loch gebohrt, durch das später das Kabel kommt. Das Loch muss recht nahe am Rand sein, damit es vom Luxeon nicht verdeckt wird.

ACHTUNG: Die MOBDAR-Optiken sind zwar rotationssymmetrisch, die Luxeons aber nicht! Die eigentliche Emitterfläche ist rechteckig und die wird von der Optik auch so projeziert. Man sollte daher vor dem Bohren des Befestigunglochs darauf achten, wie man das "Lichtbild" haben will, also normalerweise rechtwinklig zur Horizontalen und Vertikalen. Ansonsten bekommt man ein stehendes Karo, was ungünstig ist.

Um die optimale Lage von Luxeon und Loch zu ermitteln verdrahtet man den Luxeon provisorisch und schliesst ihn über 10-20 Ohm Vorwiderstand an 3 NiMH Zellen an, Die Optik hält man manuell fest. Das Ganze lässt man dann gegen eine weisse Wand scheinen und ermittelt so die optimale Lage. Das Kabelzuführungsloch sollte um 90 Grad gegenüber dem Befestigungsloch versetzt sein (siehe Bild weiter unten).

Der MOBDAR hat einen Aussendurchmesser von 35.6 mm, passt also wunderbar in die 36 mm Öffnung des Rohrs. Damit er darin Halt findet, wird er mit durchsichtigem Zweikomponenten-Epoxidkleber eingeklebt. Dazu wird der Rand des Rohrs innen vorsichtig und mit wenig Kleber bestrichen und das Rohr dann über das Optik/Luxeon/Scheibe-Türmchen geschoben. Es ist darauf zu achten, dass der Kleber schön am Rand bleibt. Bei zu viel Klebstoff läuft der nach innen über die Optik!

Der Versuch die Optik mit Heisskleber anstelle von Zweikomponenten-Epoxidkleber einzukleben brachte kein befriedigendes Ergebnis: Die Klebestelle war sehr ungleichmaessig und zu dick.

Verwendet hatte ich einen Epoxidkleber, der in 4-5 Minuten fest wird. Das führt zu unangenehmen Stress und Hektik. Die Zeit ist arg knapp bemessen um in Ruhe sauber arbeiten zu können. Nächstes mal werde ich Conrad 60 Minuten Epoxidkleber nehmen.

Vor dem Zusammensetzen wird noch die Luxeonunterseite ebenfalls mit Zweikomponenten-Epoxidkleber bestrichen, um Luxeon und Scheibe miteinander zu verbinden. Diese Klebeschicht sollte möglichst dünn sein, damit wir einen guten Wärmeübergang haben, gleichzeitig muss sie elektrisch isolierend sein!
Wichtig: Vorher Luxeon-Unterseite und Scheibe mit 500er Schleifpapier glätten!

Damit der Luxeon richtig zentriert wird und die Klebeschicht dünn bleibt, wird alles provisorisch zusammengefügt und etwas Druck (kleines Gewicht auf Deckel) ausgeübt.

Hätten wir jetzt das Loch vergessen, bekämen wir die Scheibe nach dem Aushärten nicht mehr raus (Unterdruck!). Haben wir aber nicht :-)

Nach dem Aushärten wird der Luxeon verdrahtet:

Das untere Ende des Rohrs wird jetzt innen dünn mit Kleber bestrichen und die Scheibe mit Luxeon eingeführt:

Zur Zugentlastung (wichtig!!) wird das Kabel ebenfalls mit Zweikomponentenkleber eingestrichen und in das Loch verklebt. Damit ist auch gleich für Dichtigkeit gesorgt.

Nach dem Aushärten haben wir einen halben Doppelscheinwerfer fertig :-)
Den zweiten Halben bauen wir analog. Beide gleichzeitig zu kleben geht nicht gut, normaler 5-Minuten-Zweikomponentenkleber zieht zu schnell.

Als Scheinwerferhalter habe ich den Lenkerhalter von Riese+Müller gewählt, der stabil und sehr flexibel in der Montage ist. Aber jeder andere Scheinwerferhalter sollte es auch tun.

Nur wie bekommt man die runden Einzelscheinwerfer da angeschraubt?
Dafür bauen wir uns einen Adapter aus L-förmigen Aluminium (2-3 mm stark):

Die Einzelscheinwerfer haben jeweils ein Gewindesackloch erhalten, das durch Rohr und Scheibe geht, damit die Befestigungsschraube reinpasst.

Tipp: damit sich die Einzelscheinwerfer nicht auf dem Träger von alleine verdrehen können, wird dieser oben mit Gewebeband beklebt. Von Hand können die Einzelscheinwerfer jetzt immer noch justiert werden, aber ein versehentliches Verdrehen kommt nicht mehr vor (getestet auf mehrere 100 km Rüttelstrecke).

Das Ganze nun noch auf den Scheinwerferhalter geschraubt und diesen an den Lenker, sowie die Verkablung vervollständigen (siehe Delgado) und schon sind wir fertig:

Es fehlt nur noch eine schwarze Lackierung:

(Der schwarze Kunststoff-Lenkerhalter ist von Riese+Müller)

Olaf Schultz hat Maxi auf seinem Goniometer vermessen und mit anderen Scheinwerfern verglichen.
Ich selber habe ein paar einfache Vergleichsfotos erstellt.


Version Maxi+

Ein Jahr später habe ich das Evolutionsmodell Maxi+ gebaut:


Version Maxi++

Im Dezember 2012 habe ich das Evolutionsmodell Maxi++ gebaut mit der neuen LED Cree XM-L, der Rest ist identisch zu Maxi+.
Diese LED ist effizienter, verträgt drei mal so viel Strom und der Lichtkegel ist damit breiter. Somit ist sie viel besser geeignet für einen Akku-Scheinwerfer am MTB.

Ich verwende dazu einen niederohmigen 8-fach AA Batteriehalter, bestückt mit 7 (!) LSD-NiMH Akkus (alternativ können auch 6 Zellen direkt zusammengelötet werden).
Bei frisch geladenen Akkus fliessen so knapp 3 A. Dieser Wert kann aber bei anderen Akkutypen oder Akkuhalter anders sein. Kleiner wäre nicht so schlimmer, aber ein grösserer Strom kann die LED zerstören! Deshalb unbedingt ganz am Anfang den Maximalstrom bestimmen:
Akkus ganz aufladen, in die Batteriehaltung geben und dann zusammen in Reihe ein Multimeter mit mindestens 10 A Bereich, ein 10 Ohm 5W-Potentiometer und die Einzelscheinwerfer schalten. Auf keinen Fall die Scheinwerfer parallel schalten, denn das würde die LEDs sofort zerstören! Nun das Potentiometer langsam herunterdrehen und dabei den Strom beobachten. Er darf nicht über 3 A gehen. Ansonsten muss ein passender Vorwiderstand (Potentiometer Widerstand messen!) in die Schaltung.

Mit 3 A wären allerdings die Akkus in ca 30 Minuten leer. Deshalb habe ich noch ein Schaltkästchen mit 4-fach Umschalter (mit Widerständen) dazwischen geschaltet.

Ich bekomme so:

OhmmALaufzeitAnwendung
3810020 hOrtschaft
55004 hnormales Fahrlicht
1.5120080 mschwieriges Gelände
 280030 m"take no prisoners" :-)

ACHTUNG: Akkubetrieb am normalen Maxi(+) kann diesen schnell zerstören, weil deren LEDs nicht so hochstromfest sind!
Ebenso brennt der Maxi++ durch bei mehr als 7 NiMH Zellen oder Verwendung von Alkali oder Lithium-Zellen!

Maxi++ bringt in der "take no prisoners" Stufe etwa 4 mal so viel Licht wie Maxi+ und fast 10 mal so viel wie Maxi.


Bezugsquellen (beispielhaft):

Danksagung

Mein besonderer Dank gilt:
2012-12-28
Ulli 'Framstag' Horlacher