Luxeon LED Helmscheinwerfer

Nach den sehr positiven Erfahrungen mit meinem Luxeon-Nahscheinwerfer habe ich als Abwandlung mit derselben LED einen Helmscheinwerfer gebaut.

Der Helmscheinwerfer muss nicht wasserfest sein, weil bei Regen Licht von oben die Sicht erheblich verschlechtert. Dann kann er sowieso nicht eingesetzt werden. Deshalb habe ich zur besseren Kühlung und Gewichtsoptimierung den Luxeon Star LXHL-LW3C direkt auf den Kühlkörper Zweikomponenten-Epoxidkleber geklebt und die FRAEN narrow beam Optik darüber.

Betrieben habe ich die LED zuerst mit 3 NiMH Akkus, aber da war der Anschluss-Widerstand zu gross und der Strom zu klein. Ideal wären 700 mA. Mit 4 NiMH Akkus in einem Standard-Batteriehalter sah es dann besser aus:

3 NiMH Zellen4 NiMH Zellen
Zeit hh:mmStrom mASpannung V
0:005904.1
0:055403.9
0:105103.9
0:154903.8
0:304303.7
0:454203.7
1:004103.7
1:303903.6
2:003603.6
2:303303.6
3:003203.5
3:302803.5
4:002503.5
4:502203.4
5:001603.2
5:50903.0
6:00502.9
Zeit hh:mmStrom mASpannung V
0:008604.1
0:057203.9
0:107103.9
0:157003.9
0:307303.9
0:457403.9
1:007303.9
1:307203.8
2:006303.7
2:302403.3

Anschliessend habe ich einen einfach Vergleichstest mit meinem alten Bisy Halogen Helmscheinwerfer gemacht.

Wichtige Anmerkung

Standard-Batteriehalter, wie man sie z.B. von Conrad oder Reichelt bekommt, haben Batteriekontakte aus vernickeltem Eisen mit einem ziemlich hohen Widerstand. 4 frisch geladene NiMH-Akkus haben 4*1.4V=5.6V und sollten einen LuxeonIII eigentlich auf der Stelle töten. Tun sie aber so nicht, da der Batteriehalter eine effektive Strombegrenzung darstellt. Die ist sogar so hoch, dass ich 4 der 8 Kontakte mit Streifen aus Kupferblech überkleben musste um auf 900 mA Anfangsstrom zu kommen. Ohne waren es nur 700 mA.

Wichtige Anmerkung II

Inzwischen (Stand Ende 2005) haben die Batteriehalter von Conrad und Reichelt eine leicht andere Form, die man nur bemerkt, wenn man alte und neue Batteriehalter direkt nebeneinander legt. Viel wichtiger ist aber: sie haben einen wesentlich niedrigeren Anschlusswiderstand!

Mit 4 NiMH-Zellen selbst ohne Kupferblech kommen so an einem Luxeon 1.8 A zustande! Das ist viel zu viel!!

Hier muss also unbedingt mit einem passenden Vorwiderstand der Strom begrenzt werden, sonst brennt der Luxeon in kürzester Zeit durch!

Die Größe des Vorwiderstands ergibt sich experimentell aus Anschlusswiderstand des Batteriehalters und Innenwiderstand der NiMH-Zellen. Dazu nimmt man am Besten ein 10 Ohm Potentiomter und ein niederohmiges Amperemeter.

WARNUNG

LEDs verhalten sich elektrisch völlig anders als klassische Glühbirnen. Wer sich damit nicht auskennt, sollte try-and-error-Experimente tunlichst unterlassen. Man kann mit falschen Spannungsquellen innerhalb von Sekundenbruchteilen den Luxeon zerstören!


Variante Montana II

Eine Abwandlung von Montana wurde Montana II: mit Luxeon K2 (verträgt bis 1.5 A) und Carclo 20 mm 10 Grad. Montana II war nur noch ca halb so gross und schwer wie Montana I, wenn auch nicht heller bei gleichem Strom. Bilder hab ich davon leider keine.


Variante Montana Duo

Nachdem mit SSC P4 eine neuere, fast doppelt so helle (bei gleicher elektrischer Leistung!) LED-Generation zur Verfügung steht, hab ich damit auch einen neuen Helmscheinwerfer Montana Duo gebaut.

Weil doppelt so hell mir aber nicht reichte, hab ich dieses mal gleich einen Doppelscheinwerfer gebaut, also 2 LEDs mit jeweils doppelter Lichtstärke. Als Optik habe ich dieses mal Carclo 20 mm 10 Grad genommen, die nicht nur sehr viel kleiner sind als die Fraen Optiken, sondern auch noch ein besseres Leuchtbild erzeugen.

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Was man auf den Bildern schlecht sieht: Der Kühlkörper (aus ausgeschlachtetem PC) wurde in der Mitte vertikal angesägt und an dieser Stelle abgeknickt, damit die LED-Optik-Einheiten leicht schräg zueinander stehen und ich so ein breiteres, leicht ovales Leuchtbild erhalte.

Befestigung auf dem Helm erfolgt mit Klettband.


Variante Montana IV

Nachteil von Montana Duo ist seine Grösse, Gewicht und der externe Akkupack, was seine Handhabung etwas umständlich macht.

Also wurde als nächste Variante Montana IV erstellt:

Li-Akku mitsamt Ladegerät kostet bei Reichelt grad mal 20 Euro.

Die LED wird wieder mit Epoxidkleber (dieses mal Arctic Silver für bessere Wärmeleitfähigkeit) auf den geviertelten CPU-Kühler geklebt, die Optik kommt drüber. In die Kühlrippen passt prima ein Mini-Kippschalter.

Der NP120 Akku liefert vollgeladen ohne irgendwelche Reglung 700 mA an der Cree XR-E. Perfekt. Keine Reglung notwendig!

Die Kühler-LED-Einheit wird mit Epoxidkleber auf den Akku geklebt und dieser in die Ladeschale eingeführt. Noch ein bisschen verkabeln - fertig!

Jetzt haben wir einen kleinen, leichten und vor allem kompakten Helmscheinwerfer. Und HELL ist er auch! :-)

Ein weiterer Vorteil ist, dass der gesamte Scheinwerfer so wie er ist in das Ladegerät gesteckt werden kann. Keine fummligen Kabelanschlüsse mehr!


Variante Montana V

(Bilder anklicken für vergrösserte Version)

Montana V bekommt die zur Zeit stärkste Einzel-Chip-LED: Cree XM-L
Diese LED verkraftet bis zu 3 A!
Entsprechend schnell entleert sich dann allerdings auch der Akku.
Deshalb kommt ein Umschalter rein, um den Strom mittels 3 und 10 Ohm Widerstand zwischen 2000 und 300 mA begrenzen zu können.

Leider hatte ich vergessen während des Baus Bilder zu machen, aber der Scheinwerfer ist so einfach, dass man sich die Zwischenschritte einfach vorstellen kann:

Von einem Aluminium-Vierkantrohr wird ein Stück abgesägt und ein Loch für die Anschlusslitzen reingebohrt. Zusätzlich kommen noch auf dieselbe Seite 3 weitere Löcher am Rand dazu, damit der Kleber für den Optikhalter "Wurzeln schlagen" kann. Oben wird ein Loch für den Kippschalter gebohrt und hinten eines für die Cinchbuchse.

Die LED wird mit Schaltlitze bedrahtet und der Optikhalter etwas aufgefeilt, damit er eben aufliegt (die Anschlussdrähte stören sonst). Alles wird provisorisch zusammengesteckt und überprüft, obs passt. Jetzt sollten die Anschlussdrähte wieder abgelötet werden, weil die sonst im nächsten Schritt stören: das Aufkleben der LED mit Arctic Silver (zur Not tuts auch normaler 2K-Epoxidkleber). Nach dem Aushärten wird die LED über den Kippschalter an die Cinchbuchse angeschlossen (gelötet). Wer eine zweite Schaltstufe (weniger hell, längere Akkulaufzeit) haben möchte, kann dies über einen Widerstand realisieren. Als letztes wird die Optik mit Optikhalter mit 2K-Epoxidkleber aufgeklebt. Dabei muss sehr darauf geachtet werden, dass weder Optik noch LED Kontakt mit dem Kleber bekommen!

4 AAA LSD-NiMH werden in einen Batteriehalter gelegt und ein Cinch-Stecker angelötet. Akkupack und Scheinwerfer werden am einfachsten mittels aufgeklebtem Klettband aneinander fixiert.

Fertig ist Montana V und kann nun mittels Klettband am Helm befestigt werden.

Achtung: es dürfen keine Alkali oder Lithium-Zellen verwenden werden, weil diese zuviel Strom liefern und die LED zerstören würden!

Nach dem gleichen Prinzip hab ich dann später Kant B++ als Lenkerscheinwerfer gebaut.

Zutaten:

LED, Optik und Arctic Silver bekommt man bei led-tech.de, das Aluminium-Rohr im lokalen Baumarkt und alles andere bei reichelt.de


Ulli 'Framstag' Horlacher