Glück Auf,

nach (zugegeben) längerer Abwesenheit mit vorgestellten Projekten möchte ich auch mal wieder etwas in die Runde werfen.

Naja wo fängt man am Besten an? Daß ich ein Fan vom Taschenlampentuning bin, sollte ja sattsam bekannt sein. Natürlich kam dann auch mit dem Erscheinen der ersten wirklich brauchbaren 10W LEDs die Idee, sowas in ein anständiges Gehäuse zu setzen. Aber wie es immer so ist, man hat ja noch ein paar mehr Baustellen und so zog sich die ganze Sache deutlich länger hin. Zudem war der Anspruch an Funktionalität doch etwas höher, als nur LED rein, DC/DC Konverter rein und glücklich sein.

Für die MC-E hab ich mich deswegen entschieden, da man hier 1. die Möglichkeit hat, die Emitter in Reihe zu schalten, was der Stromaufteilung zwischen den Emittern und der Strombelastbarkeit der Treiberschaltung zugute kommt. Es ist schon eun Unterschied, ob ich 3-4A oder nur 1A schalten muß.

Befeuert wird das Ganze aus acht NiMh Zellen, die zusammen knapp 10V liefern. Damit kommt man mit rund 1A Strom aus den Akkus hin, macht also knapp 2h Laufzeit bei höchster Leistung. Das ist doch eindeutig annehmbar, da es wenig sinnvoll ist, zwar viel Licht zu haben, das aber nur für einen Augenblick. Zum Glück passen die acht Akkus gerade so in zwei Viererpacks in die MAG Lite 2D rein - zumindest die verwendeten eneloops.

Hab hier mal ein paar Fotos vom Akkuhalter. Den hab ich aus ein paar Kohlefaserplattenresten und diversen Messingteilen selbergebaut. Man frage nicht, wie lange das gedauert hat, sämtliche Kontakte zu feilen, zu isolieren und aufzukleben. Aber mit dem Ergebnis bin ich zufrieden.



Geladen werden die Akkus über ein integriertes NiMh Ladegerät, das in die Endkappe eingebaut wird. Da man ja unterwegs selten ein Ladegerät mit hat, das zudem für acht Akkus sehr lange braucht, ist es ziemlich unkomfortabel, jedes mal alles auseinanderzunehmen. Des Weiteren sitzen die Akkus so fest drin, daß die dünne Kunststoffumhüllung nach und nach Schaden nähme. Auch das ein Grund für ein integriertes Ladegerät.

Umgesetzt ist das Ganze mit dem LTC4011, einem kleinen Maikäfer von LT, der alles besitzt, was man braucht - sprich Ladeschlußerkennung, Anzeige-LEDs und einen synchronen 550kHz DC/DC Konverter. Die Heruasforderung war nur, das in die beengten Verhältnisse der Endkappe reinzubekommen. Da das ein Prototyp ist, ist wieder alles schön in freifliegender 3D Verdrahtung auf einer Kupferscheibe zusammengelötet und anschließend mit ein paar Tropfen 5min Harz gesichert. Die Scheibe wird danach mit der Feder der Lampe verschraubt. In der Endkappe sitzt dann eine 5,5mm Kleinspannungsbuchse mit den vier Anzeige-LEDs. So sieht das Ganze aus:



Da fällt mir gerade auf, daß ich kein Foto mit Feder hab. Na egal. Zudem verfügt der Batteriehalter noch über einen kleinen NTC als Temperatursensor, daß die Akkus nicht zu heiß werden beim Laden. Das ist das kleine Teil im rechten Foto, das man neben einem der Messingstäbe erkennen kann.

Als Treiber für die LED hab ich den LT3477 verwendet, der hier im Forum gemeinhin als "Shark" bezeichnet wird. Das ist ein Step Up Konverter mit einem integrierten 4A Leistungstransistor, der keine Mühe hat, die MC-E aus den zur Verfügung stehenden knapp 10V mit 700mA zu befeuern. Bei den gewählten Parametern wird das nicht einmal ansatzweise warm. Nur allein mit dem Treiber ist es jedoch noch nicht getan. Aus Gründen des akkuschonenden Betriebs wurde eine Spannungsüberwachung mit einem kleinen OPV eingebaut, die bei etwa 8,2V die Leistung auf 5% reduziert, sozusagen als Notmodus, in dem die Lampe noch lange leuchten würde, und ab 7,8V, d.h. bei knapp 1V/Zelle schaltet die Lampe komplett ab. Die Werte sind recht konservativ eingestellt, lassen aber so eine Tiefentladung der Akkus sehr unwahrscheinlich werden. Das maximiert deren Lebensdauer.

Zusätzlich ist es wenig sinnvoll, die Lampe die ganze Zeit mit der vollen Leistung zu betreiben. Aus dem Grund wurde noch ein Dreistufenschalter eingebaut, der die LED nacheinander mit 50%, 100% und 10% der Maximalleistung von 10W versorgt. Realisiert wurde das, da ich mich bisher noch nicht in µC einarbeiten konnte, mit einem Schieberegister. Auch hier wird der Modus über kurzes Aus- und wieder einschalten gewechselt. Hier noch ein paar Fotos von dem Ding. Wie das Ladegerät auch als Prototyp in fliegender Verdrahtung auf einer Kupferplatte, auf die das IC aufgelötet ist. Nicht schön, aber flexibel und funktioniert bestens!



Die LED selber ist auch auf eine Kupferplatte aufgelötet. So erreicht man die optimale Wärmeableitung, indem eine direkte Metallverbindung an der recht kleinen Kotaktfläche der LED besteht. Anschließend wurde die LED großflächig auf einen DHS P7 Kühlkörper aufgeklebt. Durch die große Kontaktfläche sind auch hier wenig Temperaturanstiege zu befürchten. Der Kühlkörper selbst wurde eingefettet und mit einem Messingstift in der Lampe fixiert. So läßt sich das einfach und schnell demontieren.



So, damit sind die zehn möglichen Bilder erstmal erschöpft...

Und zum 2. Teil:

Worauf wartet natürlich der geneigte Taschenlampentuner? Klar, Beamshots.

Nun, da sind sie.

Als Vergleich: 1W SSC-P4 Mini MAG-Lite und die 3W SSC-P4 2D MAG-Lite



Fotos, 10%, 50% und 100%



Alle Fotos sind mit den gleichen Einstellungen vorgenommen worden. Abstand zur Wand sind ca. 3,5m.

Als Fazit: Es hat lange gedauert, das Ding zu bauen und mit dem 3 Mode Treiber und dem Ladegerät sind mir schon ein paar graue Haare gewachsen, bis es funktioniert hat. Manchmal kennt die Praxis eben die Theorie auch nicht

Aber sonst hat sich das Ding bisher im nächtlichen Einsatz bewährt. Kompakt, enorm lichtstark und bietet selbst auch auf voller Leistung noch eine vertretbare Akkulaufzeit. Mit dem eingebauten Ladegerät kann ich das Ding zudem im Auto oder mit jedem normalen Notebooknetzteil innerhalb von 1,5 Stunden wieder komplett laden.

Hab schon Anfragen eines Polizisten bekommen, ob ich ihm auch so ein Gerät bauen kann Naja wenn er wüßte, was da für ein Aufwand drin steckt... Aber egal, das wars wert.

Der Verrahtungsstil - naja schön ist hier was anderes, aber zum Entwickeln geht erstmal Platine schlecht. Für die nächsten könnte man ein Layout machen. Ist einfach herzustellen, unschlagbar kompakt, nur die Übersicht zu behalten ist nicht immer einfach.

Der Schaltplan des Ladegerätes entspricht im Wesentlichen dem auf Seite 19, Figure 8 im Datenblatt des LTC4011. R2 sind 70k für 8 Zellen, die Spule sind 15µH mit 4A Belastbarkeit. Als Schalttransistorpaar hab ich einen IRF7309 verwendet. Der Eingangstransistor ist eine Hälfte eines IRF7316. Den zweiten P-Kanal hab ich weggelassen. Die Last - sprich der LED Treiber - hängt direkt am Akku. Da man eine Lampe nicht lädt und gleichzeitig benutzt, kann man das so machen. Achja, man sollte unbedingt VCC am LTC4011 noch mit 100nF gegen Masse sowie den P-Kanal-Mosfet an der Induktivität mit einem niederohmigen 10µF gegen Masse stabilisieren. Bekommt der LTC4011 am VCC Bein nur die geringste Schalterei ab, wird der wuschig und schaltet sich ab. Hat einen Abend gebraucht, bis ich das rausgefunden hab, daß der da so empfindlich ist.

Streulicht gibts auch noch ne Menge, da der Emitter ja auch direkt vorn herausstrahlt. Auf den Fotos sieht man nur den Strahl vom Reflektor.

Wenig Kaffee und ein Bier gegen das Zittern...

Nee, im Ernst:

Dünnen Kupferlackdraht, den man mit 400°C am Lötkolben 1mm abisoliert und verzinnt. Dann das Ganze mit geringerer Temperatur (rund 350°C) und einem Tröpfchen Kolophonium an der Drahtspitze an das IC Bein anlöten. Ein temperaturgeregelter Lötkolben mit feiner Spitze ist hier echt eine gute Sache.

Achja, probierts nicht mit bleifrei. Bleihaltiges Lot ist zwar sicher nicht so gesund, verarbeitet sich aber hier besser.

Die bessere Alternative für solche ICs ist aber immer noch eine kleine Platine, auf der Schaltkreis per Reflow mit SMD Lötpaste aufgebracht wird. Es gibt meines Wissens auch TSSOP20 zu DIL20 Adapterplatinen zu kaufen. Glaube, Farnell hat sowas im Angebot.