Lampa czołówka górnicza - przeróbka na LED

[YacoL]

Witam Koleżanki i Kolegów,

Nie wiem jak to możliwe, ale dopiero wczoraj odkryłem to forum. Sprawy oświetlenia są mi bliskie z racji zainteresowań bunkrowych, więc myślę, że sporo się od Was nauczę. Proszę o wyrozumiałość, gdybym niechcący pogwałcił jakieś niepisane lub pisane reguły panujące tutaj.

Podobny temat już wprawdzie był, ale dotyczył innej lampy i inne były założenia projektu, dlatego pozwoliłem sobie założyć jednak nowy wątek.

Lampa górnicza służy mi wiernie już wiele lat podczas wypraw do bunkrów i podziemi. Mamy jednak XXI wiek i chciałbym jej wreszcie sprezentować źródełko LED. Zaznaczę na samym początku, że ta lampa to konstrukcja sprawdzona i odpowiadająca moim potrzebom, dlatego chcę maksymalnie ją wykorzystać, bez zmian w zasilaniu i z wykorzystaniem oryginalnej głowicy.

Co chcę osiągnąć:

1. Czas działania 15 h (długie przebywanie w podziemiach)
2. Temperatura barwowa 4500 - 5000 K (będzie to jedyne źródło światła przez wiele godzin - nie może męczyć wzroku)
3. Oczywiście jak najjaśniejsze, ale przy wyborze diody temperatura barwowa ma większe znaczenie niż lumeny.
4. Skupienie wiązki takie, żeby korytarz o średnicy ok. 4 m mógł być oświetlony na około 50 metrów.
5. 2 tryby (światło główne i awaryjne) na zwykłym przełączniku, żadnych migaczy, stroboskopów i temu podobnych.
6. Pancerna, wodoodporna konstrukcja, najwyższa możliwa niezawodność

Co mam:

Zasilanie: akumulator górniczy Ni-Cd 10 Ah, napięcie nominalne 3.6 V, po naładowaniu osiąga 4.7 V, do 3.6 V spada po ok. 4h, następnie powolny spadek do 3.2 V przez kolejne 10 godzin (pod obciążeniem 700 mA).

Obudowa: standardowa głowica lampy górniczej, plastikowa, średnica wewn. 5.5 cm, głębokość do wykorzystania ok. 3 cm, wyłącznik obrotowy trójstanowy (wyłączone - światło główne - światło awaryjne) - do wykorzystania. Generalnie na oko jest dość miejsca aby wszystko pomieścić.

Umiejętności: elektroniką zajmuję się od dziecka, wiem co to źródło prądowe i do czego służy lutownica. W technologii LED dużej mocy jestem jednak zielony.

Co wykombinowałem:

1. Dioda będzie pracować z prądem 700 mA
2. Ponieważ napięcie z aku jest takie, a nie inne, będzie można zastosować 2 x AMC7135 równolegle na główne i 1 x AMC7135 na awaryjne

I teraz pytania:

1. Czy AMC7135 jest dobrym wyborem w tej sytuacji? Da się lepiej bez wielkiej komplikacji?
2. Potrzebuję diodę o jak najniższym Vf. Na allegro jest Cree XR-E Q3: 170 lm @ 700 mA, temp. 4000 - 4500 K, Vf = 3.3 - 3.9 V czyli trochę wysokie napięcia. Jak zabrać się za szukanie takiej diody? Czy można gdzieś kupić diody selekcjonowane pod kątem niskiego Vf?
3. Jaką optykę najlepiej będzie zastosować? Widziałem na przykład soczewkę +- 13 stopni - czy skupienie będzie odpowiednie do moich potrzeb? Nie jestem pewien jak interpretować te stopnie.
4. Obudowa jest plastikowa, ścianki ok. 1.5 mm - planuję zastosować krążek lub pierścień z aluminium o średnicy 55 mm, dopasowany do średnicy latarki - czy ten sposób zapewni odprowadzenie ciepła w plastikowej obudowie?

Jeśli chodzi o zakupy, to chciałbym, aby były "powtarzalne", tzn. po wykonaniu prototypu będę miał jeszcze kilka latarek do przerobienia w ten sam sposób, dla kolegów.

Pozdrawiam serdecznie i liczę na pomoc,

Jacek

[DNF]

Witaj
1. Mysle, ze same AMCki beda dosc dobrym rozwiazaniem, male straty, mala komplikacja ukladu.
2. Diody z niskim Vf z tego co wiem ma EdiM na tym forum, z tym, ze swiatlo ziemne:/
3. Katy w kolimatorach podaje sie najczesciej polowkowe (chyba, ze jest zaznaczone ze to kat calkowity), oznacza to, ze calkowity kat nie wynosi np 12 a 24* i to do 50% spadku jasnosci, czyli w rzeczywistosci swieci jeszcze szerzej.
Ja na Kaidomain.com, dorwalem kolimator do dioy CREE o skupieniu 10* i byl to calkowity kat swiecenia. Bylo dosc wasko. Takze mysle ze ten 12* polowkowy to bedzie dobre razwiazanie!
4. Z tym chlodzeniem, sam nie wiem. Moze wez jakis wiekszy radiator od tranzystorow mocy, i wyprowadz na zewnatrz lampki co?

Milo by bylo, gdybys dodal zdjecia tej lampki.

Pozdrawiam
DNF

[Pyra]

Witaj YacoL

Diody neutralne i ciepłe mogą być zasilane prądem 700mA, większy jest niezalecany, tak więc, być może, Ci dwie sztuki AMC, jedna 350mA światło awaryjne, dwie 700mA główne, chyba, że chcesz mieć mniejsze światło awaryjne, wtedy coś wymyślimy.

Do chłodzenia to jednak jakiś radiatorek by się przydał, może przerobiony "orbitrek" ze starego procesora...

Popieram pomysł dodania zdjęcia

Pozdrawiam

PS: No to kolejny forumowicz który ma blisko do mnie

[Calineczka]

YacoL, witaj
Koniecznie fotka.
Obudowa jest aluminiowa? Bo 700mA w plastikowej zabije raczej leda.
Moim zdaniem tryb awaryjny powinien byc zdecydowanie niższy, ale to zalezy też od tego, co MUSISZ robić przy oświetleniu awaryjnym i na ile czasu MUSI wystraczyć. Proponował bym raczej w granicach 30-100mA. To dużo światła z dobrego leda, spokojnie mozna się poruszać w lesie czy też bunkrze...

[jorg247]

witam wszystkich to mój pierwszy post na forum. Yacol może tu coś znajdziesz i jeszcze tu pozdrawiam jorg247 znalazłem jeszcze jedną ładnąlampkę

[YacoL]

Dziękuję za odpowiedzi, już zaczynam modyfikować koncepcję...

Na początek fotki kandydatki:









Przy okazji jeszcze dwie fotki lampy firmy Faser:





Generalnie niezbyt udana konstrukcja - zimne światło, za bardzo skupione, delikatna i niemożliwa do uszczelnienia. Pracuje toto z natężeniem 350 mA i aluminiowa kształtka widoczna na zdjęciach nagrzewa się nieznacznie (nie mierzyłem, ale na oko nie więcej jak 40 stopni).

Mocowanie radiatorów na zewnątrz raczej odpada, więc po przemyśleniu sprawy zdecydowałbym się na prąd 350 mA. To dalej sporo światła, a przynajmniej czas działania się wydłuży. Czasami chodzimy w ciemnościach kilka dni z rzędu, więc dłuższy czas na pewno nie zaszkodzi; nie trzeba będzie tak oszczędzać światła. Wolałbym też nie działać na krawędzi wytrzymałości diody, żeby nie mieć niemiłej niespodzianki.

Światło awaryjne jest potrzebne na wypadek przedłużonego pobytu pod ziemią - właściwie powinno się nazywać oszczędnościowe. W tradycyjnych lampach górniczych jest to połowa prądu światła głównego, a w Faserze na zdjęciach wyżej to ok. 100 mA (5 diod po 20 mA). Generalnie chodzi o to, żeby mieć możliwośc poruszania się przez kilka dodatkowych godzin bez wpadnięcia w jakąś dziurę. Na wypadek awarii czy zniszczenia lampy i tak mam zawsze zapasową latarkę - obowiązkowa sprawa, bo ciemność absolutna, a do wyjścia 5 km...

W każdym razie zdecydowałbym się na drugą diodę, albo zestaw 3 - 5 diod "zwykłych" i faktycznie prąd rzędu 100 mA. Dla bezpieczeństwa lepiej, żeby to był niezależny obwód i mógł działać nawet w przypadku awarii diody głównej. Chciałbym jednak, żeby także światło awaryjne nie było zimne, ponieważ często się go używa do "zwykłej" działalności, kiedy nie potrzeba dużo światła, dla oszczędności prądu.

[Piotrek K.]

A może zamiast modyfikować tą lampkę zrobić coś podobnego do czołówki z tego tematu: "Prototyp "czołówki" DIY" (oczywiście z odpowiednimi mocowaniami i przystosowane do posiadanego zasilania i z optyką ROCKET-M ±13° czyli 26°).

[YacoL]

A może zamiast modyfikować tą lampkę zrobić coś podobnego do czołówki z tego tematu...

Można i pewnie będę kiedyś próbował. Na razie jednak chciałbym wykorzystać konstrukcję o której wiem, że sprawdza się w trudnych warunkach. Lampa którą pokazałem służy mi już kilkanaście lat, traktowana raczej brutalnie, co zresztą widać na zdjęciach, działa do dzisiaj bez zarzutu. To nie jest zabytek - podobne lampy są produkowane przez Fasera do dziś i kosztują niemało. Chcę "tylko" wymienić żarówkę na diodę.

Chodzi o to, że kiedy przeciskam się przez dziury i leje się na mnie woda - to nie chcę stracić światła.

[Pyra]

Po pierwsze: maksymalnie duży kawał aluminium na radiator.
Po drugie: prąd podstawowy 350mA ciągły, awaryjny modulacja PWM do uzyskania prądu średniego o wymaganej wartości (100mA?).
Jeśli ma być stała jasność to PWM można nawet zrobić na NE 555

LUB:

Podstawowe LED zasilany z 350mA wyposażony w kolimator.
Rezerwowe 5 szt. diod 5mm neutralnych (lub zimnych) zasilanych po 20mA na sztukę, rozmieszczonych wokół kolimatora.

Pozdrawiam

[Piotrek K.]

Chcę "tylko" wymienić żarówkę na diodę.

Wpakuj do środka jak największy kawałek alumunium lub miedzi, przymocuj do niego LEDa, ogranicz prąd w diodę do max. wydaje mi się ~0,5A (chociaż lepiej 350mA) dodaj tryb oszczędny tak jak pisał Calineczka, "w granicach 30-100mA" i powinno być dobrze


Znalazłem na alledrogo jakieś dwa drivery o prądach 60mA i 85mA
http://www.allegro.pl/item832864342_bcr ... _2_70.html
http://www.allegro.pl/item832863188_bcr ... 10szt.html

Dioda np. taka http://www.allegro.pl/item827340007_cre ... ow_vf.html

EDIT
Troszkę się spóźniłem

[Pyra]

Znalazłem na alledrogo jakieś dwa drivery o prądach 60mA i 85mA
http://www.allegro.pl/item832864342_bcr ... _2_70.html
http://www.allegro.pl/item832863188_bcr ... 10szt.html

Nie za bardzo, minimalny spadek napięcia na nich to 0,75V, trochę dużo

To fajne układziki, tyle, że przewidziane na trochę wyższe napięcia, choć w sumie od biedy...

[YacoL]

Dioda np. taka http://www.allegro.pl/item827340007_cre ... ow_vf.html

Wygląda nieźle... napięcie Vf jeszcze trochę wysokie (3.25 V według opisu z Allegro), ale nie jestem do końca pewien swojego akumulatora. W tygodniu zmienię elektrolit (najwyższy czas) i zrobię jeszcze raz krzywą rozładowania.

Optymistycznie przyjmuję, że światło główne mamy załatwione, radiator na całą szerokość obudowy 5,5 cm, jak radzi Pyra i Piotrek K. Przy założeniu, że poradzę sobie z napięciem aku po wymianie elektrolitu.

Pozostaje światło awaryjne. Albo ograniczenie prądu diody głównej, albo dodatkowy zestaw diod. Decyzja zależy od czegoś czego nie wiem... jaka jest odporność i ewentualna awaryjność diod mocy? Bezpośredni uraz raczej diodzie nie grozi, ale możliwe jest zalanie wodą albo wstrząs spowodowany uderzeniem głowicy o coś twardego (zdarza się niestety). Jaka jest szansa, że dioda główna zdechnie? Podobnie układ modulatora PWM - zwykłe źródło prądowe wodę jakoś przeżyje, a tutaj może być problem chyba?

Mam do myślenia na wieczór...

[Piotrek K.]

napięcie Vf jeszcze trochę wysokie (3.25 V według opisu z Allegro

Vf 3,25V podane jest przy prądzie 700mA więc przy 350mA będzie niższe.

Jaka jest szansa, że dioda główna zdechnie?

Diody te wytrzymują krótkotrwale działające prądy rzędu 3A więc z powodu za wysokiego prądu paść nie powinny. Większym zagrożeniem w twoim przypadku (plastikowa obudowa) jest przegrzanie diody struktura najoptymalniej pracuje chyba gdzieś do 80°C a maksymalnie można ją grzać do 150°C (najlepiej poczytaj dataszita: http://www.cree.com/products/pdf/XLamp7090XR-E.pdf ). Sama z siebie paść nie powinna

[YacoL]

Jeśli ma być stała jasność to PWM można nawet zrobić na NE 555...

Coś w tym stylu?



Rozumiem, że sygnał można podać na VDD ACM-a? Czy f około 15 kHz będzie OK?

[Pyra]

AMC podczas prób wytrzymał u mnie 85kHz przebiegu z wypełnieniem 50% dla spadku skuteczności o 20%.
Wystarczy 1kHz, ale te 15 też pociągnie z wypełnieniem 1:3,5 bez problemu, bo rozumiem, ze chcesz prąd średni 100mA....

Pozdrawiam