Diodelykt med 2x5w Luxeon Star-dioder Denne lykten var med på den store lyktetesten og man finner bilde av lyskjeglen der. Ettersom det har vært endel interesse rundt denne lykten, så tenkte jeg å legge ut litt mer utfyllende informasjon så folk kan prøve å lage det samme selv. Fremgangsmåten vil være lik for alle Luxeon-dioder og i prinsippet for alle høyintensitetsdioder.
Jobber litt med å få lastet opp bilder, disse kommer etterhvert.
Lykten benytter 2stk
5w Luxeon Star dioder . Jeg vil anbefale å benytte Star versjonen ettersom denne har påmontert en liten aluminiumkjøleflate og har fire loddepunkter. Det gjør at de er lette å lodde sammen og montere på en større kjøling vha skruer og varmeledende pasta.
Disse diodene tåler maks konstant strøm på 700mA og trenger en spenning på mellom 6-7v for å lede strøm. For å drive disse diodene må man regulere strømmen gjennom dem. Det enkleste er å legge en motstand i serie med diodene, men dette er ikke spesielt strømsparende og anbefales ikke.
Et bedre alternativ er å bruke en DC-DC konverter med strømregulering. Denne regulatoren er det mulig å lage selv, men Buckpuck har laget en driver spesielt med tanke på regulering av Luxeon dioder. Denne finnes i flere versjoner avhengig av hvilken diode man velger å benytte.
Batterivalg Ettersom 5w diodene trenger 7v hver for å kjøres for full maskin og er koblet i serie, trenger man en batteripakke som kan levere 14v.
I tillegg er det nødvendig for buckpuck-regulatoren med en batteripakke som leverer 1v over maks spenningsfall for diodene.
To luxeon-dioder krever altså 15v batteripakke. Grunnen til dette er at Buckpuck regulatoren er en DC-DC ned-konverter.
Alternativt kan man bruke en DC-DC konverter som konverterer spenningen opp istedenfor ned og bruke standard batteripakker på f.eks 7.2v eller 12 v. Disse er generelt noen % mindre strømsparende enn ned-konvertere. Det er heller ikke like lett å få tak i versjoner som kan lede den nødvendige strømmen. Alternativt kan man lage en selv.
Serie- eller parallellkobling av diodene Noen lurer sikkert på hvorfor man ikke bare kan koble de i parallell, ettersom spenningsfallet da kun blir 7v, og benytte en standard batteripakke på f.eks 12v sammen med en standard Buckpuck DC-DC ned konverter. Generelt er det vanskelig å lage halvledere som har helt like egenskaper, og små ulikheter i følsomheten vil medføre at de leder forskjelling strøm og dermed lyser ulikt.
Dette vil også medføre ujevn belastning og heller ikke full utnyttelse av kapasiteten. Luxeon hevder riktignok at det er mulig å sette disse diodene i parallell, men erfaringsmessig vil jeg anbefale seriekobling.
Utstyr - Luxeon 5w Star dioder
Linser
Buckpuck strømregulator, typen blir avhenging av hvilken diode man benytter
Elektrolytt kondensator 25v, 220nF
Kretskort, kjøp en med kobberflate på en side og hull (Se bilde)
Potensiometer 5kOhm, variabel motstand for å trinnløst regulere strømmen
Kabling
Kjøleribbe, f.eks fra en gammel prosessor
Varmeledende pasta
Lyktehode
Multimeter for å kunne feilsøke
Noen timer til overs
Benytter man en Buckpuck kan man snekre sammen alt hjemme, det eneste man trenger er en loddebolt, multimeter og en tur på Elfa. Datablad for Luxeon-diodene og Buckpuck-regulatoren kan man finne på Elfa sine nettsider. Fremgangsmåten blir tilsvarende dersom man benytter seg av andre Luxeon dioder.
Lyktehode Lykta ble skrudd sammen ganske kjapt ettersom vi så at det skulle være en test av lykter. Foreløpig har vi satt lykten i et
maglite-hode for å ha noe å ha den i under testen. Dette er for stort og man kan minke størrelsen på lyktehodet endel. Kondensatoren jeg har benyttet er større en det man trenger å benytte, iallefall for en 20v batteripakke.
5w effekforbruk for en så liten enhet er mye, og den trenger solid kjøling for å fungere bra. Dette er det mest kritiske punktet av konstruksjonen. Dårlig kjøling fører til redusert levetid, svakere lys, og kan i verste fall føre til at dioden ryker. Man bør ha lyktehode i et lettmetall som f.eks aluminium eller montere diodene på en kjøleribbe inne i huset. Dersom man benytter Star-versjonen kan man skru diodene fast til kjøleribba med skruer og ha varmeledende pasta imellom.
Noen generelle tanker rundt valg av lyskilde og batteri LED, HID eller halogen? HID er definitivt den mest strømsparende av disse tre, men også den mest sårbare. HID er meget følsomt for temperaturforandringer, rystelser og bør ikke slås av og på i tide og utide. I tillegg er pærene meget dyre. Ettersom man sender strøm gjennom gass trenger man meget høy spenning for å drive en HID-lyskilde og dermed en avansert driver.
Høyintensitetsdioder er også ganske dyre foreløping, en Luxeon 5w LED koster ca 300 NOK på Elfa. Til gjengjeld tåler dioder temperaturforandringer, støt, og kan slås av og på så ofte man måtte ønske uten å redusere levetid.
Dersom man lager en god kjøling er levetiden på diodene i praksis ubegrenset, så over tid vil dioder lønne seg prismessig.
Hvis mot formodning en diode skulle ryke så leder den faktisk fortsatt og strømregulatoren vil sørge for at de andre diodene i serien vil lyse.
Etter flere år vil imidlertid dioden lyse noe svakere enn da den var ny.
Halogen har en fordel ved at de er meget billige og enkle å drive. Man kan koble en halogenpære rett på en batteripakke som har nok spenning. Ulempene er at de er lite strømsparende, er ganske skjøre for støt og slag og lyser mindre per watt enn både HID og halogen.
HID og luxeon LEDs leverer ganske lik belysning i fargetemperatur, HID har en noe mer blålig farge og diodene leverer tilnærmet dagslys. Halogen lyser ganske gult og den rødlige delen av fargespekteret er mer effektkrevende å lage enn blått lys, dette er noe av grunnen til at HID og luxeon dioder er langt mer strømsparende enn Halogen.
NiCd, NiMh eller Li-Ion? NiCd-batterier er hakket bedre enn Nikkel-Metal Hydrid, men vi syklister som er glade i naturen bør absolutt holde oss unna miljøfarlige NiCd-batterier. Blybatterier er rimelige, men inneholder bly... De har dessuten en skrå utladningskurve som ikke er gunstig nå man skal drive lyskilder som trenger stabil strømtilførsel og et spesifisert spenningsnivå for å lede strøm.
Litium-batterier har helt klart best egenskaper både når det gjelder vekt og ladegjentagelse, men er ganske kostbare. Et greit valg hvis man vurderer pris, kvalitet og miljø blir NiMh-batterier. De har en meget flat utladningskurve som er gunstig og har blitt relativt billige i det siste.
Jeg har benyttet en NiMh batteripakke på 14x1.2v 2.3Ah celler, som har spenning på 20v. Batterier er mindre effektive ved lave temperaturer, så det er gunstig å ha batteripakka i sekken.
Andre prosjekter Tidligere har jeg i samarbeid med to andre laget en prototype på en dykkerlykt med 7stk 5w luxeon dioder. Den kunne benytte en standard batteripakke, ettersom vi lagde en strømregulator også leverte den påkrevde spenningen på 49v. Dette krevde mye analyse og endel verktøy man som regel ikke har på kjøkkenbenken. Jeg kan legge med noen bilder av dette også hvis noen er interressert.
Her benyttet vi et 5 karakterers display som kunne oppgi gjenværende batteritid ved valgt effektnivå, vi styrte lykta vha en magnet på utsiden av lyktehodet for å unngå vanngjennomtrengning. Lykta har et effektforbruk på 35-40w og lyser langt sterkere enn en 100w halogen pære. Den ville parkert alle lyktene som var med i sykkeltesten, men har først og fremst andre bruksområder enn sykling...
En ny sykkellykt med tre dioder er under konstruksjon, og ville nok kunne konkurrert med de beste lyktene i testen.
mvh
Pål-Jørgen
