LED-es munkalámpa tapasztalatok (+videó)

Korábban bemutattam, hogyan lehet a legolcsóbban LED-es munkalámpákat építeni házilag. Azóta eltelt 3 hónap, a lámpák pedig használatban vannak, teszik a dolgukat. A LED-es tolatófény például folyamatosan a kocsin van, megjárta Somogybabodot, a poros erdőt-mezőt, gázoltunk vele derékig érő susnyában, és a sárban is megfürdött párszor. Ennek ellenére semmi baja, pedig a LED meztelenül virít a kocsi alvázán, még védőburát sem kapott. A tisztítása is egyszerű: nedves ujjal egyetlen mozdulattal lehúzható a kosz a LED felületéről. A "szélsőséges körülményeket" illusztrálandó, az egyik, már bemelegedett LED-es egységet meztelenül (az érintkezőit is szigeteletlenül hagyva) esővízbe merítettem, hogy lássuk, mi történik vele (mivel sokan azt hiszik, hogy a víz azonnali halál a LED számára):

Konkrétan semmi. Nem csoda, hiszen nem kényes a vízre, sárra, porra és a hirtelen hőmérsékleti ingadozásra sem. Szóval bátran építhető ilyen LED-ekből komolyabb védelem nélkül is terepre munkalámpa, egyedül az erős fizikai behatásoktól kell óvni. Azért azt meg kell említeni, hogy mint minden fém, a LED fém részei (érintkezők) és a vezetékek szabad végei is tartósan vizes/sáros környezetben előbb-utóbb oxidációnak indulnak, ennek elkerülése érdekében pl. festéssel, szigetelő lakkal lehet védekezni.

A márkás LED-ekkel könnyű a helyzet (pl. a lent tárgyalt Cree XM-L típussal), mert a gyártó által megadott adatlap minden fontos információt tartalmaz, így a LED U-I karakterisztikájára vonatkozóan is általában találunk diagramot. Ebből könnyen leolvasható, hogy adott feszültség mellett mekkora áram fog folyni a LED-en, illetve fordítva: adott áramerősséghez mekkora feszültséget kell biztosítani. Ez a LED-et kiszolgáló áramkör méretezésénél hasznos információ.

Cree XM-L LED U-I karakterisztikája (gyári diagram)

Az általam használt, nagy szögben terító 10 Wattos LED-eknek viszont még a gyártója is ismeretlen, így a LED karakterisztikája csak saját méréssel határozható meg. Ehhez egyszerre kell feljegyezni a LED lábain mérhető feszültséget és a rajta áthaladó áram erősségét. A feszültség változtatásához egy ún. állítható step-down konvertert használtam, amin egy potméterrel lehet szabályozni a LED-re jutó feszültség értékét. A következő eredmény született:

A LED-hez megadott legnagyobb áramerősség 1000 mA, a forgalmazó az üzemi feszültség meghatározásakor pedig a nagyon bő 9-11 Voltos intervallumot adta meg. A fenti ábráról jól látszik, hogy az 1000 mA-es határt már 9.8 Volton átlépi, tehát 10 Volt fölött már gyorsan haza lehet vágni a LED-et. 9 Volton viszont már csak 620 mA folyik a LED-en, ami jóval kisebb fényerővel jár, ha az 1000 mA-es üzemmóddal hasonlítjuk össze. Az optimális feszültség tehát valahol 9.3 és 9.7 Volt között van. Érdemes számolni egyet: 9.3 Volton 800 mA folyik a LED-en, tehát az 1 LED-re jutó fogyasztás csak (9.3 x 0.8 =) 7.44 Watt, míg 9.7 Volton már (9.7 x 0.98 =) 9.5 Wattot eszik a LED. A különbség 2 Watt! Ez a hőtermelésben is érezhető differencia, tehát ha nincs lehetőség kellően nagy és hatásos hűtőborda használatára, akkor ilyen módon lehet redukálni a hőkibocsátást. Ráadásul a LED-ek fényereje nem lineárisan változik az áramerősséggel, egy bizonyos szint felett már kicsit nő csak a fényerő, míg az áramerősség (és így a hőtermelés) egyenletesen növekedik.

3x10 Watt Cree XM-L LED lámpa - egy ötletes munka + értékes tapasztalatok

A másik fejlemény, hogy az egyik land roveres kolléga, Ivwi megépítette a leírás alapján a 3x10 Wattos LED-es szúrófényt. Mivel én csak az alkatrészlistát és a beüzemelés alapjait írtam le, ez az első tényleges megvalósítása a lámpának. Emlékeztetőül: a konstans áramerősségről egy LM1084IT-ADJ fesz.stab. IC gondoskodik, a fényt pedig 3 darab 10 Wattos, 1000 lumenes Cree XM-L LED adja sorba kötve. A fény fókuszálását a leírásban ajánlott olcsó, LED-re pattintható optikával oldotta meg. Ivwi kompakt lámpát épített (akár hűtőrács közé is befér), egymás mellé illesztett kis hűtőbordákon kaptak helyet a LED-ek és az IC. Az alábbi képeket mind ő készítette:

Készültek összehasonlító képek is, tompított fényszóró, távolsági fényszóró, csak LED, és távolsági fényszóró+LED sorrendben:

Az első teszt eredményeit így foglalta össze a fórumon:

Most tértem vissza az első LED tesztből. Helyszin még mindig Pécs, Dömörkapu felé vezető út egyenese. Körbe erdő, közvilágítás sehol.
Nos a 3db össz. 30W teljesítményű, optikával irányított fénysugarú LED, esetemben nem világított messzebb mint a távolsági fényszoró fénnyalábja (ami most nem tudom hány watt is, talán 120??), viszont lényegesen jobban bevilágította az elöttem lévő teret. Hideg fehér fénye a szemet elvileg jobban fárasztja, viszont kontrasztosabb, élesebb az elöttünk megvilágított táj.

Mivel a tapasztalatai szerint a 3 LED-es üzemmód mellett nagyon melegedett az IC, így kipróbálta, mennyivel csökken a hőtermelés, ha 4 Cree XM-L LED-et köt sorba az IC után. Az elv egyszerű: a 3 darab Cree LED 2.5 Amperrel hajtva kb. 3 x 3.3 = 9.9 Voltot igényel. Járó motornál a generátor 14.4 Voltos feszültséget tart fenn, tehát kb. 4.5 Volt a különbség. Ezt az IC-nek kell valahogy ledolgozni, konkrétan 4.5V x 2.5A = 11.25 Wattot hővé alakítani. Ami kb. 36%-kal több hő, mint amit a LED-ek termelnek (a LED-eken 3.3V x 2.5A = 8.25 Watt jelenik meg, aminek egy része fényként távozik, a nagyobbik rész pedig hőként).

Ha tehát 4 LED-et kötünk sorba, akkor 4 x 3.3 Volt kell a LED-eknek, ez kapásból 13.2 Volt, vagyis jóval kevesebb marad az IC-nek, ami ennél fogva kevesebb hőt fog termelni. Álló motornál azonban az akkumulátor 12.6-12.8 Voltnál nem tud több feszültséget felmutatni, vagyis a 4 LED-es megoldás álló motor mellett gyengébb fényerőre képes. Járó motornál viszont 4 LED ontja teljes gőzzel a fényt, már ha lehet ilyen képzavarral élni. A tapasztalatok kedvezőek, idézem:

Ma épp kipróbáltam a 4 LED-es variánst. Álló motornál kb 1/4-el kisebb a fényerő, viszont a hőtermelés elhanyagolható mind a LED-nél, mind az IC-nél. (alig lett langyos), Járó motornál (ahogy írtad is) erősebb a fénye, de még így se melegszik annyira, mint a 3-as verzióban.
Előre beépítve, nem is baj a fényerőkülönbség, ott úgy is főleg járó motor melett lenne felkapcsolva, de ha állunk akkor is bőven elegendő fenyt ad. (csörlőzés előkészületeire, ásáshoz, vagy csak rovarcsalogatónak)

Tehát akit nem zavar, hogy álló motornál kevesebb fényt ad a lámpa, az 4 Cree XM-L LED-et is beköthet, így az IC kevesebb hőt fog termelni, járó motornál pedig több fényt kapunk a 3 LED-es változathoz képest (persze csak ha tisztességes szinten tudja tartani a feszültséget a generátor). A beszámoló alapján úgy tűnik, hogy a leírásban szereplőnél is kisebb szögű optikát kell a LED-ekre helyezni, hogy igazán szúrófényként viselkedjenek. Például itt van ez a 6°-os példány. Vagy lencse helyett reflektortestben is lehet gondolkodni, ennél a típusnál nagyon jól koncentrált fénynyalábról számolnak be a felhasználók.