2013. február 16., szombat

Hasznos kellékek a terepen 13. - Újabb LED-es off-road munkalámpa házilag (+videó)

8 hónap telt el azóta, hogy bemutattam az általam ismert legolcsóbb házi LED-es munkalámpa építésének folyamatát. Azóta rengetegen találtak rá a blogra emiatt, a jelek szerint tehát sokakat érdekel a házi "fénycsinálás". Engem is folyamatosan foglalkoztat, hogyan lehet hatékonyan és olcsón további fényt teremteni a terepi barangolások alkalmával, hiszen a fényerőből sosem elég. A most ismertetésre kerülő LED egy újabb lehetőség erre. A részletes építési lépések bemutatásától eltekintenék, hiszen szinte minden szempontból ugyanarról van szó, mint amit a LED-es tolatófény építésénél egyszer már leírtam, csupán az alapanyag más. Aki tehát a pontos útmutatót keresi, a fenti linken található szöveggel kezdje az olvasást.

Az eltelt idő alatt olcsóbbak lettek a fényforrások és egyre inkább a COB LED-ek felé tendál a piac. A COB (chip on board) technológia lényege és legnagyobb előnye, hogy több kisebb LED-et integrálnak egy felületre, fényük összeadódik, a korábbi megoldásokkal szemben viszont nagyobb felületen képesek a hőt leadni, így könnyebb a hűtésükről gondoskodni, valamint jobban is bírják a magasabb üzemi hőmérsékletet. A módszer további előnye, hogy bizonyos technikai határok között tetszőleges nagyságig skálázható a fényforrás mérete és fényereje, egyszerűen nagyobb lemezre több LED-et kell ültetni és kész.

Jöjjön tehát a legújabb kedvenc, a specifikáció szerint 10 Wattos, 1000 lumenre képes LED csík (LED strip):

COB LED csík (10W, 1000 lumen)

A hong kongi áruház adatai szerint ez a 7.6$-os (kb. 1700 Ft-os) fényforrás 12-14 Voltos tápfeszültséggel érzi jól magát, ami pont ideális lenne autóba, hiszen akár direktbe (közvetlenül az akkumulátorra) is lehetne kötni, nem kellene hozzá kiegészítő elektronika. Egy jó állapotban lévő generátor ugyanis maximum 14.4 Voltos feszültséget állít elő, elektromos fogyasztókkal ez az érték pedig valahol 13.4-14.0 Volt között mozog. Szóval az elképzelés nem rossz, a valóság azért kevésbé ilyen egyszerű, de ezt mindjárt részletesebben is kifejtem.
A fenti képen látható LED egyik legnagyobb előnye, hogy pici. Nagyon pici. Konkrétan 12 x 1 cm, emiatt könnyen lehet mindenféle kendácshoz használni, akár hűtőrácsba eldugni, beltérbe plusz fénynek, alvázra, motorháztetőre szerelőfénynek stb. A kis méret ellenére viszont nagy hőleadó felülettel rendelkezik. Számoljunk csak! A múltkor bemutatott 10 Wattos LED alapterülete 2 x 2 cm, vagyis 4 cm2. A fenti 10 Wattos LED csík 12 x 1 = 12 cm2-nek köszönhetően háromszor hőleadó felülettel rendelkezik. Ha jól számoltam, 48 darab apró LED alkotja a csíkot, ezek együtt produkálják az 1000 lument.

Kivitelezés:
A korábban már bemutatott módon, 1 méter hosszú, 15x15 mm-es keresztmetszetű alumínium zártszelvényre (1 mm-es falvastagság) dolgoztam fel a LED-eket, ez biztosítja a rögzítést és a hűtőközeget. A két LED csík közé a korábbról már ismerős "kocka" LED-ből került 2 darab. Gondoltam egy merészet, és rögtön popszegeccsel dobtam fel a zártszelvényre, előtte persze hőátadó pasztával megkentem, enélkül nem szabad LED-et rögzíteni. Természetesen lehet hőátadó kétoldalas ragasztócsíkkal vagy hőátadó ragasztópasztával is dolgozni, engem most a kíváncsiság vitt a popszegecs felé, így még nem rögzítettem LED-et, ráadásul a LED csíkon adja magát a két furat.

A hőátadó paszta használata elengedhetetlen a megfelelő hűtés érdekében

A csík mindkét felén van betáplálási pont, bármelyik szabadon használható, és bármelyikről tovább lehet vinni a delejt másik LED-hez (ettől még nem sorba lesznek kötve, hanem párhuzamosan, csak egy csomó drótot és kábeldugdosást lehet vele spórolni). A forrasztásra kevés hely van és a két pólus is közel van egymáshoz, ezért célszerű a forrasztás után valami ragasztóval (pl. ragasztópisztoly használata) vagy sziloplaszttal kinyomni a két végén a betáplálás környékét, ez véd a sérüléstől, rövidzártól.

Betáplálási és rögzítési lehetőség

Áramellátás:
Ez a legfurcsább része a projektnek. A forgalmazó azt írja a termék adatlapján, hogy Rated voltage: 12-14V, Current: 720 mA. Kimérve a karakterisztikáját kijelenthető, hogy az adatlap ebben a formában nem teljesen oké. Különböző feszültségeken vizsgáltam a felvett áramot, és az alábbi görbét kaptam:


Ebből jól látszik, hogy már 12 Volton 700 mA-t zabál, 12.7 Voltnál pedig már átlépi az 1000 mA-t (1 Ampert). 14 Volton az áramerősség 1.65 Amper, vagyis több, mint duplája a megadott értéknek. 14.4 Volton pedig 1.9 Ampert pipál a jószág. Viszont az az érdekes, hogy a fényerő viszonylag egyenletesen nő az áramerősséggel, és nem száll el az U-I görbe, vagyis nem lesz hirtelen meredek, ami arra enged következtetni, hogy megfelelő hűtéssel talán bírni fogja ezt a terhelést. Mindenesetre már egy ideje közvetlenül táplálom az autó elektromos hálózatáról, és eddig túlélte, bírja. Ez persze annak is köszönhető, hogy megfelelő a hűtése.

Hőtermelés, hűtés:
A fenti grafikon alapján egyszerűen kiszámolható, hogy 12.8 Voltnál 13 Watt fölötti a teljesítménye, 14 Volton 23 Watt, 14.4 Volton 27 Watt körüli a fogyasztás. Álló és járó motor között tehát dupla lenne a teljesítménybeli különbség, ennyivel viszont nem ad több fényt 14.4 Volton.
Az biztos, hogy 14 Volt körül rohadt sok hőt termel a LED csík. A zártszelvényre 4 LED-et raktam, 2 kocka LED-et (10 Wattos darabok) és 2 LED csíkot. 11 centire a két szélétől helyeztem el a két csíkot, középre meg a 2 kockát, a LED-ek között pedig kb. 17 centi távolságot hagytam. Így álló helyzetben (menetszél nélkül) az 1 méteres alu zártszelvény éppen elég a kb. 60 Watt hűtésére, az egész idom teljesen átveszi a hőt, mindenhol jó meleg lesz (50-60°C környéke).
Mértem a LED csík hőmérsékletét is, 14.2 Volton járattam a LED-eket közel 5 órán át. Már 10-15 perc után beállt az egyensúly, átlagos szobahőmérsékleten 85-105°C között tartható LED a fent vázolt hűtési rendszerrel. Állítólag a COB technológiájú LED-ek tartósan is bírják a 100 fokot, remélem ez igaz, mert szükség van erre a tulajdonságra. Az is igaz, hogy a menetszél nagyon sokat segít. Már szájjal fújva akár 15-20°C-ot lehet rajta hűteni pár másodperc alatt, valós outdoor körülmények között pedig a menetszél kordában tartja a melegedést. A mostani 0°C körüli hőmérsékleten már kisebb sebesség mellett is csak éppen langyos a LED és a zártszelvény. Álló helyzetben pedig több órán keresztül hajtva sem döglött meg a LED, igaz a túlhajtás minden LED élettartamát jelentősen csökkenti. Mondjuk egy átlagos halogén izzónál valószínűleg így is tartósabb lehet.
Az eddigi tapasztalatok alapján tehát arra tippelek, hogy ez a LED csík hajtható közvetlenül az autó elektromos hálózatáról, nem szükséges IC-vel korlátozni az általa felvett áramot. Ennek viszont alapfeltétele a megfelelő hűtés, célszerű tehát hőmérővel ellenőrizni az álló helyzetben és haladás közben mérhető hőmérsékleteket.

Fényerő, sugárzási szög, tesztfotók:
A legfontosabb kérdés persze az, hogy mekkora fénye van a jószágnak? Elég nagy. Az alábbi tesztképeket a jó állapotú fényszórókban Osram Silverlight izzók voltak, a LED-eket tartalmazó zártszelvényt pedig közvetlenül a fényszórók alá tettem. A 10 Wattos kocka LED-ek a fotózás során nem voltak felkapcsolva (azok fényerejét a múltkori világításról már jól ismerjük), csak a LED csíkok. Viszonyítási alapnak ott a tompított fényszóró 2x55 Wattos H4-es fénye, reflektor üzemmódban pedig 2x55 Watt H1-es és 2x60 Watt H4-es halogén fény vetül az útra. Ehhez képest lehet értelmezni a LED-ek fényerejét, amik a kb. 14 Voltos feszültség miatt 2x23 Wattot fogyasztanak (járó motor mellett készültek a képek). Mindegyik kép manuális üzemmódban, azonos expozíciós beállításokkal készült (ISO 200, 20 sec, F8). A felszerelés egy Pentax K10D fényképezőgépből, egy Sigma EX 17-35mm f2.8-4 objektívből, valamint egy állványból állt. A gépet az autótól balra állítottam fel, íme az eredmény:

LED csík és halogén izzók fényerejének összehasonlítása

Jól látszik, hogy a LED csík terítőfényként üzemel, tehát a tér minden irányába ontja a fényt. Ez nem csoda, hiszen elsősorban beltéri világításokba szánják (konyha, nappali stb). Csak a LED-eket használva (1. kép) is szép fényt kapunk, de azért picit csalóka a fotó: távolra csak a halogén tompított és távolsági fényszóró világít, tehát a LED csík inkább az előttünk/mellettünk lévő út, terep stb. megvilágítására jó, terítőfényként, munkalámpa jelleggel. Arra viszont igen hasznos.

Színhőmérséklet:
Nagyon leegyszerűsítve a színhőmérséklet azt mondja meg, hogy az adott (elvileg fehér) fényt hidegebb vagy melegebb árnyalatúnak érezzük-e. Minél nagyobb a Kelvinben megadott érték, annál hidegebb, kékbe hajló színe van a LED-nek, minél kisebb a színhőmérséklete, annál melegebb, sárgás árnyalatról beszélhetünk. Nehéz volt látatlanban megsaccolni, hogy az adatlapon megadott 3000K-es színhőmérséklet végül mennyire lesz sárgás a gyakorlatban, hiszen a LED-eknél ez gyártónként változik, sajnos nem teljesen korrekt módon adják meg a LED-re jellemző értéket. A fenti fotók alapján már jól látható, hogy meleg, de nem túl sárga a fénye, kb. a halogén izzóval azonos színhőmérsékletű. A viszonyítás kedvéért csináltam egy olyan képet, ahol felkapcsoltam a 6500K-es színhőmérsékletű, 10 Wattos kocka LED-eket is. Itt eléggé kiütközik a különbség, a 6500K hideg fehér, sőt picit kékbe hajlik:

Eltérő színhőmérsékletű fényforrások

Árak, változatok:
A fent bemutatott 3000K-es LED csík 7.6$-ba kerül, mennyiségi kedvezmény pedig már 3 darabtól jár: ekkor 6.6$-ért számolják darabját. Aki inkább a hidegebb fényeket szereti, annak a 6500 Kelvines LED csíkban érdemes gondolkodnia, ennek ára 8.5$, három darabtól pedig 7.4$. Ez azt jelenti, 10000 Ft-ból ki lehet hozni 4-6 darabot a kocsi orrára, a 4000-6000 lumen pedig már korrekt világosságot csinál.

Az elején említettem, hogy egyre olcsóbbak és gyakoribbak az 1000 lumen környéki LED-ek. Míg a korábbi projektnél bemutatott 750 lumenes "kocka" LED 6$ volt, addig ma 1000 lumenes kocka LED-et kapni 4.7-4.9$-ért (attól függően, hogy 6500 vagy 3300K-es változatot akarunk). Ha szúrófényben gondolkodunk, akkor is olcsóbb lett az élet: a sokféle olcsó fókuszáló optika miatt ajánlott Cree XM-L LED 8.9$ helyett már 6.3$-ért elérhető. Mondhatnánk, hogy 1-2$ nem nagy pénz, de ha azt nézzük, a 20-30%-os árcsökkenés miatt feltétlenül olcsóbban építhetők több LED-ből álló projektek, és ez kedvező a házi kendácsolók számára.

Tesztvideó:
Bár régi, olcsó DV kamerával nehéz jó minőségben összehasonlító felvételt készíteni, az alábbi videó talán érzékelteti, mit tud a LED. A tolatófény 1db kocka LED-ből (kb. 10 Watt), a kocsi orrán lévő fénysor pedig 2 db kocka LED és 2 db LED csíkból áll (kb. 60 Watt).

1 megjegyzés:

  1. Szia!
    LEDek után kutattam és a te blogodat is kidobta a gugli. Nagyon tetszik, hogy kimérted a karakterisztikát - a kockaledét is! Szeretném jobban tanulmányozni a számokat, ha szabad. Kérlek, küldd el nekem a gmail címemre (agardip).
    Köszönettel,
    Péter

    VálaszTörlés