Fahrradlampe 1W [MAX16822] - Stromversorgung bis 60 V

Vor einiger Zeit habe ich eine Fahrradlampe hergestellt, die von einem Nabendynamo angetrieben wird. Da ein solcher Dynamo im unbelasteten Zustand definitiv hohe Spannungen erzeugen kann (laut deutscher Quelle bis zu 100 V), suchte ich nach einem Wandler, der hohen Spannungen standhält. Die Wahl fiel auf den Chip von Maxim MAX16822 (V MAX=65 V) der die Diode mit einem konstanten Strom bis zu 350 mA versorgt. Dieser Chip wird in einem SOIC-08-Gehäuse ohne Kühlkörper hergestellt. Kurz gesagt, es ist schön zu installieren.

Heute präsentiere ich eine neue Version dieser Lampe (bestimmt für Asphaltstrassen und Radwege), angepasst von einer Batterie betrieben zu werden mit einer konstanten Spannung im Bereich von 7-65 V. Zusätzlich kann es mehr als eine Power LED (1 W) versorgen, ich habe 1-3 solcher LEDs getestet. Vielleicht zuerst der Schaltplan und die Leiterplatte:




Die Leiterplatte besteht aus zwei Schichten. Die untere Schicht ist eine verschüttete Masse, die auch als Kühlkörper fungiert. Die abgegebene Wärmemenge ist nicht erschreckend groß, aber mit 2-3 LEDs kann der Stromkreis ohne ordnungsgemäße Wärmeableitung auf der Leiterplatte richtig warm werden. Nach Angaben des Herstellers kommt es bei 165 °C zu einer plötzlichen Strombegrenzung (Wärmeschutz). In Wirklichkeit habe ich noch nie einen solchen Modus gesehen.

Das System ist interessant, weil zusätzlich zur Bestimmung des der Diode zugeführten Maximalstroms (gemäß Anmerkung 0R6 ergibt sich ein Diodenstrom von 333 mA, in meinem Beispiel habe ich einen 0R64-Widerstand verwendet, der theoretisch einen Diodenstrom von 310 mA ergab). Sie können die Helligkeit über den PWM-Eingang steuern (Standard in diesen Anwendungen). Bei einer höheren Spannung (z. B. 60 V) ist es jedoch schwierig, einen kleinen Stabilisator zu finden, der den Mikrocontroller (z. B. Attiny13) mit Strom versorgt, der das PWM-Signal erzeugt. Und hier stellte sich heraus, dass ein Trick verwendet werden kann, um den Diodenstrom analog zu begrenzen. Es reicht aus, den Eingang der Temperaturregelung über einen Widerstand mit Masse zu verbinden, wodurch der Diodenstrom reduziert wird (externer Wärmeschutz). Der Schaltplan zeigt einen 20-kΩ-Widerstand und ein 100-kΩ-Potentiometer, mit denen wir die Helligkeit der LED-Diode in einem ziemlich weiten Bereich einstellen können. Während der Tests bin ich zu dem Schluss gekommen, dass dieser 20-kΩ-Widerstand ausreicht und die Ausgänge für das 100-kΩ-Potentiometer/Widerstand können kurzgeschlossen werden - wir erhalten dann den Modus für reduzierte Diodenhelligkeit. Durch Entfernen der grünen Brücke wird die LED wieder in den Modus der vollen Helligkeit versetzt. Wenn Sie dem PWM-Eingang den Low-Status geben, erlischt die LED (nennen wir es den "Sleep"-Modus). Der Stromverbrauch liegt dann bei etwa 1 mA.

Was soll das alles heißen? Zunächst haben wir eine einfache Schaltung, die 1, 2, 3 und möglicherweise mehr Power-LEDs mit Strom versorgen kann (siehe Datenblatt). Zweitens ist der Logikschalter eine einfache Brücke (oder ein kleiner Kontaktschalter). Drittens können wir genauso einfach zwei Helligkeitsstufen einstellen, z.B. Licht für den Radweg und Licht für etwas dunklere Ecken und Winkel. Wir können uns auch ein rotes Rücklicht mit Bremslichtoption vorstellen - einfach den Mikroschalter in den Bremshebeln oder an den Bremsen selbst installieren. Es ist nicht erforderlich, eine zusätzliche PWM-Schaltung zu verwenden, obwohl dies natürlich möglich ist (beispielsweise für orangefarbene Warnblinklicht).

Nun zu einigen schnellen Messungen.

1. Stromversorgung 50 V, 1 LED 1 W - 145 lm.

U LED = 2,78 V (U LED LOW = 2,57 V) - Spannung an der LED
I LED = 317,3 mA (I LED LOW = 17,12 mA) - Strom durch die LED
I INPUT = 26,58 mA (I INPUT LOW = 3,25 mA) - Strom aus der Batterie
I SLEEP = 0,81 mA (I SLEEP LOW = 1,03 mA) - Stromaufnahme im "Sleep" Modus

2. Stromversorgung 50 V, 2 LEDs 1 W in Reihe - 290 lm.

U LED = 5,51 V (U LED LOW = 5,13 V)
I LED = 318 mA (I LED LOW = 16,6 mA)
I INPUT = 45,2 mA (I INPUT LOW = 5 mA)
I SLEEP = 0,81 mA (I SLEEP LOW = 1,03 mA)

3. Stromversorgung 50 V, 3 LEDs 1 W in Reihe - 430 lm.

U LED = 8,27 V (U LED LOW = 7,70 V)
I LED = 319,6 mA (I LED LOW = 15,54 mA)
I INPUT = 63,8 mA (I INPUT LOW = 6,64 mA)
I SLEEP = 0,81 mA (I SLEEP LOW = 1,03 mA)

Der "LOW" Modus ist einfach eine geschlossene grüne Brücke. Der "SLEEP" Modus ist ein geschlossene rote Brücke (niedriger Zustand am PWM-Eingang). Wie Sie sehen können, ist der Stromverbrauch durchaus akzeptabel. Die Schaltung ist unter anderem geeignet für den Einsatz auf E-Bikes bis 60 V, ich habe es erfolgreich mit 54 V getestet.

Bald werde ich Messungen für niedrigere Versorgungsspannungen hinzufügen.

Es lohnt sich, interessante Power-LED-Dioden (z. B. Cree XP-G3 mit einer Helligkeit von 164 lm/350 mA) mit Richtungsoptik zu verwenden, um Radfahrer und Wanderer, die sich aus der Gegenrichtung nähern, nicht zu blenden (runde Optik 7 ° plus die zweite Ellipse ±7 °). Der Effekt ist wirklich gut. Trotzdem kündige ich bereits eine etwas stärkere Drei-Dioden-Version der Lampe an (Strom ca. 870 mA - über 1200 lm). Ich plane, in naher Zukunft ein solches Modul zu bauen und zu testen.