Hallo, es geht um ein kleine Projekt mit einer Anzahl alter rustikaler 3-Farb-Taschenlampen (Marke "Artas") https://www.ebay.de/itm/256441278753?chn=ps aus DDR Beständen, die mit HP-LED Cree XML und einem Li-Akku 18650 auf modern frisiert werden sollen. (so ähnlich wie hier: https://www.youtube.com/watch?v=OCkV8gWi2VU)
Die Lampe soll mit dem originalen Schalter betätigt werden, aber auch eine analog Dimmfunktion haben, so dass die Helligkeit mit einem Poti einstellbar ist.
Dazu will ich ein Layout mit der Schaltung im Anhang machen.
Ich möchte dabei die geballte Kompetenz der hier im Form versammelten Spezialisten nutzen, um evtl. Denkfehler zu offenbaren und nützliche Hinweise zu sammeln. Die Schaltung habe ich bisher so noch nicht aufgebaut.
Alle Halbleiter sind danach ausgesucht, dass sie privat, preisgünstig und möglichst komplett bei einem Distributor (DigiKey) beschaffbar sind.
Die Aufladung des Li-Akku soll mit 5V USB-Netzteil über eine (6-pol.) USB-C Buchse erfolgen. Als Lade-IC will ich für U1 (MCP73833, DFN-10) nutzen. Der Ladestrom wird mit einem Widerstand an Pin 6 (Prog) festgelegt.
Um versehentliche Tiefentladung zu vermeiden, z.B. weil jemand die Lampe weglegt, ohne sie richtig auszuschalten, soll U11 (MCP65R41-1202E) dienen. Mit dem FET M21 wir der Stromfluß durch die LED unterbrochen, wenn die Akku-Spannung unter ca. 2,9 V fällt.
Der Stromverbrauch durch die restliche Schaltung sollte dann in der Größenordnung ca. 5 uA liegen. Das entspricht einer Entladung von unter 50 mAh pro Jahr. Deshalb ist auch alles rel. hochohmig ausgelegt.
Die integrierte Referenz von U11 (1,21V) soll gleichzeitig als Referenz-Spannung für die Sollwertvorgabe der Stromquellenschaltung (U31, M31) genutzt werden. Mit den Widerständen R23...R25 kann der max. LED-Strom in Abhängigkeit der Meßshunts (R36...R39) festgelegt werden.
Als Lithium-Akku soll eine hochwertige Zelle Typ: LG INR18650HG2 mit Lötfahnen genutzt werden. Diese Zellen ohne (intergrierte Schutzbeschaltung!) haben eine sehr "steife" Entladekennlinie, so dass rel. lange ein hoher Strom aus dem Akku entnommen werden kann und die Akkuladung mögl. optimal genutzt wird.
Ein Akku, der im Fehlerfall (Kurzschluß) thermisch durchgeht, stellt eine hohe Brandgefahr dar. Deshalb muß die Schaltung sehr zuverlässig arbeiten. Um fatale Fehler abzufangen, wird ein dünner Draht (ca. 0,2...0,3mm) als Schmelzicherung direkt Reihe zum +Pol des Akku gelötet. Der brennt bei Kurzschlußströmen von 50A und mehr zuverlässig durch.
Die Schaltung der Kostant-Strom-Quelle (KSQ) arbeitet mit einem Rail-to-Rail OPV, der auch auf minimalen Stromverbauch ausgesucht ist. An den Eingängen wird die Spannung von den Meßshunts mit der Sollspannung vom Poti verglichen und entsprechend der FET M31 angesteuert.
Mit dem Widerstand R27 kann der min. einstellbare LED-Strom eingestellt werden. Das dient primär dazu, dass man erkennt, dass die Lampe nicht ausgeschaltet ist, sondern nur auf geringe Helligkeit gedimmt um ungewollte Entladung des Akkus bei längerer Lagerung der Lampe zu vermeiden.
Mit dem Tiegpass R31,C31 werden mögliche Spannungssprünge durch "kratzen" des Poti gedämpft. C32, C33 sind optional, falls die Schaltung zu Schwingungen neigt.
Optional soll innen im Gehäuse noch Platz für ein kleinen Voltmetermodul sein, das mit einem Taster aktiviert wird um die Akkuspannung anzuzeigen.
Die Cree XML wird auf Alu-Star gelötet bestellt. Der ALU-Träger wird dann auf eine zylindrische ALU-Fassung geschraubt (D30mm x 10mm). Die drehe ich mir selber auf einer kleinen Drehbank. Dieser Adapter kommt wiederum auf ein ALU-Kühlblech (ca. 100 x 60mm). Das Kühlblech wird innen in der Lampe auf die rückseitige Wandung mit thermischer Kopplung (Wärmeleitpaste) geschraubt, so dass die Wärme der LED möglichst gut auf die gesamte Rückwand verteilt nach außen geht. So sollte es kein Problem sein, ca. 4...5W abzuführen. Abgesehen davon muß man die Lampe ja nicht deuerhaft mit voller Leistung betreiben.
Der Reflektor der Lampen wird mit einem Dremel so weit abgeflext, dass die LED auf dem ALU-Adapter in den Reflektor paßt. Eine spezielle LED-Optik wird nicht verwendet. Die Lampe leuchtet dann mit einem rel., großen Winkel, aber das Leuchtbild ist ziemlich homogen, zumindest im Vergleich zum Original mit den kleinen Glühlämpchen.
Gibt es Hinweise und Ideen dazu? Falls es Interessenten gibt, die etwas nachnutzen wollen, kann gerne Kontakt zu mir aufgenommen werden. Gruß Oeletronika