Selbstbau mit 500+ Lumen

Die Stirnlampe ist das erste wirkliche Gemeinschaftsproject von Chris und mir. Schon vor ein paar Monaten begannen wir uns zu überlegen, wie wir eine Stirnlampe selbst bauen könnten. Wichtig waren uns vor allem die folgenden Punkte:

• Hell.
• Regenfest.
• Batterie am Körper. (vor allem bei Kälte wichtig)
• Dimmbar. Wichtig war es, dass möglich ist, sehr stark zu dimmen, denn oft reicht sehr wenig Licht. Zum Beispiel wenn man im Zelt etwas liest, ist kein Scheinwerfer nötig.

Vorab ein Bild der Fertigen Lampe:

Wie sich herausstellte, erfüllen kommerzielle Produkte nicht alle diese Punkte. Meistens sind die starken Lampen auf nur drei Stufen dimmbar, die kleinste Stufe ist noch sehr hell. Natürlich weil “Selbstbau” auch noch Spass macht, wurde daraus unser neues Projekt 🙂

Recht früh haben wir uns für den Led Slave+Dimmer von PCB Components entschieden. Der Vorteil des Controllers ist, dass Dimmer und auch Konstantstromquelle integriert sind und sonst nichts mehr benötigt wird. Die Eingangsspannung ist auch sehr variabel und der Wirkungsgrad ziemlich gut. Die Drop-Spannung ist etwa 1V, das erlaubt es uns zwei weiße LEDS (ca. 2 x 3V = 6V) mit 6 AA Zellen (~7,2V) zu betreiben.

Nach vielem Hin und Her haben wir dann die Leds festgelegt. Es wurden Cree XP-G R5. Mit der Cree XM-L mag es zwar eine Led mit etwas besserem Wirkungsgrad geben, aber für diese gibt es nicht so gute Optiken. Für die XP-G gibt es schöne kleine Optiken, die man direkt auf die Platine aufsetzen kann. Die sollen mit 700 mA betrieben werden, was rechnerisch 532 Lumen ergibt. Den Strom haben wir (auch wenn es möglich wäre) nicht noch höher gewählt, da dann der Wirkungsgrad der Led stark abnimmt und das Gehäuse zu warm wird. Eine Temperaturüberwachung bietet der Controller leider nicht an (der Einzige wirkliche Nachteil…).

Damit hatten wir die Komponenten festgelegt, aber es fehlte noch das Gehäuse. Besonders schwierig war es eine gute Anordnung der Komponenten zu finden, die wenig Platz benötigt und die Stirnlampe nicht zu schwer werden lässt. Natürlich muss die Lampe auch noch ansprechend aussehen! Nach vielem, vielem, vielem hin und her überlegen, probieren und zeichnen sind wir schlussendlich zu dieser Form gekommen.

Unten wird der Controller hineingeschoben, in der Mitte ist ein erhöhter Bereich auf den die Leds mit der Optik angebracht werden und oben ist genug Platz um das Drehpoti und den Kabeldurchgang anzubringen. Das Poti ist IP67 und der Kabeldurchgang wird mit einem O-Ring abgeklemmt. Von Vorne wird eine Plexiglas Scheibe angeschraubt, das sollte das Gehäuse ziemlich wasserfest machen, zumindest einem  Regenschauer sollte es standhalten können.

Ein paar Details

Die Kabeldurchführung wird wie erwähnt, mit einem O-Ring abgedichtet. Dieser wird mit dem Blättchen in eine Fase hineingedrückt und hält so dicht. Das Gewindeloch der Schrauben geht komplett ins Innere, also sollte man hier auch noch abdichten. Das werden wir mit etwas Schraubensicherung machen, die den Spalt ausfüllt.

Im Inneren der Lampe ist es schlussendlich ganz schön eng geworden. Es sind einige Kabel auf relativ wenig Raum unterzubringen. Wie zu sehen ist, hat alles geklappt. Auf der abgewinkelten Seite ist der Durchgang des Potis und gegenüber wird das Kabel für die Spannungsversorgung hereingeführt. Die Zugentlastung ist auch gut zu erkennen. Über einen eingefrästen Kabelkanal kommen die Kabel auf die andere Seite, wo sie an den Controller angeschlossen werden. “Hochprofessionell” wird ein kleines Holzstück als Distanzhalter verwendet damit der Controller fest drinnen sitzt. 🙂

 

Als Halterung für die Lampe haben wir ein Blech entsprechend zugeschnitten und dann die Enden aufgebogen. Die Langlöcher wo dann das “Stirnband” durch kommt, wurde aufgefeilt und könnte noch etwas schöner gemacht werden. Nach dem das der erste Versuch ist, haben wir es testweise dabei belassen. Damit die Lampe in Position bleibt wird zwischen Blech und Gehäuse ein O-Ring gequetscht, so kann man den Winkel der Stirnlampe einstellen.

 

Leuchtdauer

Die Konstantstromquelle ist so eingestellt, dass sie auf Volllast 700mA liefert. Die Spannung liefern 6 AA Zellen, die auch schon in einem anderen Blog Eintrag von uns beschrieben wurden. Deren Kapzität von 2200 mAh reicht rechnerisch für etwa 3h auf voller Stufe. Um das zu testen habe ich während einer Entladung Strom und Spannung an der Batterie gemessen. Die Stirnlampe habe ich zur Sicherheit mit Schnee gekühlt, ganz ohne Fahrtwind wird das Gehäuse sonst doch ganz schön warm. Der Strom kann etwa 200 min auf 700mA gehalten werden kann und erst dann fällt er stark ab. Dieser Abfall ist damit zu erklären, dass der Controller von der Versorgungsspannung am Limit arbeitet – wenn die Spannung fällt, dann kann die Spannung an den Leds nicht mehr hoch genug gehalten werden um den gewünschten Strom zu erreichen. Ergo fällt der Strom ab. Man erkennt, wie der kleine Spannungsabfall den Strom massiv reduziert. Das Verhalten ist schlussendlich sehr nützlich. Für gute 3h hat man volle Leistung zur Verfügung und wenn das Licht schwächer wird hat man noch etwa 1h Licht. Das ist besser, als dass die volle Stufe bis zum Ende anhält und urplötzlich geht das Licht aus.

 

Praxistest

Bei einer nächtlichen Skitour konnten wir erste Erfahrungen mit der Lampe sammeln. Natürlich ist Schnee ein reflektierender Untergrund und deshalb wirkt die Lampe heller als sie ist. Für den Aufstieg reicht die kleinste Stufe, ein paar Meter sieht man auch mit der Einstellung. Bei ca. 20mA reicht der Akku quasi ewig (=4 Tage). Fiat Lux, stellt man die Lampe auf volle Stufe, wird es sehr hell. Die Abfahrt war ohne Probleme möglich, gefühlt sogar im gleichem Tempo wie tagsüber. Der Lichtkegel ist sehr homogen, ohne an den Rändern plötzlich abzufallen.

Blende F/2, ISO 1600, 0,6 sec. Belichtung. Ist sicherlich nicht das aussagekräftigste Bild, aber den Lichtkegel erkennt man sehr gut. Die Bäume im Hintergrund waren mit freiem Auge auch schön zu erkennen.

Fazit

Das Schwierigste war, das richtige Design des Gehäuses zu finden. Als das geschafft war, ist es sehr schnell gegangen. Die Plexiglasscheibe ausschneiden/feilen, die Halterung zu biegen und die Elektrik einzubauen hat dann nur einen Abend gedauert.

Die Helligkeit der Stirnlampe ist ausreichend, mehr würde vor allem das männliche Ego befriedigen, aber nicht mehr viel Sinn machen. Vielleicht benötigt man für eine Mountainbike Tour in der Nacht eine noch hellere Lampe, aber das ist eine andere Geschichte 😉

Und jetzt noch ein paar Bilder zum Abschluss

 

Nötige Änderungen

Die erste Änderung ist, dass wir die Halterung für das Gehäuse neu machen müssen. Der Bereich in dem die Neidung der Lampe verstellt werden kann ist zu klein. Verglichen mit meiner anderen Stirnlampe (Petzl Tikka), kann unsere Stirnlampe viel weniger verstellt werden. Bei der neuen Halterung müssen die aufgebogenen Laschen etwas länger sein um so den Spielraum zu vergrößern.