1-6 wattos LED-es fejlámpa elkészítésének ismertetése

Ketdőoldal - Dolánszky György - informatikai biztonság, vírusvédelem, vitorlázórepülés, repülés, fotózás, vakulágyító, LED lámpa, LED-es lámpa, fejlámpa, segédprogramok, letöltés, gliding, soaring, photograpy, home made bouncer, soft screen, LUXEON LED lamp, tools, downloads

Nagyteljesítményű LED-es fejlámpa elkészítésének ismertetése - DOLA K2

Utolsó módosítás dátuma: 2010. szeptember 9. (első verzió: 2006. szeptember 20.)

Régóta gondolkodtam azon, hogy olyan fejlámpát készítsek, amely nagy fényerejű, strapabíró, minimum 6 órát világít és olcsó. Több fejlámpát készítettem már, köztük van 20 wattos halogén izzós is, ennek szép fénye van, de több kilós akkumulátort kell hozzá cipelni. Ígéretes az 5 wattos mini-fénycsöves lámpa is, de sajnos ez az ütéseket rosszul viseli.
A nagyteljesítményű fehér fényű LED-ek megjelenésével új lehetőségek nyíltak. Az általam tervezett dupla-ledes fejlámpának a barlangi közlekedéshez is bőven elegendő fényt szolgáltat, erősebb fénye van mint a Petzl MYO XP lámpának boost módban! (Mások szerint is lenyűgöző) Strapabíró, jó a hatásfoka, könnyű és még olcsó is.
Az alábbi leírás alapján, közepes technikai jártassággal, a fejlámpa otthon is elkészíthető.

Képek a dupla-LED-es, 2*3 wattos fejlámpáról

A kisképre kattintással, nagyobb kép jelenik meg...

Képek a 3 wattos, egy-LED-es fejlámpáról

A kisképre kattintással, nagyobb kép jelenik meg...

A boltban kapható LED-es fejlámpákról itt találsz bővebb információt: LEDek_Fejlampak_Infok.htm

Tartalomjegyzék

Lámpa előnye, hátránya

Szükséges alkatrészek és szerszámok

Elkészítés lépései

(LED foglalat; kapcsolórész; tartólemez)

Akkumulátor / elem

Tesztelés

Lámpa használata extrém körülmények között, fontos megjegyzések

Bicikli első lámpa

Internet-ajánló

1. Az általam tervezett dupla LED-es fejlámpa előnyei és hátrányai

Előnyei:

Kisképre kattintással, nagyobb kép jelenik meg

LED-es lámpák között kiemelkedően nagy fénye van (Nagyobb fénye van mint a Petzl MYO XP fejlámpának "boost mode"-ban!)
A fényerő szabályozható (1 vagy 2 LED és takarékos vagy maximum üzemmód)
Egy laposelem méretű Li-Ion akkuval kb. 25 órát világit (1 leddel, takarékos állásban)
Fénye egyenletes (homogén) és a bevilágítás szöge 10, 30 vagy 50 fokos lehet
Cseppálló, a fejrész vízálló
Strapabíró, ideális barlangász fejlámpa
Az akkumulátor lemerülését piros LED jelzi
Az akkumulátor lemerülésekor nem kapcsol ki, kis fényen még sokáig világit, azaz biztonságos
Egyedi igényekhez alakítható
Kicsi és könnyű (~90 gramm a fejrész, plusz az akku 50, 100 vagy 150 gramm)
Egyszerű szerkezetű
Otthoni körülmények között is elkészíthető
Sokkal olcsóbb, mint a gyári hasonló fejlámpák (pl. Stenlight S7, Radon, Scurion, Petzl MYO XP, Petzl DUO LED 5)

Hátrányai:

A két LED fix irányba világít, azaz nem dönthetőek (de megoldható)
Az akkumulátor merülésével a fényerő változik (ellenállásos / multifuse áramkorlátozás esetén)
Az akkumulátor és a csatlakozása nem vízálló (de azzá tehető)
Az akkumulátornak nincs elektronikus védelme (azaz pl. mélykisütés ellen nincs védve, azaz nem kapcsolja ki a lámpát - ez egyben előny is)
Nem a szépségért fogjuk ezt a lámpát szeretni

2. A két-LED-es, sisakra szerelhető barlangász fejlámpához szükséges alkatrészek, anyagok

Kisképre kattintással, nagyobb kép jelenik meg - alkatrészek, Luxeon LED, home made,

2 db Luxeon K2 LED: LXK2-PWC4-0180 5W (vagy LXK2-PWN4-0180, LXK2-PWW4-0160) [~1600Ft/db]
1 db 10 és 1db 50 fokos lencse (felszíni használatra 10 és 30 fokos) [500Ft/db]
2 db lencsetartó [150Ft/db]
2 db 22 mm átmérőjű, 1,2 mm vastag polikarbonát lemez a lencse védelmére (pl. üres CD lemez anyagából kivágható)
2 db háromállású, egy-áramkörös kapcsoló (3A, 8*13*33mm M6*0,5mm, "bot") [150Ft/db]
4 db 22-es réz fűtéscső lezáró kupak (ajánlott márkák: RYW-KIWA, ENDEX) [170Ft/db]
1 db 5*5 cm, 1,5 mm vastag, merev sárgaréz lemez (Egy LED-es lámpa esetén: 2*6 cm, 1 mm vastag lemez)
2 db áramkorlátozó elektronika: multifuse és/vagy ellenállások vagy aktív elektronika (lásd alább) [100-15000Ft/db]
38+16 cm 2*0,75 mm fekete duplaszigetelésű (MTK) vezeték. (Ha az akku nem a sisak hátsó felén lesz, akkor derékig érő vezeték szükséges)
10 cm 0,5 mm vékony vezeték (lehetőleg teflonszigetelésű, külső átmérője: 1 mm)
1db RCA "apa" csatlakozó
1db RCA "anya" csatlakozó az akkumulátorhoz
1/0,5 mm-es zsugorcső a LED forr-füléhez, vezetékekhez
4/2 mm-es zsugorcső a kapcsolóhoz, vezetékekhez
6,5/3 mm-es zsugorcső a kapcsoló vízhatlanításához, ellenállásokhoz/Multifuse-hoz
35/12 mm-es zsugorcső a dupla akkumulátorcellákhoz
1db piros LED (3mm átmérőjű, 1,8V 2mA), 1db 1kOhm ellenállás és 1db KIA7033P (3,3V TO-92) IC az akkumulátor lemerülésének jelzéséhez
Fekete szigetelőszalag
Jó minőségű átlátszó szilikongumi ragasztó (Wacker Elastosil E-41 a legjobb)
Zselés gumiragasztó (pl. BISON Contact adhesive gel)
PVC ragasztó (pl. BISON Rigid PVC adhesive)
4 db csavar M2,5*20 vagy M3*20 (réz vagy rozsdamentes acél)
3 db 2,5 mm széles gyorskötöző-szalag (kábelkötegelő), az MTK kábel és a kapcsolók szigetelésének rögzítéséhez
9 cm, 30 mm széles, fekete gumisszalag vagy 16 cm hosszú, 3 mm átmérőjű gumiszsinór az akku rögzítéséhez. (Ha nem közvetlenül a sisakra akarjuk szerelni a fejlámpát, hanem gumipánttal, azaz sisak nélkül is akarjuk használni, akkor összesen 62 cm 30 mm széles és 45 cm 20 mm széles gumisszalagra lesz szükségünk, plusz egy csatra és a fejlámpa rögzítéséhez is kell egy műanyag lap: 2 mm vastag, 62*38 mm és 25*61 mm méretű)
Két komponensű ragasztó a gumipánt ragasztásához (pl. a legerősebb epoxigyanta ragasztó: UHU Plus Endfest 300 Binder + Harter), de lehet varrni is.

Azaz, a duplaledes lámpa költsége összesen: kb. 8000 Ft az anyagok, plusz az anyagbeszerzés, plusz kétnapi munka.

Alkatrészeket a következő helyeken szoktam megvásároni:
Luxeon LED-t: www.ledaruhaz.hu
(Cree LED-t: www.chipcad.hu www.arrowce.com)
Rézcső véget: bármelyik fűtésszerelő boltban (vállogassuk ki a szép darabokat...)
Elektromos alkatrészeket: www.lomex.hu/ KIA7033P IC-t: www.hqelektronik.hu
Cree LED-ek, lencsék, áramkorlátozók és komplett lámpák is: www.dealextreme.com (ingyenes házhozszállítás, de ez kb. 30 nap)

Elkészítéshez szükséges szerszámok

digitális multiméter (feszültség, áram és ellenállás méréséhez)
forrasztópáka, vékony cin... (vékony hegyű és lehetőleg hőfokszabályzós páka)
csipeszek (vékony hegyű és lehetőleg önzáró)
tolómérő, vonalzó, karctű, vékony alkoholos filc
csavarhúzó, fogók...
blankoló fogó, kiskés
fúrógép (nagyfordulatszámú, lehetőleg állványos)
1; 2; 2,5; 3 és 6 mm átmérőjű fémfúrók (süllyesztett fejű csavarhoz 90 fokra köszörült is)
M2,5 vagy M3-as menetfúró (anya / koronás-anya használata esetén nem szükséges)
satu (lehetőleg csőbefogó fejjel)
finom fogazatú fémfűrész (a polikarbonát lemezhez lombfűrész)
finom, féldomború fémreszelő
finom csiszolópapír
öngyújtó vagy kis gázlámpa
alkohol (80%-os izopropil alkohol) a zsírtalanításhoz

Ha a szükséges alkatrészek, eszközök rendelkezésünkre állnak, nekiláthatunk a fejlámpa elkészítéséhez.
Gondos kivitelezés esetén, a lámpa több évtizeden át megbízhatóan fog működni.

3. Fejlámpa elkészítésének lépései

Fejlámpa négy fő részből áll:
1. LED foglalat
2. Kapcsolórész az áramkorlátozó elektronikával
3. Tartólemez
4. Akkumulátor

3.1 LED foglalat rész

A LED foglalatnak és a kapcsolórésznek egy-egy 22-es réz cső lezáró kupak szolgál. Ez kellően masszív, kicsi és a szükséges hőelvezetést is biztosítja.
Elkészítés lépései:
Két kupak peremét (kívül, belül) kerekítsük le.

Jelöljük be a furatok helyét (2 db 1 mm-es furat a vezetékeknek, 2 db 2,0 mm-es furat a M2,5-s csavaroknak. M3-s csavar esetén a furat mérete: 2,4mm). És fúrjuk ki. (A menetek furatának pozíciója pontos legyen.)
Menetfúróval készítsük el a meneteket. (Vagy használhatunk szegecselhető anyát is, ez erősebb).
A vezeték furatának peremeit, mindkét oldalon kerekítsük le, pl. nagyobb fúrószárral és ha szükséges csiszoló vászonról letépett vékony csíkkal (szinte cérnával). Ha a furat pereme éles marad, akkor a vezeték megsérülhet, és ez rövidzárlathoz vezethet!
Tisztítsuk meg a réz kupakokat.
Tegyük a lencsét a lencsetartóba, majd a lefele fordított lencsébe a ledet. A kupakot tegyük az egészre, azaz próbáljuk össze az alkatrészeket. Nagyon óvatosan dolgozzunk a lencsével, leddel, mert nagyon könnyen megkarcolódik, még az ujjlenyomat letisztítása is megkarcolhatja!
A lencsetartónak bele kell süllyednie a réz kupakba, úgy, hogy a peremen belül maradjon kb. 1 mm. Ide kerül majd a védő lemez. Ezt a távolságot kicsit növelni fogja a lencse foglalat méretre csiszolása:
A gyári lencsetartó nem szorítja a kupakhoz a lencsébe helyezett ledet, pedig erre a jó hűtés miatt szükségünk van. Nézzük (mérjük) meg mennyivel lóg túl a leden a lencsetartó pereme (ez most kb. 0,4mm).

Tegyük a finom csiszoló papírt sík lapra és a lencsetartó talpát több lépésben csiszoljuk le, míg a led és a tartó talpa egy síkba kerül. Ezután a csiszolt oldalon a lencsetartó külső peremét 45 fokban csiszoljuk le, úgy, hogy a réz kupak belső oldalán levő lekerekítésen ne üljön fel. A lencsetartó külső (azaz a leddel ellenkező) oldalán a lencse tartó fülekből is le lehet csiszolni egy kicsit. Minimum 2 mm szükség, hogy a lencsevédőt be tudjuk ragasztani.
Milyen lencsét használjunk? Barlangász lámpához, a közelre világítóhoz 50, a távolra világítóhoz 10 fokos lencsét érdemes használni. Ha felszíni túrákhoz tervezzük a lámpát, akkor a közelre világítóhoz 30, a távolra világítóhoz 10 fokos lencsét javaslok.

Lencsevédő lemez: 1,2 mm vastag átlátszó policarbonát lemezből (Pl. teljesen átlátszó - jelet nem tartalmazó - CD/DVD lemezből) vágjuk ki a 22 mm átmérőjű korongokat. A köröket, érdemes vékonyhegyű alkoholos filccel megrajzolni, sablonnak az 5 forintos pont jó méretű... A kivágás előtt, a lemez mindkét oldalára érdemes szigetelő szalag korongokat ragasztani, ezzel megakadályozhatjuk a lemez összekarcolását. (Én aprófogú fűrészt használtam és utána finom reszelővel pontosítottam a méretet.) A korong lazán, de ne lötyögősen illeszkedjen a réz kupak belsejéhez.
LED beforrasztása: 2db 5 cm hosszú, vékony (teflonszigetelésű) vezetéket vágjunk le, és mindkét végükről 2 mm hosszan a szigetelést távolítsuk el. Futtassuk be forrasztó cinnel, ezután egy-egy véget vágjuk 1 milliméteresre.
Forrasztásokhoz ne használjuk savat vagy külön folyatószert, mert ezek pár év alatt szétmarják a vezetéket!

A LED érintkezőjét tűhegyű csipesszel fogjuk meg a hajlatnál és rögzítsük (ez megtartja a ledet és egyben a felesleges hő elvezését is biztosítja).
A vezetéket gyorsan, frissen olvadt cinnel forrasszuk a led forr-füléhez, utána fújjuk, hogy gyorsan kihűljön. A csipeszt tegyük át a másik forrfülre és azt is forrasszuk be.
A pozitív lábán levő vezeték külső részét alkoholos filccel jelöljük meg.
2,5 mm hosszú, 1-es zsugorcsővel szigeteljük le a két forr-fület. Ügyeljünk, hogy ne melegítsük túl a LED-et, és, a LED lencséjét ne érje erős hősugárzás, láng!
A vezetékeket a képen látható módon hajlítsuk vissza, és már fűzhetjük is be a kupakba.

A lencsetartó, lencse kupakba helyezése után már tehetünk egy próbát, nézzük meg, hogy világít a lámpánk. A lencsevédő lemezt is belepróbálhatjuk.
A lencsetartó kicsit lötyög a réz kupakban, ezért szigetelő-szalaggal kb. másfélszer tekerjük körbe, melyet előtte ~9 mm szélesre vágtunk. Próbáljuk a kupakba, kézzel könnyen be/ki lehessen venni, de ne lötyögjön.
Tisztítsuk meg az összes alkatrészt, majd a led vezetékeit fűzzük be a kupakba, tegyünk egy nagy csepp szilikongumi ragasztót a led alá; tegyük és nyomjuk a helyére a ledet, a vezetékek kimenetéhez (belül és kívül) is tegyünk egy-egy kis csepp szilikongumi ragasztót.
Lencsét a lencsetartóval helyezzük a kupakba és nyomjuk a helyére (egy papír-zsebkendővel védjük a lencsét).
Próbáljuk ki a fényét, ha nem homogén, a led elcsúszhatott, igazítsuk meg és újra próbáljuk ki, ha szép homogén a fénye, akkor erősen nyomjuk össze, majd egyenletes (enyhe nyomással) rögzítsük pl. egy szivaccsal.
~12 órát hagyjuk kötni a ragasztót, utána pár órát hagyjuk szabadon, hogy kiszellőzzön.

Ezután a lencsevédő lemez beragasztása következik: Alkohollal tisztítsuk meg a korongot, sűrített levegővel portalanítsuk a lencsét és a korongot, majd tegyük a korongot a kupakba, nyomjuk bele, igazítsuk meg, majd körbe a peremnél finoman (pl. hegyes fogpiszkálóval) kenjük be szilikongumi ragasztóval. Figyeljünk, hogy a korong felületét befelé ne kenjük össze, kifelé a fémre kerülhet felesleg, onnan könnyű lesz eltávolítani!

Dupla LED-es lámpához két ilyen egységet kell készítsünk.

3.2 Kapcsolórész elkészítése

Kapcsolót és az áramkorlátozó elektronikát is egy 22 mm-es rézcső záró-kupakba szereljük.

Áramkorlátozó elektronika
Előkészítés: LED-ek bemérése, elektronika vagy ellenállások méretezése, tesztelése
A LED-en átfolyó áramot korlátoznunk (szabályoznunk) kell, a gyári értéket átlépni nem szabad, mert a túlmelegedésen túl a LED élettartalma is csökken, sőt akár tönkre is mehet. Javaslom, hogy a megadott áram érték 95%-a méretezzünk (ez LXHL-PW01 Emitter esetén 340 mA; LXK2-PW14-U00 és LXK2-PW14-V00 esetén 950 mA, bár a K2-s LED-eknél ez nem annyira kritikus, mert 1500 mA áramerősséggel is terhelhetők).

Áramkorlátozásra bonyolult elektronikát vagy egyszerű multifuse+ellenállást használhatunk.
IC-s elektronika előnye, hogy a világítási idő alatt egyenletes lesz a fényerő, és a használata is egyszerű, viszont drága és az elkészítése is bonyolult. (Sokféle szabályzó elektronikát lehet találni az Interneten, érdemes körülnézni. Én a LTC3215 szabályzót találtam a legpraktikusabbnak.)
Soros ellenállás előnye, hogy nagyon egyszerű, olcsó és ha jól méreteztük soha nem fog tönkremenni. Hátránya, hogy a világítási idő alatt változik (csökken) a fényerő. Ezért is lehet a kapcsolóval két fényerő közül választani. 5 wattos LED estén, a takarékos ("I") állásban 1 wattos induló teljesítménnyel, max. ("II") állásban 3 wattos induló teljesítménnyel fog világítani; és persze két LED külön-külön, bármelyik állásba is kapcsolható.

Multifuse ez egy nagyon egyszerű praktikus alkatrész, működése hasonlít egy hagyományos biztosítékhoz, de "leoldás" után újra használható. Úgy működik, hogy a rajta átfolyó áram melegíti, a megadott áramerősségig nem sok történik, de felette megnő az ellenállása, majd a névleges áram kétszeresénél egy nagyságrendel megugrik az ellenállása, azaz szinte megszakítja az áramkört.
Én az előnyei miatt a multifuse+ellenállásos megoldást választottam.
Mindhárom megoldásnak 70-95% között van a hatásfoka.
Fontos, hogy az áramkorlátozót az adott LED-hez (egyedi darabhoz), és az akkumulátor típusához méretezzük!
A következő táblázat segít a méretezésben, a soros ellenálás kiválasztásában, illetve a fejlámpákhoz leggyakrabban használt elemek és akkumulátorok tulajdonságait, műszaki adatait is tartalmazza: LED_lampahoz_soros_ellenallas_akkuk_elemek.xls (40KB - MS Excel)

Bármilyen áramhatárolási módszert választunk, ellenőrizzük a lehető legrosszabb körülményekre, pl. frissen töltött és lemerült akku feszültségre, minimum és maximum hőmérsékletre...
A mérés dokumentálásához, ellenőrzéshez hasznos lehet ez a táblázat: LED_lampa_meresek_szamolasok.xls (40KB - MS Excel)
1W Luxeon LED, Multifuse

A multifuse hatását jól szemlélteti a jobboldali ábra. Amikor a LED teljesítménye eléri az 1 wattot (az áramerősség a 0,3 Ampert) a multifuse elkezd nyitni és a teljesítmény stabilizálódik. (Multifuse: 0,25A, LED: Luxeon XK2-PW14-U00 U: 3,0-4,2V)

Multifuse esetében a fényerő változását az alábbi ábra mutatja. Jól látszik, hogy a fényerő nem csak a teljesítménytől, hanem a lámpatest hőmérsékletétől is nagy mértékben függ: hidegebb lednek nagyobb a fénye és a multifuse is több áramot enged át. (Multifuse: 0,25A, LED: Luxeon LXK2-PWN4-U00 U: 4,2-3,3V) H. Balázsnak köszönöm az ábrát!

Kapcsolási rajz MULTIFUSE áramkorlátozás esetén:
LEDes_fejlampa_kapcsrajz_multifuse_v2.dch (15KB, DipTrace 2.00) és képként:

Kapcsolási rajz MULTIFUSE és ellenállásos áramkorlátozás esetén:
LEDes_fejlampa_kapcsrajz_multi_v1.dch (15KB, DipTrace 1.50) és képként:

Kapcsolási rajz ellenállásos áramkorlátozás esetén:
LEDes_fejlampa_kapcsrajz_ell_v1.dch (15KB, DipTrace 1.50) és képként:

Az akkumulátor lemerülését jelző piros LED bekötése:
Li-Ion akku esetén, a 3,3 volt elérése után rohamosan csökken az akku feszültsége, azaz ez jól jelzi az akku közeli lemerülését. A következő nagyon egyszerű elektronikával oldjuk meg, hogy 3,3 volt alatt egy kis piros LED jelezze a közeli akkucsere szükségességét.
Alkatrészek: 1db piros LED (3mm átmérőjű, 1,8V 2mA), 1db 1kOhm ellenállás és 1db KIA7033P (3,3V TO-92) háromlábú IC
Kapcsolási rajz, kép: XXXX hamarosan
Piros LED-et a második kapcsoló részbe érdemes tenni, azaz abba amelyikbe csak vékony tápvezetékek mennek.
A három alkatrészt forrasszuk össze, úgy, hogy két vékony vezeték maradjon amin a tápot kapja és az egészet tegyük zsugorcsőbe.
A LED részére 2,9 mm átmérőjű furatot készítsünk és a LED-et úgy nyomjuk a furatba, hogy ne nagyon logjon ki, majd belülről szilikongumival alaposan ragasszuk / szigeteljük le.

Kapcsolórész elkészítése
A kapcsolórész csővének belső peremét reszeljük/csiszoljuk ívesre, úgy, hogy az szépen illeszkedjen a LED foglalat kupakjának hátuljához. (Persze esztergálni egyszerűbb...)
Jelöljük be a kapcsoló, csavarok, tápvezeték furatát, majd fúrjuk ki. Furatok pontos helyzetére ügyeljünk. A kapcsoló furatát valószínüleg oválisra kell reszeljük, hogy be tudjuk szerelni a kapcsolót.
A tápkábel furata akkora legyen, hogy a kábel nagyon szorosan illeszkedjen a furatba (a káber keresztmetszete alapján, oválisra érdemes reszelni).

Próbaszereléssel győződjünk meg arról, hogy minden elfér: kapcsoló, szigetelt ellenállások, rögzítő csavarok és a tápkábel. A LED modullal is próbáljuk össze.
- A kapcsolórészbe húzzuk be a tápkábelt (két vezeték kb 25mm-en legyen szabad és a vége ónozva), vékony kábelrögzítőt szorosan húzzunk a végére (láds a képen), ennek az a célja, hogy a tápkábelt ne lehessen kihúzni.
- Ha két-ledes lámpát készítünk, akkor a két lámpa közötti tápvezetéket is szereljük be.
- A tápkábel és a fém ház találkozását, belülről szilikon gumival kenjük be és hozzuk ütközésig ki a kábelt.
- Kapcsoló: a lámpa legsérülékenyebb része, érdemes a kapcsoló rúdjából 4 millimétert levágni.
Tipp: A vágás, csiszolás idejére, a kapcsoló szárára szorosan tekerjünk szigetelőszalagot, hogy a fémreszelék jusson a kapcsoló belsejébe.
- A kapcsolóra (alá) forraszzuk fel a multifuse-okat. Az áramkorlátozó multifuse(+ellenállásokat) a pozitív ágba kössük. Ellenállás / elektronika esetén a tápkábel mellé tegyük és vékony vezetékkel forrasszuk be.
Elektromos szigetelésre nagyon ügyeljünk!
- Szereljük be a kapcsolót. Vízszigeteléshez a menet tövét kenjük be szilikon gumi ragasztóval, majd tekerjük rá az anyát és húzzuk meg.
- Forrasszuk be a ledet (és a kapcsolót). Polaritásra figyeljünk - próbáljuk ki a lámpát, hogy világít-e.
- Próbaként szereljük össze a lámpát a két csavarral, tartófüllel("szárazon").
Ha minden OK, nyitott állapotban hagyjuk megkötni a ragasztót (~10 óra).
RCA csatlakozó vezetékeinek szigetelése

Tápvezeték: Kábel javasolt hossza, sisakra szerelt akkumulátor esetén: 38 cm (2*0,75 mm kettős szigetelésű MTK fekete vezeték).
Bekötése: Az RCA csatlakozó középső érintjezője a pozitív (+) és a külső a negatív (-). Polaritásra figyeljünk!

3.3 Összekötő és rögzítő lemez elkészítése

A két lámpaegységet egy sárgaréz lemez tart és rögzít a sisakhoz, a rögzítés történhet a bányászlámpáknál elterjedt "füllel" és/vagy csavarral.
A 1,5 mm vastag lemez, a következő kialakítással elég erős, és a két LED fénye a megfelelő szögbe állítható.
Ha csak egy LED-es lámpát készítünk, akkor elég az 1mm-es sárgaréz lemez, melyet a következő rajz alapján készítsünk el.
Az alakzat lemezre rajzolásánál figyeljünk a lemez hengerlési irányára, mely a füllel párhuzamos, azaz a hajlítással merőleges legyen.
A lemez kivágása, élek lekerekítése (sorjázása), furatok elkészítése után hajlítsuk meg a lemezt.
Javaslom, hogy jobb-kezeseknél a jobb oldali világítson távolra (10 fokos lencsével). A fülek állásszöge határozza meg a fény fő irányát, azaz próbáljuk a sisakkunhoz! A LED-részt tartó két fül jól illeszkedjen a kapcsoló házához, (azaz ne hajlítgassuk).
Csavarok furata meghatározza a kapcsolók állását is. Kapcsolók a vízszintestől kb. 20 fokkal, lefelé álljanak.
A csavarok furatának pozíciója nagyon pontos legyen! Illeszkedjen a kupakon levő furatokhoz!

Végső összeszerelés

A végső szerelés előtt, a "Teszt" bekezdésben található módszerrel ellenőrizzük a lámpa működését.
Összeszerelés javasolt lépései:
- A kapcsoló és a LED részt szilikongumival ragasszuk össze, ehhez a csavarokkal rögzítsük, mintha már kész lenne. Száradás után:
- A tartófület és a csavarokat szilikongumival ragasztva szereljük fel, a csavaokat finoman húzzuk meg. Száradás után:
- A két rész és a tartólemez összecsavarozása után a tápvezetéket gyorskötöző szalaggal rögzítsük a tartó lemezhez úgy, hogy a tápvezeték erős rántásokat is kibírjon.
A két rész és a tartófül szilikon gumival történő ragasztása nagyon fontos, a szigetelésen túl szilárdságtani szerepe is van (a két kis csavar nem sokat bír...). Ennek elmulasztása azzal jár, hogy a lámpánk be fog ázni és előbb vagy utóbb szét fog esni!

Kapcsoló vízhatlanítása:

Ha nem kapunk a kapcsolóra passzoló gumisapkát, akkor a vízhatlanítást zsugorcsővel is megoldhatjuk.
6,3/3-as vékonyfalú zsugorcső végét hevítsük fel (pl. öngyújtó lángjával) majd gyorsan és nagyon erősen fogóval lapítsuk (szorítsuk) össze. Fél perc után nézzük meg, hogy a cső anyaga összeolvadt-e, azaz víz-biztosan zár-e.
Ívesen vágjuk le a felesleges részt, és utána vágjunk le 20 mm hosszú darabot (ha levágtunk a kapcsoló rúdjából, akkor annyiva kevesebbet...). Helyezzük a középső állásba kapcsolt kapcsolóra, és ha szükséges, a hosszát akkorára vágjuk le, hogy a kapcsoló szabadon tudjon mozogni.
Keskeny lánggal zsugorítsuk a menetre a csövet, úgy, hogy a meneten túl (a kapcsoló mozgatható részénél) csak picit zsugorodjon. Miután két kapcsolót használunk legalább két kupakot készítsünk. (Lehet, hogy ez elsőre nem fog szépen sikerülni, de a harmadik már biztos jó lesz... -:)
Végül ragasszuk fel a zsugorcső-kupakokat: Próbaként, a középső állásba kapcsolt kapcsolóra helyezzük fel, úgy, hogy a lapítás vonala merőleges legyen a kapcsoló kar útjára, és hogy a kapcsoló szabadon tudjon mozogni.
A cső meneten levő része takarja el a menetet, de ha túl hosszú, akkor vágjuk rövidebbre.
Vegyük le a kupakot és a menetet és a kupak menethez érő részét zsírtalanítsuk, száradás után a menetet kenjük be gumiragasztóval és toljuk a helyére a kupakot.
Vékony (1-2mm-es) kábelkötegelővel érdemes rögzíteni és végül ellenőrizzük, hogy a kapcsoló szabadon mozog-e, ha minden OK, akkor hagyjuk száradni (kb. 5 óra).

Fejpánt, sisak nélküli használathoz

Ha már készíttetünk egy szuper lámpát, akkor valószínűleg nem csak barlangban akarjuk használni, ezért érdemes egy gumis fejpántot is készíteni. Az alábbi rajzok alapján gyorsan elkészíthető a fejpánt, de vehetünk egy olcsó kínai fejlámpát is, így csak a lámpa rögzítését kell kialakítsuk (700 forintért láttam fejlámpát az Auchanban).
Elkészítés lépései:
Kezdjük a tartó lappal. Kivágás, sorjázás után PVC ragasztóval ragasszuk össze (szorosan össze kell nyomni).
Utána a gumipánthoz vágjuk le e kellő hosszú gumisszalagokat, fűzzük be a csatot, tartólapot és ragasztással vagy varrással fejezzük be a munkát.
(Én az epoxi gyantás ragasztást szeretem, ez nagyon erős, nem cincálja szét a gumit és szép is. A varrás gyors, de megsértheti a gumit.)

4. Akkumulátor / elem

Mielőtt a fejlámpa áramkorlátozóját megterveznénk és méreteznénk, el kell dönteni, hogy milyen akkumulátort vagy elemet akarunk hozzá használni.
Li-Ion, Ni-Mh esetleg Ni-Cd akkumulátor vagy Alkáli-Mangán elem jöhet szóba.
A Lítium-ion akkumulátor, jelenleg, az elérhető kategóriában a legjobb áramforrás fejlámpákhoz. Kapacitás/súly aránya nagyon kedvező, a feszültsége pont megfelelő, az ára közel azonos a Ni-Mh akkukéhoz, sőt tönkrement notebook akkupack-ból ki lehet venni a jó cellákat, azaz közel ingyen van. Ezek miatt én a Li-Ion akkumulátor mellett döntöttem.
A fejlámpához egy vagy több párhuzamosan kötött Li-Ion cellára van szükségünk.
Egy Li-Ion 18650-s cella 1600-2200mAh kapacitású és a névleges feszültsége 3,7V (a cellafeszültség 4,2 és 3 volt között változik). Azaz, egy 1 wattos LED, egy cellával 4,5-6,5 órát világít, takarékos módban akár 10 órát is. Értelemszerűen, két párhuzamosan kötött cella esetén 9-13, három cella esetén 13-20 órát, takarékos üzemmódban ~20, illetve ~30 órát világít!

Li-Ion akkumulátor cellák felkészítése a használathoz

Az új vagy használt notebook akkupackból kinyert cellákat csatlakózóval és "barlangálló" borítással kell ellátni. Jelenleg szinte az összes notebookhoz 18650-s Li-Ion cellákat használnak, (a 18650-es szám a méretre utal: 18 mm átmérőjű és 65 mm hosszú hengerre). Notebook akkupackok meghibásodásának leggyakoribb oka, hogy az elektronika elromlik, vagy egy cella zárlatos lesz.
Használt cellák esetén először mérjük meg a cellák feszültségét, majd feltöltés után a kapacitásukat. Általában 2 vagy 3 cella párhuzamosan van kötve, ezeket hagyjuk így, mi ne kössünk cellákat párhuzamosan.
Akku csatlakozása: A gyors, egyszerű cserélhetőség érdekében RCA "anya" csatlakozót érdemes használni (műanyag házast).
A csatlakozótól az akku sarujáig 2*0,75mm MTK (kettős szigetelésű) 16 cm hosszú vezetéket érdemes használni.

Első lépésben, 3-3 cm hosszan távolítsuk el a külső szigetelést, eközben nagyon kell vigyázni, hogy a két belső vezeték szigetelését ne sértsük meg, mert ez később zárlatot okozhat!
A két-két vezetékről 4-4 mm-en távolítsuk el a szigetelést.
Először az RCA csatlakozót forrasszuk a kábelre és egy-egy 3/1,5 mm átmérőjű és 9 mm hosszú zsugorcsővel alaposan szigeteljük a forr-füleket.
A külső szigetelést toljuk egészen a zsugorcsövekig, majd tekerjük fel az RCA csatlakozó külső házát.
A házat PVC ragasztóval érdemes rögzíteni.

Ezután csatlakoztassuk a vezetéket az akku érintkezőihez: A polaritásra figyeljünk, az RCA csatlakozó külső érintkezője a negatív.
A pozitív vezetéket (bizti ami bizti) szigeteljük 3/1,5 mm átmérőjű és ~3 cm hosszú zsugorcsővel.
Ezután forrasszuk a vezetékeket az akku érintkezőihez.
A kábelt kétoldalas tükörragasztóval (8*20 mm) rögzítsük az akku házához.
A cellát (cellákat) 35/12 mm átmérőjű és 80 mm hosszú zsugorcsőbe érdemes "csomagolni", külön védőház nem szükséges. (Hacsak nem, vízhatlan akkucsomagot akarunk készíteni.)
Zsugorcső két végét szilikon gumival vagy PVC ragasztóval szigeteljük.

10 filléres töltöttség jelző: Ha több akkut használunk, akkor hasznos a kimerült akkukat megkülönböztetni. Erre a következő nagyon egyszerű módszert ajánlom:
Tegyünk az akku külső részére egy 7*12 mm-es piros jelzést és fekete szigetelőszalaggal takarjuk el (21 mm hosszú, melyből 5 mm visszahajtva).
Ha az akku lemerült, egyszerűen a fekete takarót ragasszuk a piros jelzés mellé...

Tipp: teljesen ne merítsük le a Li-Ion akkumulátort, mert az élettartama rövidül. Új Li-Ion cella kapacitása kb. 300 teljes kisütés-töltés ciklus után csökken le a névleges érték 80%-ra. Mélykisütés esetén az akku kapacitása rohamosan csökken.

Li-Ion akkumulátor töltése

Az egy cellás Li-Ion akkut (vagy párhuzamosan kötött cellákat) nagyon könnyű tölteni.
Töltésnél feszültség és áram határolásra van szükség, a töltő elektronikát pár alkatrészből össze lehet állítani. Töltési feszültség max. 4,2V (+0,00V, -0,05V), maximális áram a cella típusától függően 1-3 A, de nem érdemes gyorstölteni, egy 18650-es cella esetén a 0,5A, két-három cella esetén az 1A bőven elegendő.
Li-Ion akkumulátortöltő kapcsolási rajza, elkészítésének leírása itt található.

5. Tesztelés

Feltöltött akkumulátorral, "1. Takarékos" állásba kapcsolva az egyik LED-et, 10 perc után is csak enyhén szabad melegednie (szobahőmérsékleten max. 40 C). Ha forró, akkor nem jól méreteztük az áramkorlátozó elektronikát.
Feltöltött akkumulátorral, "2. Max." állásba kapcsolva az egyik LED-et, 10 perc után, szobahőmérsékleten ~50 C-re melegedhet.
Érdemes kipróbálni, hogy hány órát világít a fejlámpa. Feltöltött akkuval, egy LED-et "1. Takarékos" állásban kapcsolva addig hagyjuk, míg az akku feszültsége 3,2V-ra esik. Ez lesz az adott akkuval a maximális világítási idő.
Értelem szerint, két leddel fele ennyi ideig fog világítani és kb. 1/3-a lesz, ha mindkét LED világításánál, félidőben "2. Max."-ra kapcsolunk.
A próba alatt rázzuk, kocogtassuk a lámpát, hogy az esetleges kontakthibát észrevegyük.

Ezután nincs más dolgunk, mint sisakra szerelni a lámpát és irány a Barlang! -:)

6. Lámpa használata extrém körülmények között, fontos megjegyzések

A lámpát nagyon gondosan kell elkészíteni, hiszen ha beázik, gyorsan tönkremegy; ha kontakthibás, akkor nem sok öröm lesz a használatában.
Kiemelten fontos az elektromos szigetelések alapos kialakítása! Az akkumulátorban akkora energia van, hogy egy esetleges rövidzárlat tüzet vagy akár robbanást is okozhat! A lámpát mindenki saját felelőségére készíti és használja.

Lámpa használata extrém körülmények között

Hidegben (0 fok alatt)
Hidegben a lámpa hatásfoka nő, azaz takarékos (I) állásban érdemes használni.
-10 fok alatt a Li-Ion akkumulátor kapacitása rohamosan csökken, ezért azt a kabátunk belső zsebébe érdemes tenni (használjunk toldókábelt, ha szükséges).
A Li-Ion akkumulátorok -20 fok alatt használhatatlanná válnak, és tölteni is csak +5 feletti hőmérsékleten lehet.

Melegben (+30 fok felett)
Melegben a lámpa hatásfoka romlik, továbbá a lámpatest és az akkumulátorok is felforrósodhatnak, ezért a lámpát csak a takarékos (I) állásban szabad használni.
Túlmelegedéstől a ledet a megvédi a multifuse, hiszen az 70 fok környékén nyit, de ezzel a lámpa hatásfoka drasztikusan csökken.
Melegben (+30 fok felett) a Li-Ion akkumulátorokat csak erős szellőzés mellett szabad tölteni, és a mélykisütést el kell kerülni!
50 fok felett már használhatatlanná válnak a Li-Ion akkumulátorok.

Agyagos-sáros környezetben
Ha agyagos vagy sárol lesz a lámpa, vízzel öblítsük le. A lencse előtti átlátszó védőlemezről az agyagot lehetőleg ne kézzel töröljük le, mert az megkarcolódna.
Ha tudjuk, hogy sok víz, agyag vagy sár fogja érni a lámpát, érdemes az akkumulátor csatlakozóját szigetelőszalaggal védeni (körbetekerni, és a könnyű levételhez egy kis fület hajtsunk vissza). Ez egyben a csatlakozó szétcsúszását is meggátolja.

Víz alatt
Lámpa a csepegő, folyó vizet bírja, de búvárlámpának nem alkalmas. Ha mégis víz alá kell meríteni (pl. szifonban), akkor a merítés előtt a következők szerint hűtsük le a lámpatestet: csak a LED foglalat részt kb. egy percre tegyük (hideg) vízbe. (A lámpatest a kapcsoló szigetelésénél szokott beázni, vízbe merítéskor a lámpa lehűl és beszippanthatja a vizet, ezért érdemes előre lehűteni...)

Ütések, sérülés
A gondosan kivitelezett lámpa elég sokat bír, de mindig készüljünk fel a legrosszabbra!
A lámpát biztosan rögzítsük a sisakhoz! Ha a lámpát nem csavarozzuk a sisakhoz, akkor a vezetéket is mindenképpen rögzítsük a sisakhoz, pl. vékony zsinórral.
Ha a kapcsolót védő zsugorcső/gumi sérül meg, akkor a cseréig szigetelőszalaggal érdemes védeni.(Csere/pótlás előtt alaposan szárítsuk ki a kapcsolót!)
Ha valami miatt a vezeték szigetelése sérülne meg, az akkut húzzuk le, és csak akkor csatlakoztassuk újra, ha biztosak vagyunk abban, hogy nem lesz rövidzárlat.
Ha a lámpatartó-lemez görbülne el, akkor azt óvatosan hajlítsuk vissza, hogy a kupak és a lemez közötti szigetelés ne sérüljön. Ha szükséges, csavarozzuk le a tartófület és a javítás után szigeteljuk újra.

Végül, bármilyen megbízható is a fő lámpánk, ne feledjük, hogy barlangba mindig vigyünk tartaléklámpát is!

7. Bicikli első lámpa

A fenti leírás alapján egyszerűen lehet bicikli első lámpát készíteni. Én az akkumulátoros üzzemmódot választottam, de dinamóról is üzemeltethetjük. Mindenképpen 5 wattos LED-et (ledeket) használjunk, 10, 30 vagy 10-50 fokos lencsével (mely óval sávot világit).
Dinamós meghajtásnál áramkorlátozásra a legprecízebb, legegyszerűbb megoldás az LM350T IC és egy ellenállás használata. Állandó áram biztosításához, összesen egy ellenállást kell az LM350T-es IC OUT és a ADJ láb közé kötni. Pl. 340 mA-hez 3,67 Ohm-t (1 W), 690 mA-hez 1,8 Ohm-t (2W) - ezt kapcsolóval válthatjuk. Az LM350-t kb. kormányra/vázra (vagy 4*4cm-es hűtőbordára kell szerelni).
Kapcsolási rajz: Hamarosan... XXXX
LM350 IC leírása itt található

Bringalámpa városi tekeréshez

Lámpa fénye 30 fokos lencsével

8. Webajánló

Gyári LED-es fejlámpákról, alkatrészekről infó, sok-sok web-címmel
További hasznos linkek itt találhatóak

Véleményedre, észrevételedre kíváncsi vagyok, kérlek írd meg a gyuri@dola.hu címre

Az oldal tartalmát rendszeresen bővítem, ezért nem érdemes lemásolni, inkább a honlap címét érdemes feltüntetni: www.dola.hu/fejlampa/
© A fenti leírás saját (nonprofit) célra felhasználható, üzleti felhasználás esetén, kérem egyeztessen velem.

Következő oldal >>