LED Projekt: Biologie und Elektronik

Mai 12th, 2015

Hi

Wer eine LED Lampe selbst baut oder nachbaut wird sich die Frage stellen wieviele LEDs man eigentlich verbauen soll und kann.

Um dieses Thema zu beleuchten spielen zwei grundsätzliche Blickwinkel eine Rolle:

  • Der biologische Anspruch
  • Die passende Elektronik

Von den beiden Bereichen ist die Biologie das mit Abstand wichtigere Thema, bei Aquariumlicht ist es das Thema überhaupt. Die technische Umsetzung muss dabei die Anforderungen der biologischen Notwendigkeit erfüllen.

 

Die Biologie

Tiere und Pflanzen benötigen Licht für den Stoffwechsel um dauraus die Energie und alle nötigen Ressourcen für die Vitalität zu erhalten. Gesunde, abwechslungsreiche Ernährung und eine entsprechende Abbildung des natürlichen Habitats ergibt die artgerechte Haltung die man Tieren bieten soll für die wir die Verantwortung haben.

Die Sonne bietet ein breites Lichtspektrum und sobald das Medium Wasser ins Spiel kommt sehen wir die Bedeutung der Wellenlängen des Lichts. Langwelliges rotes Licht wird recht bald absorbiert und je tiefer das Licht gelangt desto höher wird der Anteil kurzwelligen Lichts  bis  nur noch blaues Licht vordringt. Ab einer Tiefe von etwa 60m ist kein für uns sichtbares Licht vorhanden und es herrscht für unsere Wahrnehmung ständiges Dunkel. Das messbare Lichtspektrum erreicht eine Tiefe bis zu 200 m und ab dieser Tiefe kann kein Lebewesen auf Dauer überleben dass in irgendeiner Weise von Sonnenlicht abhängig ist.

 

 

Die Aquariumleuchten scheinen eine unmögliche Anforderung erfüllen zu müssen um die Lichtzonen die in der Natur von 0 bis 40 m vorkommen in der Aquariumhöhe zwischen üblicherweise 50 bis 80 cm zu verwirklichen.

Eine einzelne LED erzeugt ein sehr begrenztes Lichtspektrum und was auf den ersten Blick als Nachteil erscheint, wird bei näherer Betrachtung ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Durch eine individuelle Bestückung von LED unterschiedlicher Wellenlänge kann man die verschiedenen Bereiche eines Aquariums in der Weise ausleuchten wie es dem natürlichen Habitat entspricht.

Bei Meerwasser kann mit hellen, starken weißen LEDs das Riffdach beleuchtet werden auf denen auch in der Natur Tiere leben die diese Beleuchtung gewohnt sind und die von Natur aus die hohen Dosierungen kurzwelligen Lichts aushalten. Am Riffhang bis hin zu tieferen Zonen können durch entsprechende LEDs genau diese Bereich simuliert werden und alle Lebenszonen erreicht werden.

 

Studien zeigen dass Tiere sehr anpassungsfähig sind, jedoch hat das auch Grenzen, sowohl was die Wellenlängen als auch die Helligkeit angeht. Korallen, die zumeist von Symbiosealgen leben, sind bis zu einem gewissen Grad gegen zB zu intensive Beleuchtung gewappnet, dennoch sollte ein Beleuchtungsstärke mit passender Wellenlänge gewählt werden.

 

Bei Süßwasser-Aquarien steht  die Beleuchtung der Pflanzen im Vordergrund, wenngleich es im Meerwasser auch unterschiedliche Algen und Seegras gibt für die eine entsprechende Beleutung unbedingt berücksichtigt werden soll. Bei Süßwasser kommen vor allem LEDs mit langwelligem Licht und Tageslicht zum Einsatz um die beste Ausleuchtung zu bekommen. Nur in den Morgen- und Abendstunden sorgen spezielle Farb-LEDs für eine naturgetreue Beleuchtung.

 

LEDs erfüllen durch ihren Wirkungsgrad, die gut dokumentierten Lichtspektren und deren Kombinierbarkeit die Anforderungen an das Licht für Aquarien bei weitem besser als andere Leuchtmittel die ihr Lichtspektrum weniger kontrollierbar abgeben, vor allem wenn man bedenkt dass Wasser in den Aquarien Wellenlängen auch nicht anders absorbiert und damit die Zonen von kurzwelligerem Licht in solchen Aquarien nicht existieren. Damit fehlt die in der Natur vorkommende Variabilität des natürlichen Habitats, was gerade bei Meerwasser-Aquarien besonders wichtig ist.

 

Die Elektronik

Sie, die Elektronik, dient dazu die Anforderungen an das Licht umzusetzen. Um eine gute Aquariumlampe zu haben muss man sich nur die Anzahl unterschiedlicher LED Farben der Lampe ansehen. Je weniger unetrschiedliche Farben eingesetzt werden desto weniger Lichtspektrum wird für das Aquarium bereitgestellt. Eine Lampe mit zwei oder drei unterschiedlichen Wellenlängen ist ein Fall für die Mülltonne, sie ist für einen verantwortungsvollen Aquarium-Liebhaber schlicht unbrauchbar.

In der Regel gilt, je mehr Lichtspektrum abgedeckt wird, desto höherwertiger ist das für die Tiere verfügbare Licht. Die NaturalAquaLight erzielt mit 11 unterschiedlichen LEDs, die in einer Vielzahl von Kombinationen und Intensität geschaltet werden können ein Höchstmaß an naturnaher Beleuchtung. Mit der Lampe kann nahezu jeder Beleuchtungswunsch erfüllt werden um den Tieren das Licht zu geben das sie brauchen.

 

Wieviel Licht braucht man?

Die NaturalAquaLight ist mit genügend Power ausgestattet um die einzelnen Kanäle mit wenig Leuchtkraft betreiben zu können. Das reduziert Wärme und erhöht damit wesentlich die Lebensdauer der LED, weshalb man von einer Lebensdauer von etwa 100.000 Stunden ausgehen kann.

Die Netzteile sind dabei variabel, je nach Anzahl der Module und LEDs kann man von 150W bis 1.500 W alle Bedürfnisse von Beleuchtung erfüllen. Die Regelung über den Controller schafft eine individuelle Einstellung der Beleuchtung.

 

Wieviel LEDs darf man anhängen?

Die Ausgangsspannung und die LEDs definieren die Anzahl der LEDs die pro Anschluß in Reihe geschaltet werden können. Wie hoch die Spannung ist wird durch das Netzteil festgelegt, die NaturalAquaLight arbeitet mit 24V Netzteilen.

Die Spannung für LEDs ist auch von der Farbe der LED abhängig und das fgolgende Diagramm zeigt die Wechselwirkung.

 

 

Hier sehen wir dass rote LEDs eine höhere Vorspannung benötigen wie zB gelbe oder blaue LEDs. Wieviel V eine LED tatsächlich benötigt steht meist in der Beschreibung oder dem Datenblatt der LED. Die HighPower LED die hier zum Einsatz kommen benötigen alle etwa um die 2.8 bis 3.9 V und das erlaubt im Durchschnitt 6 LEDs pro 24V Anschluss. Bei 12 Anschlüssen sind das pro Controller 72 HighPower LEDs.

Im Projekt wurden 64 LEDs an 2 Controllern verbaut und das zeigt dass noch Potential für Erweiterungen vorhanden ist.

 

Im Detail

Im Internet findet man zB folgende Grafiken um die Lichtspektren von LED darzustellen.

 

 Solche Angaben sind mit Vorsicht zu geniessen, denn je nach Leistung, Volt und Hersteller emittieren LED unterschiedliche Lichtspektren.

Aus dem Datenblatt einer Cree XR-E (Quelle: cree.com) sieht man dass LEDs der XR-E bei unterschiedlicher Leistung (W) eine andere Wellenlänge abgeben, je höher die Leistung desto enger wird die emittierte Wellenlänge, je geringer die Leistung ist desto breiter ist das abgegebene Lichtspektrum aber desto weniger hell leuchtet die LED.

 

Vergleicht man nun die allgemeine Grafik mit der Grafik von Cree, Inc.  Datenblatt im Hinblick auf die grüne LED erkennt man deutliche Abweichungen. Während die allgemeine Grafik von einer Wellenlänge 540 - 600 nm ausgeht wird diese Wellenlänge durch die Cree XR-E LED niemals abgedeckt. Selbst bei einem breiten Lichtspektrum bei 20% werden nur 490 - 550 nm emittiert und diese Werte weichen doch erheblich vom oben gezeigten Lichtspektrum ab, sogar soweit dass man bei der allgemeinen Grafik bei den angegebenen Wellenlängen bereits großteils gelbes Licht erwarten würde.

 

Cree Inc. hat mit der Bezeichnung XP-E eine Palette an Farben herausgebracht und bei dieser Grafik der XP-E erkennt man ebenfalls dass die Lichtspektren immer analog Leistungsabhängig sind. Je heller eine LED Licht emittiert, desto schmaler wird sein Lichtspektrum.

 

 

Aus der gleichen Quelle (cree.com) stammt die Grafik zum Lichtspektrum von weißem LED.

 
Hier sieht man den Unterschied besonders deutlich bei längeren Wellenlängen. Bei 10-20% Leistung wird das weiße Licht eher bläulich bis grau wirken und erst bei höherer Leistung ab 50% wird zunehmend weißes Licht emittiert um je nach Typ bei 100% einen hohen Blauanteil (> 5000K) zu haben, also sehr kalt wirkt oder einen höheren Rotanteil hat und damit sehr warm empfunden wird (< 3700 K).
 
2600 - 3700 K    Warm-White
3700 - 5000 K    Neutral-White
>5000 K               Cool White
>10000 K             Cold White
 
Bitte beachtet immer die Datenblätter der LEDs, nur sie geben genaue Informationen über die benötigte Spannung und das emittierte Licht, insbesondere der Lichtspektren.
 
Wer sich zu sehr an allgemeinen Grafiken orientiert wird unter Umnständen eine Lampe bauen und betreiben die nicht einmal annähernd jenes Lichtspektrum bietet dass man denkt. Die Vielfalt an Farben geben eine Vielfalt an Kombinationen um tatsächlich natürliches Licht zu simulieren, wie die NaturalAquaLight.
 
Hinweis und Quellenangabe
Cree  ist ein eigentragener Markenname von Cree, Inc.
Die Grafiken zu den Cree LEDs sind aus den Datenblättern der verwendeten LEDs XP-E und XR-E von Cree Inc. entnommen.
 
 

LED Projekt: Die Hoppalas des Projekts

Mai 6th, 2015

Hallo

 

Wer komplexere, längerfristige Projekte verfolgt kennt das sicher: Aha Effekte und die unvorhergesehenen Hindernisse mit sofortiger Planänderung. In diesen Momenten erinnere ich mich oft an Fingers Welt, den durchgeknallten Bastler.

 

Links und Rechts ist auch nicht immer leicht

Beim Bau der Gehäuse sind die Verbindungsecken nach rechten und linken Seiten getrennt zu fräsen um die Schrauben aufnehmen zu können. Fein säuberlich und bei ständiger Kontrolle werden zwei Stapel gebildet, ein linker und ein rechter. Alle Teile sind richtig gefräst und ich habe die gleiche Anzahl rechter und linker Seiten. Beim letzten Gehäuse, bei der letzten Ecke musste ich feststellen dass irgendwas nicht stimmen kann. Das Teil war verkehrt also baue ich alles auseinander und staple erneut. Tatsächlich gleich viele linke wie rechte Seiten. Mit dieser zufriedenstellenden Erkenntnis beginne ich wieder mit dem Zusammenbau, bis, ja bis zum letzten Teil, der war wieder verkehrt. Wer mir das erklären kann würde ich gerne wissen?

 

Spröde

Dass die Gläser Gummidichtungen bekommen sollen war schon bei der Planung vollkommen klar. Die Dichtungen sind so geformt dass sie den Rand abschließen und genau in die Nut passen. Die Dichtungen setze ich also mit besonderer Vorsicht auf das Glas und drücke den unteren Teil mit Hilfe eines Schraubendrehers nach innen in die Nut. Besonders perfide ist der Gummi an machen Stellen weil er sich da ums verrecken nicht den Anweisungen folgen will, sondern wie zum Trotz und zum Hohn wieder nach vor rutscht als hätte ich nicht gerade den gesamten Gummi bis zum Anschlag in die Nut geschoben. Nein, der Gummi tut einfach so als wäre nichts passiert. Also wieder und wieder unzählige Male immer mit der nötigen Vorsicht. Warum dann viermal an der Stelle das Glas gebrochen ist kann ich wirklich nicht sagen, ich gehe insgeheim von einer Verschwörung von Glas und Gummi aus.

Anders kann das auch gar nicht sein denn warum passiert das nur bei der letzten Platte gleich dreimal? Bei den letzten beiden Gummidichtungen teste ich dann eine andere Form der Montage ohne Schraubendreher und die ist extrem erfolgreich. Man schiebt das Teil einfach drunter und fertig, da hätte ich auch mal eher drauf kommen können.

 

 

Maße und Bestellung

Bei den Profilen und den Dichtungen war die Bestellung etwas abenteuerlich. Die Profile waren genau ausgemessen und mehrfach kontrolliert und dann habe ich sie nochmal aufgeschrieben und verglichen und alles passte.

Zwei Bestellungen später hatte ich dann die vier falsch gemessenen Profile bekommen und die Dichtungen vervollständigt. Interessant ist nur dass die Profildichtungen immer noch um 2m zu kurz waren und von den Gummidichtungen liegen noch 4,5m rum. Die müssen bei der Bestellung irgendwas falsch verstanden haben.

 

Doppelt hält besser

In die Profile wurde auf allen Seiten Gewinde geschnitten. Ich kann es bis heute nicht erklären warum ich bei fünf Profilstangen die Profile zweimal schneiden (also immer vor- und nachschneiden) musste. Um die Gewinde gleich zu testen hatte ich eine Edelstahlschraube die ich jedesmal bis zum Anschlag eindrehte um auf korrekte Gewindeeigenschaft zu testen. Fünfmal war ich nach dem schneiden des Gewindes überrascht dass die Schraube sich nicht reindrehen wollte und das war auch kein Wunder weil da gar kein Gewinde war. Wohlgemerkt in ein Profil in das ich gerade erfolgreich und mit vielen Aluspänen eine Gewinde geschnitten hatte. Dieses Phänomen habe ich bis heute nicht verstanden.

 

Wege sind niemals weit

Ein langes Wochenende und viel Zeit für das Projekt. Montage der Gehäuse und vieler Einzelkomponenten können umgesetzt werden. Alles liegt bereit um loszulegen doch ich habe die falschen Schrauben und sie sind gleich mehrfach falsch. Entweder zu lang oder zu kurz oder die falsche Dimmension. Wie das passieren konnte?

Also nach einem Schraubenhändler gesucht der die gewünschten Schrauben (Linsenflachkopfschauben mit Innensechskannt M3 8mm und 10mm, M4 10 mm und M5 10 mm - alle rostfrei) lagernd hat. Tatsächlich finde ich im allwissenden Netz einen Anbieter, leider gut 250 km weit weg - pro Wegstrecke. Bestellung, zwecklos es ist Donnerstag Abend und es ist nicht anzunehmen dass die Schrauben bis Freitag mittag geliefert werden um das Wochenende wie geplant zu schrauben. Ich telefoniere schließlich lebe ich in einer Großstadt mit 2 Mio Einwohnern und irgendwann kommt die Ernüchterung dass die Spezialgeschäfte entweder geschlossen haben oder diese Schrauben gerade nicht die oder eben nicht rostfrei auf Lager haben. Einen langen Ausflug später habe ich dann alle Schrauben die ich brauchte. Eigentlich hatte ich nach der zweiten Fahrt dann wirklich alle die ich brauchte, wobei ich schon sagen muss dass die zweite Fahrt ohenhin dort vorbei führte und es blos ein Abstecher war.

 

 

Teile für die Schublade

Ein Stiefkind der Planung sind immer jene Teile die keine besondere technische oder elektronische Herausforderung sind. Die einzige Anforderung ist sie irgendwo anzuschrauben und anzustecken. Das gilt auch für die Displays der Controller. Die müssen nur irgendwo platziert werden wo man sie sieht und mittels Stecker werden sie an die vorgesehene Stelle an der Platine angesteckt. Im Grunde kein Aufwand. Um das sauber zu machen baue ich ein ausgeklügeltes Haltesystem dass dann innen an das Gehäuse geschraubt werden soll. Damit passt sich das Display perfekt an die Glasfront an. Kaum war ich mit der Halterung fertig und sie ist vollkommen passgenau musste ich feststellen dass jetzt wohl das Display genau passt, dafür aber der Deckel nicht mehr montiert werden kann, ich hatte schlicht die für das Glasdach notwendigen Querträger vergessen die dort den Platz für sich beanspruchen.

Also musste ich die Displays direkt an das Gehäuse bringen und dazu musste ich das Gehäuse demontieren. Dass dabei eine Glasscheibe zu Bruch ging (beim lösen der Gummidichtung) war irgendwie unausweichlich.

 

Bau nach Vorlage

Wenn man Bauteile mehrfach zu fertigen hat kann man sich das erste gelungene Exemplar als Vorlage nehmen und baut einfach nach. Die Timer kaufte ich als Bausätze und der erste war fertig und funktionstüchtig. Nach genau dem Muster lötetete ich den zweiten Bausatz und wer dann ganze vier Anschlüsse verkehrt gelötet hat kann ich wirklich nicht sagen. Dazu war einmal Anode und Kathode-Anschluss dann auch gleich beim zweiten Mal verkehrt gelötet. Das muss man erst mal schaffen.

 

Mehr Power

Den Schaltplan der Temperaturcontroller  hatte ich selbst geplant und heute weiß ich dass er funktioniert und es wirklich eine feine Arbeit war. Ich habe es kommen sehen aber ich war einfach zu langsam. Dass der Elko aufgrund einer falschen Testverkabelung explodiert ist konnte nicht verhindert werden. Das Teil liegt nun in der Schublade und ich war bis jetzt zu frustriert das Werkstück zu reparieren.

 

Weniger Power

Zwei 200 W Meanwell Netzteile waren montiert und einsatzbereit. Alle Versuche zeigten dass ich genug Spielraum hatte und das Gehäuse damit geschlossen werden konnte. Die zwei 150 W Netzteile verraten dass es sich dann doch nicht ausgegangen ist und ich bin extrem verwundert warum es gleich 6 mm sind. Ich vermute die Fehler im Datenblatt der Netzteile.

 

Und es dreht sich doch

Die kleinen Zusatzlüfter zu montieren war eine Arbeit für sehr genaue Zeitgenossen. Die M2 Schrauben mit Innensechskant die ich besorgte passen, ja sie passen aber gerade mal so und diesmal musste ich keine halbe Weltreise absolvieren. Also neue Gewinde schneiden und anschrauben. Dann der Testlauf und die Teile bewegen sich kein Stück. Der erste Lüfter ist funktionslos und das Messgerät zeigt auch nicht wirklich was brauchbares an. Zweiter Lüfter, gleiches Schicksal, dritter Lüfter und immer noch das selbse Ergebnis. Erst der vierte Lüfter zeigt dass sich tatsächlich Luft schneller bewegen kann als die erhöhte Atemleistung die mich gerade befällt.

Also demontiere ich die anderen Lüfter wieder und siehe da alles OK. Die Lüfter habe ich wieder angeschraubt und alles funktioniert. Warum denn nicht gleich so? Nur um zu schauen ob das Herz-Kreislaufsystem den hohen Puls noch verkraftet?

 

Größe ist realtiv

Ich werke in einem Zimmer das eigentlich nicht dafür vorgesehen ist (Umzug und noch nicht abgeschlossener Umbau etc) und ich habe es auf eine limitierte Zeit als meinen Werkraum definiert. Da es sich hierbei um ein Provesorium handelt ist der Werktisch etwas minimalistisch ausgefallen und auch wirklichen Stauraum um Werkzeug tatsächlich zu ordnen fehlt. Derzeit ist alles in Werkzeugkoffern und Umzugskartons untergebracht. Der Arbeitstisch ist schmal und kurz und Platz ist ein ständiger Feind. Nicht selten passiert es das Schütten und Behälter mit allerlei Schrauben, Muttern, Dichtungen usw. runterfallen wenn man etwas nur eine Nuance dreht um besser ran zu kommen und die Dinge im Bermudadreieck unter dem Tisch auf ewig verschwinden. So ist es auch nicht verwunderlich dass gerade abgelegtes Werkzeug in der Sekunde unaufauffindbar ist sobald man es aus der Hand gelegt hat. Soviel Ordnung kann man einfach nicht halten um auf einer Tischfläche von 100x70cm eine Montage mit all den benötigten Teilen zu machen.

Allein die Hauplampe braucht mehr als die Hälfte des Platzes und die gesamte Lampe hat auf der Fläche nicht mal Platz. Unter diesem Umstand und entgegen der Beschreibung die Tim Allen zur Ehre gereichen würde finde ich das Ergebnis ganz OK.

LED Projekt: Der Aufbau

Mai 5th, 2015
Hallo liebe Bastelkollegen

 

Um den Aufbau der Lampe etwas zu beleuchten zeige ich ein paar Bilder von den Grundelementen der Lampe.

Den ersten Testbetrieb der Innebeleuchtung habe ich ja schon gepostet und auch die Teile beschrieben. Wie die Lampe allerdings dann zussamengesetzt wird möchte ich hier vorstellen.

 

Die Sicht von oben zeigt den Aufbau der Lampe bereits ganz gut.

 
 
Der Rahmen wird aus Aluprofilen zusammengesetzt und hat unten zwei Ebenen wie man am zweiten Bild gut erkennen kann. Unten schützt Glas gegen Spitzwasser und die zweite Ebene ist für die Aufnahmeplatte der LED.
Die Frage ist nun: Warum hat es da so große Ausschnitte?
 
 
 
Einfache Antwort: Um leichter an die LEDs zu kommen.
Dieses Gehäuse wird von vielen Schrauben zusammengehalten, die Dichtungen passen ganz genau in die Führungen und eine Demontage wäre ein imenser Aufwand, nur um zB zu einer defekten LED zu kommen. Also habe ich noch ein Stockwerk eingebaut.
 
Auf einer Lochplatte habe ich die LEDs mit Wärmeleitkleber befestigt und verkabelt. Der Wärmeleitkleber ist nur eine Draufgabe, denn es würde auch ohne den Kleber gehen.
 
 
Wie man sieht werden die LEDs genau auf die Ausschnitte platziert und durch die Platte in Position gehalten. Dafür sorgt die Verschraubung mit den Bliednietmuttern die in die Aufnahmeplatte gepresst wurden. Man könnte die LEDs auch einfach auf der Aufnahmeplatte positionieren die Lochplatte drauf legen und festschrauben, das hätte den gleichen Effekt.
Warum ich dennoch einen Wärmeleitkleber benutze ist ebenfalls schnell gesagt. Sollte ich irgendwann tatsächlich eine LED tauschen müssen schraube ich den Deckel ab, entferne die Schrauben der Lochplatte stecke die LEDs ab (die LEDs der einzelenen Gehäuse sind mittels Stecker verbunden) und kann die gesamte Einheit rausheben, die LED mittel Lötzange entfernen und eine neue auflöten. Fertig.
 
Auf dem Bild erkennt man noch die Aufnahme für die Platine für die Temperaturkontrolle (rechts oben auf der Lochplatte)
 
 
 
Der Einsatz in der Hauptlampe trägt die beiden Netzteile und die beiden Controller.
 
 
Und diese Platte kommt in das Hauptgehäuse der Lampe das man hier sehen kann. An der Front erkennt man noch die Displays für die Funktionsanzeige.
 
 
Der Nachteil der Hauptlampe liegt eindeutig (noch) daran dass die LEDs an die Aufnahmeplatte geschraubt sind, da die Bauhöhe den Einsatz von Kühlkörpern nicht erlaubt (und das aufgrund der Aktivlüftung auch nicht nötig ist). Es gibt aber einen Plan das zu ändern. Sobald eine Demontage erfolgen sollte wird die Aufnahmeplatte in zwei Teilen gefertigt um die Halteplatte mit der Aufnahmeplatte herausnehmen zu können. Steht schon auf der ToDo Liste.
 
Die Gelenke die man oben schon sehen kann haben einen Nachteil: sie sind nicht arretierbar und damit kann der Winkel zwischen den Gehäusen ohne Zusatz nicht variiert werden. Unten an den Gehäusen werden gegenläufige Gewindestangen die in entsprechenden Führungen sitzen die dafür sorgen die Distanz der Gehäuse zueinander einzustellen um die genaue Winkelung vorzunehmen. Dreht man das Gewinde in die eine Richtung werden unten die Gehäuse auseinandergetrieben und der Winkel wird kleiner (die Lampe gerader) und andersherum wird der Winkel größer. So kommt man ganz elegant auf die Winkelung die für die Beleuchtung im Sinne der NaturalMarineLight passt. Maximale Winkelung ist 35 Grad zwischen den Gehäusen.
 

LED Projekt: Bau der NaturalMarineLight

Mai 4th, 2015

Hi Elektronik- und Bastelfreunde

 

Wie im vorigen Blog bereits grob beschrieben war und ist die NaturalAquaLight mit ziemlich viel Arbeit verbunden. Von der groben Planung "Was soll die Lampe können" bis tatsächlich Bauteile verbaut werden passieren viele kleine Schritte und auch viele Änderungen aufgrund der Gegebenheiten. Form und Art der Bauteile ändern sich um das Ergebnis zu realisieren.

 

Wer so ein Projekt angehen will braucht entsprechendes Werkzeug und die Bereitschaft viel zu lernen. Metallbau, Glasbearbeitung, Folierungen und Elektrotechnik sollte man zumindest mögen und ein gewisses Verständnis dafür mitbringen. Leute mit zwei linken Händen bitte Finger weg, es ist im Grunde dann doch zu gefährlich mit Spannungen von 230V zu hantieren und auch der Umgang mit Kreissägen, Fräsmaschienen und Bohrern erfordert Kenntnisse auf diesem Gebiet.

 

Welches Werkzeug benbötigt man?

Allgemeines Werkzeug

  • Flach- und Spitzzange
  • Seitenschneider
  • Geodreieck, Messschieber, Zollstock
  • unterschiedliche Schraubendreher
  • Inbusschlüssel und Nusswerkzeug
  • Schraubensicherung (flüssig)
  • Metall-Lineal

 

 

Metallbau

  • Kapp- und Gährungs-Kreissäge
  • Tischkreissäge (nicht zwingend aber hilfreich)
  • Bohrmaschine mit Bohrständer
  • Gewindeschneider M2,5/M4/M5
  • HSS Bohrer Set und Einzelbohrer (in Sondergrößen)
  • Bohrkegel 5-20mm
  • Senker
  • Lochbohrer 20mm, 32mm, 56mm
  • Fräser (Oberfräse oder CNC Fräsmaschine)
  • Fräsköpfe für Aluminium
  • Schneideöl
  • Schraubstöcke und Zwingen (um bei Schneidarbeiten und Bohrungen zu sichern und eine exakte Durchführung zu ermöglichen)
  • Blindnietmutternzange (um die LED-Trägerplatte/Lochplatte mit der LED Grundplatte zu verbinden)
  • Feilen und Sandpapier
  • Poliermaschine mit Polieraufsätzen fur Alumium/Metalle
  • Blechschere

 

Glasbearbeitung

  • Glasschneider (oder eine bessere Planung)
  • Petroleum
  • Skalpell (Folienzuschnitt)

 

 

Elektronik

  • Lötstation
  • Lötzinn (unterschiedlichen Stärken)
  • Multimeter
  • Crimpzange
  • Lupe
  • Abisolierer
  • Wärmeleitkleber
  • Wärmeleitpaste

 

Sonstiges Werkzeug

  • Drehbank
  • Industrie-Gewindebohrer

 

Das sonstige Werkzeug steht bei uns in der Werkstatt in dem Unternehmen in dem ich beschäftigt bin und ich durfte es für einige kleine Bauteile benutzen. Damit habe ich Abstandhalter und Halterungen gedreht in genau den geplanten Dimmensionen gefertigt, die man aber auch kaufen könnte (nur eben nicht in Nirosta).

 

Die ursprüngliche Planung für die NaturalLight sah für die Klarsichfronten Acrylglas vor und die entsprechenden Bauteile waren bereits gefertigt als ein anderes Projekt, eine Abdeckung für ein anderes Aquarium, umgesetzt wurde. In diesem Aufsatz wurde Acrylglas verbaut und als Rahmen die die bereits bekannten Aluprofile. Nach einiger Zeit im tadellosen Einsatz mussten wir aber feststellen das sich die Acrylglasplatten etwas krümten. Warum das der Fall war kann ich nicht mit Sicherheit sagen, vielleicht spielt der Wärmeunterschied innerhalb der Abdeckung gegenüber dem Aussenbereich eine Rolle, obwohl Bohrungen für einen Gasaustausch sorgen sollen. Auchg kann ich nicht ausschließen dass der Zuschnitt nicht doch ein oder zwei mm zu großzügig ausgefallen ist und die Halterungen, die für Dichtheit sorgen sollen für eine Stauchung sorgen, da sie in die Nut eingesetzt wird und ebenfalls Platz beansprucht.

Allein die Tatsache dass eine Veränderung des Acrylglas beobachtet werden konnte entschied die Lampe nicht mit Acyrlglas sondern mit echtem Glas zu bauen.

 

Bitte benutzt immer gutes Werkzeug und gutes Zubehör. Finger weg von Billigangeboten, damit kann man einfach nicht präzise und sauber genug arbeiten. Wer gerne solche Projekte umsetzt wird sehr bald festellten dass die paar Euro mehr für gutes Werkzeug das Resultat schlagartig besser macht und damit die Freude über das Werk steigt. Es macht einfach mehr Spaß am Ende einen Prototyp oder ein Unikat einzusetzen dass professionellen Eindruck und entsprechende Verarbeitung bietet.

Bei zB den Bohrungen gibt es keine Toleranz, da diese Löcher nur als Öffnungen dienen um mit dem Inbusschlüssel die eingelassenen Schrauben zu drehen. Man könnte natürlich einfach ein oder zwei mm größer bohren aber das wäre unnötig und würde die Stabilität der Profile unnötig reduzieren. Damit gilt bei den Bohrungen ein Spielraum von max. 1/10 mm. Schlechte oder zu abgenutzte Bohrer verursachen allein der Qualität wegen Toleranzen von 1/2 mm und das ist in diesem Bereich unzumutbar.

Weiters zu beachten ist dass man nicht zu schnell arbeiten soll. Lieber einen geringen Vorschub und ein sauberes Ergebnis als mit hoher Drehzahl und hohem Vorschub durchjagen. Die Gefahr das Kanten ausreissen, sich Bohrer verkanten und festfressen und abreissen ist viel zu groß. Mit genügend Schneidöl und gutem Auge schafft man Schnitte, Bohrungen und Gewinde die man kaum bis gar nicht nacharbeiten muss. geringere Temperaturen verhindern auch eine zu große Abnutzungen der Materialen.

 

Bei Elektronik und der Elektrik ist auf Sicherheit zu achten. Die Leitungen von 230V und den 12-24V Leitungen sind getrennt zuführen.

Vorsicht: Spanung von 230V mit einer entsprechend Ampereleistung kann tödlich enden, daher sind besondere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Bei arbeiten an stromführenden Leitungen immer darauf achten die Stromkabeln abgesteckt zu haben und dass die Bauteile entladen sind. Nach dem Abstecken der Stromkabeln bitte nocheinmal alle Verbraucher einschalten um das zu gewährleisten.

 

Hinweis: LED sind empfindlich gegen zu hohe Spannung, also sollte hier besondere Sorgsamkeit herrschen. Mit einem entsprechenden Messgerät kann man Dioden testen und sieht hier ob die verlötete Verkabelung auch korrekt arbeitet. Wenn man mit zu hoher Spanung und Leistung eine LED ansteuert ist sie in der Regel sofort irreparabel beschädigt. Achtet also auf die Herstellerangaben bezüglich der mA (milliAmpere) die für die LED als Maximalwert zu betrachten ist.

 

Ein kleiner Ausflug in die Elektronik

LEDs werden immer in Reihe pro Kanal geschaltet. Wieviele LEDs an einem Anschluss verwendet werden können hängt von der Spannung und vom Vorwidertsand und den LEDs ab.  Hier ist es ratsam die Datenbläter der LEDs zur Hand zu nehmen um die benötigte Spannung zu ermitteln. In unserem Fall arbeiten die Kanäle mit 24V (als Konstantstromquelle) und sind mit unterschiedlichen Widerständen ausgerüstet.

Verwendet man 10V LEDs wird man zwei Stück in Reihe verbauen können, bei zB 2,2V sind es 10 Stück. Es können auch weniger eingesetzt werden, nur mehr eben nicht. Die Widerstände wiederum dienen dazu die Leistung (mA) in den Bereich zu bringen in denen die LEDs arbeiten. Bitte niemals die LEDs direkt (ohne Widerstand) mit einer Batterie, einem Netzteil oder einer sonstigen Stromquelle verbinden, die LED wäre innerhalb kürzester Zeit zerstört.

In den Datenblättern der LEDs findet man die Angaben zur Leistung und bei HighPower LEDs sind 350mA, 700mA, 1.000mA und 1.500mA die gängigsten Typen. Welche Kombination von Widerständen man braucht und weitere nützliche Infos über findet man hier.

 

 

 

Warum wurde die NaturalMarineLight doch keine Aufsetzlampe?

 

Das Hauptkriterium die Lampe letztendlich als Hängelampe zu konstruieren ist die schiere Summe der Bauteile die einzeln betrachtet kaum Gewicht haben aber die Summe machts eben aus. Glas statt Acylglas, zusätzliche Netzteile und Controller hinterlassen doch Spuren auf der Waage, selbst wenn das Alumium viel Gewicht gegenüber beschichtetem Blech oder Edelstahl spart.

Würde man das Gewicht auf das Aquarium setzen müsste man die durch das Gewicht entstehenden Seitenkräfte minimieren. Die Halterung müsste aus stabilen/dicken Profilen gefertigt werden die selbst wiederum mehr Gewicht haben. Die Belastung auf die Scheiben wäre zu groß und wenn Gewicht die Querbalken nach unten zieht werden die Steher nach aussen gedrückt und wirken damit direkt auf die Silikonnähte des Aquariums. Dem könnte man mit Spanngurten (dünne Nirostaseile) entgegenwirken aber die Gesamtbelastung auf dem Glas selbst wäre dennoch sehr hoch und für das Gesamtbild der Lampe würden globig wirkende Halterungen mit Sicherungseilen kaum eine Aufwertung darstellen.

Deshalb wird die NaturalAquaLight als Hängelampe konzipiert und gebaut.

 

Welche Bauteile kommen zum Einsatz?

  • Aluminiumprofile 20x20 mm und 20x40 mm
  • 6m Gummidichtungen
  • 12m Kunstoff-Profileinsätze
  • M2/M2,5/M3/M4/M5/M6 rostfreie Schrauben und Muttern und jeweils passende Scheiben aus rostfreiem Edelstahl oder Kunstoff
  • M4/M5 Blindnietmuttern
  • 6 Aluplatten für die Kabelführung und Lüftereinbau bzw. Stromanschluss und Einschalttaster
  • 4 Alu-Grundplatten zur Aufnahme der LEDs
  • 4 Alu-Lochplatten für die Befestigung von Platinen und Netzteilen.
  • 4 HighPower RGB LEDs
  • 62 HighPower LEDs in 8 verschiedenen Farben, davon 4 Ultraviolett
  • 9 HighPower LEDs Ersatz
  • 6 Gelenke für die Profile 20x20 mm
  • 29 Glasplatten für Bodenplatten, Deckel, Sichtverglasung und Halterung
  • 4 Winkelstücke für den Aufhängerahmen
  • 45 Nutensteine für Haltebefstigungspunkte in den Profilen (zB um den Glasdeckel der Hauptlampe oder die Gelenke befestigen zu können)
  • Führungsplatten für die Alu-Profile der Eckverbindungen
  • 96 Abdeckplatten um offene Profilenden zu schließen
  • 2 Aufhängesystem
  • 8 Lüfter (2x 60x60 mm inkl. Lüftungsgitter, 6x 15x15 mm)
  • 2 Steuerungsplatinen für 24 Kanäle LED und Steuerung der beiden 60x60 Lüfter inkl. Funktionsdisplays
  • 3 Temperatursensoren für die Lüftersteuerung in den Zusatzgehäusen
  • 2 Vandalismusgeschützte Taster mit blauer LED Ringbeleuchtung
  • 2 Timer für die Tasterbeleuchtung
  • 3 Ein/Aus Relaisschaltungen (zwei für die LED Platinen, eine für den Controller für die Effektbeleuchtung)
  • 1 Controller für die Efektbeleuchtung
  • 3 m blaue LED-Stripes
  • 6 m Tönungsfolie 85%
  • 2 Stk. 24V 200W Meanwell Netzteil
  • 1 Stk. 12V 20W Netzteil
  • 1 Stk. 12V 30 W Netzteil
  • 0,14/0,50/0,75/1,00/1,50 mm2 Kabeln (0,14 mm2 für die Tasterfunktionen)
  • 12 Stk. Kantenschutz für 20 mm Kabeldurchführungen
  • 1,72 m 1 mm starke Dichtung für den Glasdeckel der Hauptlampe (zum dichten und zum Schutz des Glases)
  • diverse Stecker, Klemmen, Kabelbinder,  Kabelschläuche und Isoliermaterial (Schrumpfschlauch, Isolierband)
  • Beschriftungsetiketten bzw. Beschriftungsfolie

Die Gehäuse haben die Abmessungen 1x 600x300x90 mm (Vormittag bis Abend), 2x 300x300x90 mm (Vormittag bis früher Nachmittag bzw. Nachmittag bis Abend) und 200x300x90 mm (Morgen).

 

Schaltplan

Hier die strukturelle Planung der Elektronik

 

Beleuchtungsplan

Die genaue Zusammenstellung der LEDs und die Beleuchtung ist individuell und genau für das Aquarium abgestimmt.

 
 
Skizze einer NaturalNanoLight
 
Um die Darstellung des Beleuchtungskonzepts zu demonstrieren habe ich eine schematische Zeichnung der NaturalNanoLight angehängt.

 

Plan und Konzept unterliegen dem Copyright 2012 © T. Kutschera

LED Projekt: NaturalAquaLight - LED für Aquarien

Mai 3rd, 2015

Hallo

 

Neben Pferd und Rad sind Aquarien ein lieb gewordenes Hobby. Da auch Fische eine artgerechte Haltung verdienen und Licht dabei eine große Bedeutung hat habe ich mich vor 2 1/2 Jahren entschlossen selbst eine Lampe zu bauen.

Natürlich gibt es zahlreiche gute Hersteller aber ich habe ein neues Konzept einer Lampe entworfen und begonnen einen Prototyp zu bauen. Erste Skizzen und Pläne liesen zumindest das Grundkonzept erahnen. Im Laufe der Zeit wurden viele Materialen und zum Teil auch Werkzeug angeschafft um das Projekt voran zu treiben. Es gab die Frage nach dem Material, das ja vor allem möglichs korriosionsfrei und auch für einen Heimwerker bearbeitbar sein sollte. Auch das Gewicht spielt bei einer Lampe natürlich eine Rolle weil der erste Entwurf (auch der zweite) die Lampe am Aquarium aufgesetzt hätte, vor allem weil auch die Bauform der Lampe einzigartig sein wird.

Nach vielen Änderungen wird es doch eine Hängeleuchte aber ich möchte die Ende der Geschichte nicht vorweg nehmen.

 

Was sollte die Lampe können?

 

Sie soll einen Tag simulieren, von Morgens bis Abends und auch eine kontrollierte Nachtbeleuchtung sollte möglich sein. Die Tagesbeleuchtung bekommt in Zukunft noch eine Ausbaustufe aber für die erste Lampe soll das noch keine Rolle spielen. Der Morgen soll ähnlich wie in der Natur sein Licht im spitzen Winkel auf die Oberfläche treffen lassen und mit zunehmenden Tag den Wirkungsgrad erhöhen. Mit High Power LED mit unetrschiedlichen Abstrahlwinkeln und einer entsprechenden Gehäuseform lässt sich dieser Effekt wunderbar nachbilden.

 

Die Lampe hat auch bald einen Namen bekommen:

NaturalAquaLight, NaturalMarineLight und NaturalNanoLight

 

Das Gehäuse wird aus Holz und Alu gefertigt und bekommt einen flachen Aufsatz für die Steuerung, Netzteile und sonstige Elektronik. Mit Bootslack und wärmeunempfindlichen NE-Metall-Lacken lässt sich der Aufbau gut verkleiden und abdichten. Bevor jedoch die erste HighPower LED mit Wärmeleitpaste auf die hochglanzpolierte und klarlackierte Aluplatte geschraubt wird entscheide ich mich diesen ersten Gehäusetyp zu verwerfen. Der Nachteil, bei Bedarf zu umständlich im Becken hantieren zu können verlangt eine andere Form des Gehäuses, um genauer zu sein eine andere Form der Gehäuse.

 

Die Planung sieht nun vier Gehäuse vor die mit Gelenken miteinander verbunden sind und zunächst auf einem schmalen Rahmen auf das Aquarium aufgesetzt werden kann. Die Gehäuse bestehen aus Aluprofilen und sind unterschiedlich aufgebaut. In der Hauptlampe sind die LEDs direkt an die Aluplatte geschraubt. Aluminium hat die wunderbare Eigenschaft viel Wärme aufnehmen und abtransportieren zu können. Die Zentrale der Lampe bekommt auch die beiden 200Watt 24V Netzteile und zwei Steuerungsplatinen für insgesamt 24 Kanäle um die LEDs in unterschiedlichen Zeitspannen einzuschalten. Selbstverständlich werden die LEDs in unterschiedlicher Leuchtkraft und Leuchtdauer eingesetzt, je nachdem welcher Tagesabschnitt im Becken herrschen soll. Die Steuerungsplatinen haben jeweils ein Display auf dem man unterschiedliche Informationen ablesen kann. Deshalb bekam das Aluprofilgehäuse eine schmale Glasfront. 

In den Zusatzgehäusen werden die LEDs auf Kühlkörper montiert und mit Hilfe einer gelochten Platte auf die Grundplatte montiert. Zunächst hatte die kleineren Zusatzgehäuse keine aktive Lüftung da eine passive Kühlung bei der Anzahl der darin verbauten LEDs ausreichend war. Gegen verdunstetes Wasser und Salz des Meerwasser-Aquariums schützen Glasplatten gegen Korrosion der LED und vor allem die elektronischen Bauteile.

Die Glaseinsätze sind dabei mit Dichtungsgummi versehen wie man sie von Fenstern kennt. Diese Gummi zu verbauen braucht eine ganz eigene Technik und bis ich die heraus hatte wurde aus vier Glasscheiben ein Fall für die Mülltonne. Wie gut dass ich gleich Reserven mitbestellt hatte.

 

Nicht nur der Glasbruch war und ist ein ständiges Thema bei dem Projekt. Als ich das Glas bestellte habe ich natürlich etwas übersehen, die Ecken. Die Aluprofile bzw. die Aufnahme der Profil sind, wie man unten auf den Bildern sehen kann, nicht durchgehend frei sondern an den Ecken gibt es einen Bereich an dem die Kanten des Glases ausgespart werden müssen. Die einfachste Art ist es an den Ecken jeweils 9 mm in 45 Grad weg zu nehmen, dann passt das Glas auch in die Führung. Mit diesem Plan marschiere ich zur Glaserei zurück um diese Ecken noch machen zu lassen. Überraschender weise mache ich offenbar einen kundigen Eindruck und der Meister dort erklärt mir dass ich das ganz einfach selbst machen könnte. Um das zu demonstrieren marschieren wir in seine Werkstatt und dort bekomme ich einen 10 minütigen Schnellkurs in Glasschneiden.

Motiviert und mit einer Glasscheibe zum Testen verlasse ich das Geschäft und stehe wie bereits unzählige Male davor in einem Baumarkt um mir einen Glasschneider und Petroleum zu kaufen. Am Werktisch beginne ich Glas zu schneiden und zu brechen und die ersten Zweifel über das gelingen kommen mir in den Sinn. Manche Versuche gelingen fast professionell bei anderen ist das Resultat ernüchternd. Nach etwa 1/2 Stunde schaffe ich es dann doch den richtigen Druck aufs Glas zu bringen und vor allem das brechen richtig zu machen. Dabei ist es wichtig nur nach unten zu ziehen und nicht zu versuchen das Glas durch eine Kippbewegung zu entfernen. Die Abschrägungen der Ecken an den Gläsern erfordert dann noch mal etwas Überwindung aber nachdem die Ersten ganz gut geworden sind, stellt sich rasch eine kleine Routine ein und man merkt beim schneiden schon ob die Kante gut gebrochen werden kann. Manche Ecken lassen sich schon durch minimalen Zug nach unten sauber trennen und mit 800er Schleifpapier werden die Bruchränder etwas entschärft. Ich bin zufrieden und es ist selbst gemacht. Dass ich dabei Handschuhe und Schutzbrille getragen habe erklärt sich von selbst.

 

Es gab natürlich noch andere Überraschungen die zu erheblicher Mehrarbeit geführt haben. Die Aluprofile kamen bereits in den Maßen zugeschnitten wie ich sie dann für den Bau der Lampe benötige. Um die Profile auch zu verbinden muss ich sie verschrauben und entsprechende Schrauben und Verbinder hatte ich bestellt. Die entsprechenden Gewinde und Bohrungen um die Schrauben und Verbinder auch zu benutzen mussten allerdings noch gemacht werden. So hatte ich 140 Gewinde zu schneiden und eben so viele Löcher zu bohren, wobei die Löcher dazu dienen mit einem Inbusschlüssel die Schraubenköpfe auch zu erreichen, das wiederum ein sehr exaktes Arbeiten erfordert und keine Abweichung erlaubt.

Irgendwann nimmt man Gegebenheiten einfach nur hin und fragt nur noch leise nach dem Sinn.

Die Aluprofile sind alle 20x20mm und im unteren Bereich der Lampe habe ich die Profile in doppelter Höhe genommen, 20x40mm, da darin zwei Ebenen verbaut werden können, eins fürs Glas und eins für die LEDs. Warum die Gewinde in den einfachen Aluprofilen mit M4 und in den doppelt hohen mit M5 gemacht werden muss bleibt ein ewiges Rätsel, vor allem weil sich die M5 Schrauben ohne Nachbearbeitung gar nicht in die Nut einführen lassen da das Gewinde zu breit ist. Also muss für den Bereich der Verschraubung der Nutbereich mittels Fräser geweitet werden und dabei muss man aufpassen für die linken und rechten Seiten unterschiedliche Seiten der Profile zu bearbeiten.

 

Wer nun meint 140 Gewinde sind schon genug irrt. Um nicht aus der Übung zu kommen wurde in 75 Kühlkörper jeweils zwei Bohrungen mit 2mm Bohrer gemacht und zwei Gewinde für die 2,5mm Schrauben geschnitten. Macht nochmal 150 in handarbeit gefertigte Gewinde, die drei gebrochenen Gewindeschneider zähle ich mal nicht mit und da jedes einzelne Gewinde vor- und nachgeschnitten wurde kommt man auf exakt 580 Gewindeschnitte.

 

In der Hauptlampe gibt es zwei Glasplatten mit einer besonderen Aufgabe, daher sind die auch aus Sicherheitsglas gefertigt. Eines der Platten trägt die beiden Steuerungsplatinen und hat Bohrungen für die Kabelführung und die zweite Platte ist der Deckel mit der Öffnung für die beiden Dachlüfter. Die Lüfter und die Schutzgitter lagen schon lange im Regal und passten perfekt zu den Bohrungen. Fertig montiert musste ich feststellen das die Lüfter zu hoch waren. Der Glasdeckel konnte nicht geschlossen werden da die Lüfter bereits auf den Platinen aufsetzten, etwa 5mm konnte man da einfach nicht wegschummeln. Auch hier musste ich mich erneut auf die Suche machen um Lüfter zu besorgen die einen gleichen Durchsatz bei 10mm weniger Höhe leisten. Dazu braucht man dann natürlich auch andere Schrauben, nicht irgendwelche sondern rostfreie Schrauben. In den Schubladen lagert nun eine ganze Batterie von rostfreien Schrauben jeder Stärke und Länge, dazu passende Scheiben und Muttern. Daneben jede Menge elektronische Kleinteile für alle möglichen Gelegenheiten.

 

Eine dieser Gelegenheiten hat sich im Lauf der Arbeit natürlich ergeben. Ein LED-Standlicht des Autos hat das Zeitliche gesegnet und wurde gegen ein Neues getauscht. Neugierig wie ich bin wollte ich dem Ausfall auf den Grund gehen, schließlich war die Lampe erst knapp 5 Monate im Einsatz und für LED ist das doch extrem kurz. So ein LED Licht ist ja keine große Hexerei, ein Treiber (Netzteil/Trafo) und die LED fertig. Materialwert der ganzen Lampe inkl. Gehäuse max. 2 Euro, wobei diese Lampe ein Alugehäuse hat. Die Kabeln hatten eine zu schwache Isolierung und bei der Monatge haben sich die Kabel so verdrillt dass nach kurzer Zeit die Isolierungen durchgescheuert sind und dann gibts bekanntlich einen Kurzschluss. Ich habe die Kabel gegen vernünftige Kabeln ersetzt und nun habe ich wieder eine Ersatzlampe im Auto. Das ich dabei auch gleich den nächsten Schwachpunkt, die Spule ersetzt habe möchte ich nur nebenbei erwähnen.

 

 

Strom und die endlose Beschäftigung mit Einschalttasten

 

Jede Lampe braucht Strom und der Plan war zwei Kaltgerätestecker zu nehmen um die beiden Netzteile zu versorgen. Aber ich wollte dann doch etwas einbauen mit dem man die Lampe Ein- und Ausschalten konnte. Auf der Suche dach passenden Teilen fand ich einen vandalismusgeschützten Taster mit einem blauen LED-Leuchtring, den ich natürlich sofort bestellte. Mit bedauern musste ich feststellen dass diese hübschen Taster völlig unbrauchbar waren, weil ich übersehen hatte dass diese Taster EIN/EIN-geschaltet waren, sie lieferten Strom für die Dauer die man die Taste gedrückt hielt. Um eine Aquariumlampe in Form eines Klingeltaster zu betreiben braucht man viel Zeit und Langmut. Damit legte ich das mal zur Seite und kümmerte mich derweilen um andere Bauvorhaben der Lampe. Wochen später begann ich mit einem Relaisplan der aus meinen Tasten tatsächlich Ein/Aus-Taster machen konnte. Recht bald war mir klar dass der Leuchtring des Tasters in einer Aquariumlampe ein schweres oder ein kurzes Leben haben würde, schließlich schaltet man so eine Lampe nur selten wieder ab. Würde nun der Leuchtring beim einschalten zu leuchten beginnen würde das für eine lange Zeit so bleiben bis man aus welchen Gründen auch immer die Lampe mal wieder abstellt.

So entschloss ich mich einen Timer, eigentlich zwei Timer, einzubauen die dafür sorgen dass die Leuchtringe jeweils beim einschalten wie auch beim ausschalten etwa 1 Minute leuchten. Eben als Bestätigung die Lampe bei Taster 1 und Taster 2 zum Leben erweckt zu haben. Funktioniert und wird als erledigt abgehakt.

 

 

Wenn Elektronikfreaks fad wird

 

 

Ab jetzt wirds hässlich. Die Lampe soll ja auch optisch etwas hermachen also überlege ich mir welche Farbe das Glas bekommen soll. Blau find ich ganz gut und auch passend zu Aquarien also suche ich in Baumärkten nach Folien. Wer kauft sowas? Ich habe da in keinem der besuchten Baumärkte eine einzige farbige Folie gefunden die ich irgendwo kleben haben wollte. Eine strukturierte milchige Folie habe ich mitgenommen und wollte damit einen Versuch wagen die Glasfronten etwas zu verzieren und den Alulook zu unterstreichen. Na man hätte das schon machen können aber ich wollte eigentlich was Blaues und meine Wahl fiel auf blaue LED-Streifen. Innenbeleuchtung in Blau wäre doch die Lösung. Ein Netzteil/Treiber und die LED Streifen sind schnell gefunden. Der LED Streifen ist bei den ersten Versuchen doch sehr hell und das bedeutet dass die Glasfront eine dunkle Tönungsfolie bekommt. 85% Abdunklung scheint mir das Passende. Wenn man die Lampe einschaltet leuchten alle Gehäuse in einem Blau durch die getönten Scheiben aber warum stört mich daran noch was? Die Lampe ist als Tagessimulation geplant und über die unterschiedlichen LEDs und Gehäuse wandert der Tag von früh bis abends, da wäre eine gleichtönige blaue Innenbleuchtung ähnlich kontraproduktiv wie ein endloses leuchten der LED Ringe der Taster. Ich brauche zumindest etwas damit die Innenbeluchtung bei Tagesanbruch beginnt und wenn das Licht für das Aquarium ausgeht soll auch die Innebleuchtung pausieren, auch weil die Innebeleuchtung sonst tatsächlich Teile des Aquariums beleuchten könnte. Die Lösung wäre mit einer simplen Zeitschaltuhr zu realisieren aber ich habe dafür leider keinen eigenen Stromanschluss vorgesehen also müsste diese Zeitschaltuhr in eines der Gehäuse gebaut werden. Ich müsste die 230V verlängern oder umleiten und die Sicherheit sollte möglichst nicht darunter leiden. Auch wenn es ein Heimwerkerprojekt ist hat man als Elektroniker schon den Anspruch Normgerecht zu bauen.

Nach vielen hin und her kommt statt einer Zeitschaltuhr ein weiterer Controller zum Einsatz der die LED Streifen steuern wird. Den netten Nebeneffekt gibts dann auch gleich noch im Doppelpack: dimmen der LEDs und die LEDs werden ebenfalls nach der Tageszeit gesteuert. Damit leuchten nur jene Gehäuse in der Intensität in der die Aquriumbeleuchtung leuchtet. Nachteil: Noch ein Netzteil.

Soviele zusätzliche Verbraucher bedeuten auch zusätzliche Wärme und damit komme ich um eine aktive Kühlung der Gehäuse nicht mehr herum. Aber wohin? die Glasfront ist 30mm hoch also bleibt mir nur die Suche nach sehr kleinen Lüftern. Nach einigem stöbern finde ich 12V 15x15x6mm Lüfter mit Kugellager und 15.000 Umdrehungen die trotzdem extrem leise und auch leistbar sind. Insgesamt werden 8 Lüfter für ein entsprechendes Klima sorgen. In jedes Gehäuse kommt noch ein Temperatursensor der die Lüfter steuert, wenn schon denn schon. Da die Lüfter und die Taster-Ringe auch Strom brauchen kommt noch ein Netzteil zum Einsatz, das Vierte. Mit dem zusätzlichen Netzteil soll auch gewährleistet sein die Netzteile weniger stark zu belasten und dadurch die Abwärme zu reduzieren. Ich erwarte mir in keinem der Gehäuse eine höhere Temperatur als 38 Grad.

 

Die Lampe ist noch nicht ganz fertig aber die meiste Arbeit ist erledigt. Ein kleiner Einblick in das erste Gehäuse mit den Stromanschlüssen gibts schon mal. Die Gehäuse sind abgedichtet, alle Bauteile sind gesichert verbaut und die Stromleitungen werden getrennt geführt. Eine gewisse Ordnung und Beschriftung gehört auch dazu.

 

PS: Die beiden Meanwell Netzteile sind in einem anderen Gehäuse untergebracht, werden aber ebenfalls über diese Taster bedient.

 

to be continued...