Taschenlampen bauen, II

[Energie]

In den letzten Monaten hatte ich meiner Bastelecke ein kleines Update verpaßt und hierbei meine beiden kleinen Emco Maschinen durch etwas größere Exemplare ersetzt.
Da es sich um reine Hobbyaktivitäten handelt und deutsche Maschinen preislich jenseits meiner Vorstellungen liegen, stammen die Maschinen aus China.
Ohne auf Details einzugehen, das Ganze vernünfig zum Laufen zu bringen entsprach dem bekannten KD/DX Problem im Maßstab 1:10

Immerhin, inzwischen funktioniert alles soweit.
Als abschließenden Praxistest wollte ich eine kleine Taschenlampe bauen, mit ein paar Fotos dokumentiert für diejenigen, die (noch) nicht mit einer Drehbank gearbeitet haben.
Ich bin ausbildungstechnisch auch kein "Metaller". Daher die Bitte an die Profis um Nachsicht und ggf. um Tipps oder Korrekturen.


Aaalso:
Normalerweise überlegt man sich zuerst, was man erreichen will, besorgt die Teile, macht eine Zeichnung und wirft dann erst die Drehbank an.
Da es sich nur um einen Praxistest handelt, reicht eine Konstruktion in Anlehnung an ein vorhandenes Modell, z.B. eine Surefire E1E.


Größenvergleich, Surefire C2, E1E, Novatac

Surefire 1E1, Kopf, Batterierohr, Endschalter

Zuerst sägt man ein passendes Stück Messing ab

Dann plant man die Enden und dreht auf die richtige Länge

Bohren

Ausdrehen des Batterierohres auf den richtigen Innendurchmesser

Gewindeschneiden

Werkstückhalter für die restliche Außenbearbeitung

Abdrehen der Außenseite auf den richtigen Durchmesser

Das vorläufige Ergebnis (noch nicht poliert usw.)

Voll SF kompatibel

(wird fortgesetzt)

 

[Stone]

Gratulation zu der neuen Maschine schaut echt schick aus.
Was hast du dir noch geholt ne Fräse?
Das erste Werk kann sich wie immer sehen lassen, top.
Weiter so.
Freu mich schon auf die Fortsetzung.

Gruß
Matthias

 

[lupo1]

Ich bin auch schon auf die Fortsetzung gespannt.
Dein EX10 Mod hat mir schon so gut gefallen, wird das hier jetzt eine E1Brass?

Tschüss, Uwe

 

[fritz15]

Hi,

sehr schöne Arbeit, gibt es einen bestimmten Grund, warum du Messing verwendet hast?
Ist ja eigentlich schwerer als Aluminium und nich so leicht zu bearbeiten.

Achja noch eine Frage, etwas OT, allerdings kann ich dir leider keine emails senden, du willst nicht zufällig deine alte Emco Drehbank loswerden?


mfg

 

[Energie]

Hallo Matthias,
die zweite Maschine ist eine Optimum BF20 Fräse, handverlesen vom Importeur, nachdem das erste Exemplar unbrauchbar war.

Hallo Fritz15,
stimmt, Messing ist ungefähr so schwer wie Edelstahl und etwa dreimal so schwer wie Alu, was bei kleinen Lampen aber nicht so viel ausmacht.
Dafür ist der haptische Effekt schon etwas Besonderes und mit Alu, Stahl oder Titan nicht zu vergleichen.
Wer schonmal alte Präzisionsgeräte aus Messing befingert hat, weiß, was ich meine.
Messing in Bohr- und Drehqualität läßt sich übrigens leicht bearbeiten.

PS: Meine Emco hat ein neues Zuhause gefunden und produziert jetzt Modellflugzeugteile.

 

[Energie]

Weiter geht es mit dem Tailcap.

Schalter ist ein McClicky, solide und belastbar, aber sehr sensibel bei Momentlicht.
Ganz leicht gedrückt = Licht an.
Die Schalterkappe sollte daher nicht freiliegen wie bei den Surefire Schaltern, sondern versenkt sein.

Den Bezel-Up Clip der E1E finde ich unpraktisch und außerdem zu klein.
Bezel-Down Clip bedeutet: Montage am Lampenende.

Der McGizmo Clip ist aus Titan und am Montagepunkt gewölbt, weswegen die Anbringung am runden Lampenkörper problemlos möglich ist.
Die Federeigenschaften sind mäßig.

Konstruktion und Federeigenschaften der beiden Edelstahlclips sind deutlich besser, allerdings haben sie einen flachen Montagepunkt ---> Zusatzaufwand bei der Befestigung.

Einzelteile: Batterie, McClicky, Schalterkappe, Batterierohr

Einzelteile zusammengebaut

Der Lampenkopf wird etwa 28 mm lang sein und 25 mm Durchmesser haben.
Mal eingefügt wegen der Proportionen.

Stellt sich die Frage, wie der Tailcap nun aussehen soll.

 

[Nebel-Jonny]

Hi Energie
Du frägst hier nach Rat von Facharbeitern.Ich würde da ja gerne was dazu beisteuern.Nur mach du mal den Anfang:Wie sieht den genau so ein Inventar aus .Emco Maschinen aus China?Werde da nicht ganz schlau aus deinem Beitrag.Gibts den sonst noch Empfehlungen für vernünftige Tischdrehbänke für den Hobbybereich?

Gruß Nebel-Jonny

 

[toby_pra]

WOW! Die Perfektion ist immer wieder beeindruckend!

 

[Energie]

Schemazeichnung, links: leer, rechts: Schalter und Kappe eingesetzt

Fertiger Tailcap:

McClicky eingeschraubt:

Probeweise zusammengeschraubt.

Vorläufig mit SF E1E Kopf. Die M2 Schrauben am Clip sind noch unbearbeitet

Nächstes Bauteil ist der Lampenkopf.

 

[Mr.Mag]

Das sieht echt geil aus!!!

Was ist das für eien Maschine(genaue Typ bezeichnung)?
Und zu welchem Preis hast du diese bekommen?
Welche Probleme sind aufgetreten?

Vll kanst du ja mal nen Foto von der ganzen Drehbank machen udn einstellen.

DANKE

 

[Energie]

@Mr.Mag:
Zum Thema Drehbank könnte man bei Interesse mal einen eigenen Thread aufmachen.


Weiter geht es mit einigen Überlegungen zum Lampenkopf.

Welche Led?
Wie hell?
Welche Laufzeit?

Reflektor oder Optik?
Welche Elektronik?


Ist im Grunde alles eine Sache der persönlichen Vorstellungen.

Aber um mal Schrenz zu zitieren: "mehr als 100 (echte) Lumen braucht man nicht wirklich".

Das sehe ich auch so.
Außerdem hat eine 123 Batterie oder ein entsprechender Akku gewisse Grenzen.

Also 100 (Lampen) Lumen.
Beispielsweise mit einer Cree XR-E Q5, die bei 350 mA mindestens 107 (Emitter) Lumen bringt.
Die R2 ist etwas heller (Mindestens 114 Lumen), aber der Unterschied ist kaum zu erkennen und die Ringe sind bei der R2 irgendwie deutlicher als bei der Q5.


Die entsprechenden Datenblätter gibt es auf den Herstellerseiten

Quelle: Cree

Wenn 100 Lumen die Lampe verlassen sollen, dann muß der Emitter etwa 135 Lumen leisten, da diverse Verluste zu berücksichtigen sind (höhere Junction Temperatur, Reflektor- und Glasverluste).



Erforderlich sind somit etwa 135/107 = ca. 126 % rel.L.F. bezogen auf 350 mA.
Aus dem folgenden Diagramm ergeben sich dann etwa 500 mA für den Emitter.

Quelle: Cree


Bei 500 mA beträgt die Vf des Emitters etwa 3,4 Volt:

Quelle: Cree


Die Leistung am Emitter beträgt somit 3,4 V * 0,5 A = 1,7 Watt.

Die Leistung an der Batterie/dem Akku ist wegen der Treiberverluste um etwa 10% höher, etwa 1,9 Watt.

Voraussichtliche Laufzeit mit einer 123 Batterie: ca. 95 Minuten, mit einem 123 Akku ca. 55 Minuten.


Diese Abschätzungen gelten für eine Seoul P4U2 sinngemäß.

 

[Energie]

Weiter geht es mit dem Treibergehäuse, das einen GD500 enthält (500 mA, 2 bis 5 Volt) und eine Led Cree Q5 auf einer 20mm Platine, deren Rand noch 1,5 mm abgesägt werden muß.

Schemazeichnung des Treibergehäuses
Der GD500 wird von der Unterseite aus mit dem Gehäuse verlötet.

Lage des Treibergehäuses in der Lampe

Fertig bearbeitet (WE-Modul links als Größenvergleich)

Der leicht überstehende Gehäuserand
wirkt als Verpolungsschutz

Das Gehäuse ist mit Wärmeleitkleber gefüllt,
der die Platine und die Bauteile stabilisiert und
die Wärme der Schaltung besser abführt als Luft

 

[toby_pra]

Also besser geht es gar nicht mehr. Es sieht bei dir immer so leicht aus...

Da will man sich gleich selber hinsetzen und es auch versuchen. Hut ab!

 

[ex Vento]

Heatsinking ist jetzt aber nich so berauschend, der Star liegt ja nur man Rand auf der Pill auf. Zudem ist Messing nicht der beste Wärmeleiter.
Ansonsten gefällt mir deine Arbeit sehr gut

 

[fritz15]

Das Heatsinking ist nicht so schlecht, da die Wärme gleich durch das Gewinde abgeführt werden kann und das Gehäuse wie erwähnt mit Wärmeleitkleber ausgefüllt ist. Da habe ich schon ganz andere Sachen bei Chinalampen gesehen.

Ist zwar tatsächlich nicht die beste Methode aber meineserachtens für eine Leistung von 1.7W völlig ausreichend.


mfg

 

[Energie]

Heatsinking ist jetzt aber nich so berauschend, der Star liegt ja nur man Rand auf der Pill auf. Zudem ist Messing nicht der beste Wärmeleiter.

Wichtiger und richtiger Einwand.
Die thermische Anbindung der einzelnen Komponenten ist für das Ergebnis (Helligkeit und Lebensdauer der Led) entscheidend.

Frist15 hat zwar Recht mit der Einschätzung, dass man bei einer Leistung von 1,7 Watt nicht viel falsch machen kann.

Trotzdem sollte man sich genau überlegen, wie man das Treibergehäuse konstruiert und wie man die Wärme ableitet.

Hier im konkreten Fall gibt es Sachzwänge:
Der GD500 muß mit dem Gehäuse-Minus verbunden werden:

-Gehäuse aus Alu ---> Minusleitung muss verschraubt werden, da man Alu sehr schlecht löten kann. Der Treiber selbst müsste eingeklebt werden.

- Gehäuse aus Messing ---> Treiber kann an das Gehäuse gelötet werden


Warum liegt die Ledplatine nur auf dem Rand des Treibergehäuses auf?
- der GD500 wird von der Unterseite aus ringförmig verlötet und deshalb von oben in das Treibergehäuse eingeschoben, wofür ein 14 mm Loch erforderlich ist, das mit der Ledplatine verschlossen wird.


Hat das Nachteile?
Vermutlich nicht.
Die Kühlfläche unter der Cree Led ist etwa 40 mm² groß.
Die waagrechte Auflagefläche der Ledplatine auf dem Treibergehäuse beträgt etwa 80 mm².
Die senkrechte Kontaktfläche beträgt 120 mm²
Die Gesamtkontaktfläche beträgt somit etwa 200 mm², etwa fünfmal so viel wie die Kühlfläche unter der Cree Led, was reichen sollte.
Alle Kontaktflächen sind übrigens kraftschlüssig angepaßt und mit Wärmeleitkleber montiert.


Schwachstelle ist vermutlich (wie immer) das Gewinde zum Lampenkopf, das eine erstaunlich schlechte Wärmeübertragung hat.
Ursache ist offensichtlich, dass die Gewindeflanken sich nicht vollständig berühren.
Heinz/Hiltihome empfiehlt deswegen auch häufig, vor dem Verschrauben Wärmeleitpaste in die Gewinde zu geben.

Man kann den Effekt ganz gut mit einer Thermografiekamera beobachten.
Entsprechende Aufnahmen mache ich noch nach Fertigstellung der Lampe.

Konsequenter Weise sollte man daher bei höheren Leistungen den Lampenkopf so konstruieren, dass die Platte unter der Led bereits fester Bestandteil des Lampenkopfes ist, wie Surefire dies üblicherweise macht.

 

[Energie]

Reflektor oder Optik?
Mit beiden habe ich gute Erfahrungen gemacht. Allerdings hat der Reflektor bei kleinen Lampen mit geringerer Leistung im Nahbereich Vorteile, weil der Strahl gleichmäßiger und etwas breiter ist und trotzdem einen definierten "Hotspot" hat.

Der McR20 - der mit einer Cree XR-E ebenso gut funktioniert, wie mit einer Seoul P4, muss allerdings genau fokussiert werden.
Genau bedeutet: etwa +- 1/10 Millimeter axial.
Das geht am besten mit einem Zentrierring.

Der Reflektor sitzt auf einem 1 mm O-Ring, der auf etwa 0,9 mm komprimiert wird, wenn das Ganze in den Lampenkopf geschraubt wird.

Um die "lightengine" herum kann jetzt der Lampenkopf
konstruiert werden

 

[solidworker]

hi energie,

ich habe deinen werkstückhalter gesehen und auch schon mal im netz danach gesucht. kannst du mir mal bitte einen tip geben wo genau der her ist, sowas könnte ich auch noch gut gebrauchen.

gruß christian

 

[Energie]

Bei wms-moeller.de und Deuss.
Vor mindestens 15 Jahren. Einfach dort mal nachfragen.

 

[Energie]

Der Lampenkopf ist heute fertig geworden.


Schemazeichnung, von links:
- Lampenkopf: 25 mm Durchmesser, 28,6 mm lang
- Innereien
- alles zusammengesetzt

Werkzeug zum Eindrehen der lightengine

Es fehlt noch die Dichtung, die Scheibe und der Frontring