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Bitte auch lesen: LED Beleuchtungseinrichtungen am Fahrrad — damals und heute

Fahrradbeleuchtung: Umbau HL500 zum LED-Nahscheinwerfer "N&B"

"N&B" steht für Nah-&Breitscheinwerfer, da der erzeugte Lichtkegel gut für den Nahbereich ist und zudem sehr breit ausleuchtet.

1. Optik

Zuerst einmal galt es herauszufinden, ob die Optik des HL500 überhaupt für weitere Experimente mit Luxeons (und vergleichbaren Hochleistungs-LED) geeignet ist.

Der Testaufbau: die Luxeon LED wird mit einem zurechtgestutzten Kühlkörper von hinten an den Reflektor gedrueckt, gehalten wird das Ganze von ein (elektrisch isoliertem) wenig Bindedraht und Isolierband. Eine andere Batterieleuchte (4x Mignon) dient als Energiequelle, um Überhitzung vorzubeugen ist die 3 W Luxeon LED über eine 350 mA Konstantstromquelle verbunden, welche sich unten im Leuchtengehäuse befindet. Optik und Kühlkörper sind wiederum mit Klebeband an dem Leuchtengehäuse befestigt.

Der Lichtkegel ist insgesamt für einen Nahscheinwerfer sehr gut, da sehr breit: eine etwa 4 m breite Straße kann damit komplett ausgeleuchtet werden, wie eine kurze Testfahrt ergab (Nachtrag: der Lichtkegel reicht für eine normal breite Straße mit je einem Fahrstreifen pro Richtung locker aus). Leider ist genau in der Mitte ein (relativ betrachtet) viel zu heller "Spot", um den herum ein ringförmiger Schatten liegt ...

1.1 Streuscheibe V.1

Ursache für den unerwünschten Spot ist die Sammellinse in der Mitte der Streuscheibe ...

... Lösung ist eine zweite Sammellinse, welche von innen vor die in der Streuscheibe integrierte Sammellinse fixiert wird. Nach dem Ausschneiden wird die zweite Linse von den überstehenden Kunststoffrändern befreit, um möglichst wenig Schattenwurf und (diffuses) Streulicht zu erhalten.

Nun ergibt sich ein kleines Problem, denn der "Topf", in dem sich die zweite Sammellinse befindet, ist ein klein wenig zu niedrig, um die zweite sauber mittig über der Sammellinse der HL500-Streuscheibe aufkleben zu können -- hier muß ein wenig Unterbau geschaffen werden um die Lücke von weniger als 0,5 mm zu schliessen.

Die Linse wird dazu auf ein paar Streifen durchsichtigen Kunststoff (CD-Hülle) gesetzt, mit diesen verklebt und anschliessend in die Streuscheibe des HL500 eingesetzt.

Der störende Spot ist nun deutlich entschärft, es ergibt sich eine ausgwogenere Verteilung des Lichts im Kegel. Die dunkleren Bereiche ober- & unterhalb des zentralen, besonders hellen Bereichs wirken sich im Fahrbetrieb nicht störend aus. Beim Foto wurde die LuxeonIII mit 700 mA betrieben, der Schweinwerfer war dabei die einzige Lichtquelle im Raum.

1.2 Streuscheibe V.2

Anstatt die störende Sammellinse durch eine zweite Linse zu neutralisieren habe ich in der zweiten Version einen anderen Ansatz verfolgt: die Sammellinse wird schlicht entfernt.

Mit einem Schleifstein passender Größe wird zunächst die Linse weggeschliffen. Eine Fräse oder eine Standborhrmaschine wären natürlich besser, aber auch mit dem Handgerät (plus etwas Übung und Geduld) lassen sich brauchbare Resultate erzielen.

Der Kunststoff ist durch das Schleifen trübe geworden, muss also für einen idealen Lichtdurchlass poliert werden. Etwas Polierpaste (Chrompolitur tut's auch) und eine Polierscheibe aus Filz im Handgerät führen zum gewünschten Ergebnis. :-)

Die Ausleuchtung ist nochmal deutlich gleichmäßiger als bei der ersten Version mit der zweiten Sammellinse. Die hellen Flecken ober- und unterhalb des zentralen Lichtkegels werden durch den rundum aufgeklebten Streifen Alufolie erzeugt. Da der obere bestenfalls dazu geeignet ist, andere Verkehrsteilnehmer unnötig zu blenden, habe ich den Folienstreifen am unteren Rand der Streuscheibe wieder entfernt.

Anmerkung: Da sich nun eine Seoul P4 im Scheinwerfer befindet (Testfoto Lichtkegel bei 350 mA) und das Testfoto mit einer anderen Kamera geschossen wurde, ist dieses Foto nur bedingt mit dem oben gezeigten vergleichbar.

1.3 Reflektor

Der Reflektor hat hinten noch die "Nasen" für den Halogenbirnchen-Haltering, diese und der gesamte Haltering werden bis auf etwa 2 mm Überstand herunter geschnitten.

Seitlich werden noch Vertiefungen für die Anschlußdrähte der LED eingefräst. Am unteren Rand wird eine Abschrägung eingebracht, damit der Reflektorrand nicht dem Kühlkörper im Weg ist.

Nun sitz der Emitter der LED weiter vorne im Reflektor, dadurch wird die Lichtausbeute erhöht, weil der Reflektor besser genutzt wird und kaum noch Licht in den Kunststoffkörper des Reflektors abgestrahlt wird.

2. Gehäuse

2.1 Provisorischer Aufbau

Solange Fragen nach Art des elektrischen Anschlußes (Stecker im Leuchtengehäuse integriert oder an Kabel hängend?), Form des dauerhaft verwendten Kühlkörpers etc. nicht geklärt waren, wollte ich nicht voreilig das Originalgehäuse zerschneiden. Also wurde der Nah&-Breitscheinwerfer übergangsweise mit fest angelöteten Kabeln, nicht ganz elegant plaziertem Kühlkörper (gleichzeitig Befestigungspunkt), frei liegendem Schalter und einem "Gehäuseersatz" aus ein paar Lagen Klebeband betrieben ... sieht zwar sehr eigenwillig aus, funktioniert aber zuverlässig, selbst bei Regen. :-)

2.2 Umbau des Original-Gehäuses

Der untere Gehäuseteil wird hinter der (innen) vertikal verlaufenden Stütze, welche auch der Verschraubung des Gehäuses dient, abgeschnitten (die Trennwand bleibt so auch erhalten). Das Oberteil wird etwas weiter hinten abgeschnitten, dort verläuft eine Querrippe, welche einen hübschen hinteren Abschluss ergibt; außerdem entsteht so ein kleines "Dach", welches als Regenschutz dient. :-)

Es wird eine Alu-Platte eingepaßt, welche die Gehäuserückwand bildet.

In das Oberteil wird ein schmaler Streifen des abgeschnittenen Teils so eingefügt, dass er bündig mit der Alu-Rückwand abschließt. Dadurch wird eine Überlappung erreicht, Schmutz und Regenwasser können nicht über die Oberkante der Rückwand eindringen.

In die Rückwand werden zwei Löcher gebohrt, einmal 3 mm als Kabeldurchführung, einmal 5 mm für die Befestigungsschraube. Von innen wird eine M5 Sicherungsmutter eingeklebt, so spart man sich das Gewindeschneiden in relativ dünnes Alublech, die Sicherung ist nebenbei auch absolut wasserdicht.

Wenn alles paßt, wird die Rückwand mit dem Unterteil des Gehäuses verklebt.

In den Gehäuseboden wird ein Schlitz geschnitten, durch den der Kühlkörper geführt wird. Der vertikale Steg muss unten auch ein wenig angeschrägt werden.

Das Gehäuse kann nun grundiert und lackiert werden.

2.3 Kühlkörper und LED

Aus einem 2 mm starken 40 x 15 mm Alu-Winkelprofil wird ein ca. 26 mm breites Stück abgesägt und in der Höhe zum Reflektor passend gekürzt. Mit 2K-Wärmeleitkleber wird ein etwa 20 x 32 mm großer Strangkühlkörper aufgeklebt, so dass er vorne bündig mit dem "L" des Aluwinkels abschließt.

Der Kühlkörper wird provisorisch in das Gehäuseunterteil eingesetzt, die LED mit 2K-Wärmeleitkleber leicht fixiert und mittels des Reflektors ausgerichtet. Sitzt der LED-Emitter mittig im Reflektor, wird die LED fest an den Kühlkörper gedrückt, um so die Kleberschicht auf minimale Dicke zu reduzieren.

Ist die LED fest, wird noch einmal Mass genommen um aus dem Alublech zwei Keile anzufertigen.

Der Kühlkörper kann nun eingeklebt werden, der 2K-Kleber wird dabei nur von innen aufgetragen. Hierbei erfolgt die endgültige Ausrichtung der LED im Reflektor. Für zusätzliche Stabilität sorgen die zuvor angefertigten Keile, die den Kühlkörper rechts und links an der Trennwand fixieren.

Nun werden die Anschlußdrähte an die LED angelötet, je einer an jeden "+" und "-" Anlötpunkt der LED. Sollte ein Draht brechen oder reissen, bleibt einer als Reserve ... Statt das Anschlußkabel (vom Nabendynamo/Gleichrichter) direkt an die LED zu löten muss so (etwa bei Kabeltausch) auch seltener direkt an der LED gelötet werden.

2.4 Galerie :-)



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