LED Liegerad Beleuchtung

Wie kommt man auf die Idee eine Fahrradbeleuchtung
selber zu bauen, wo es an jeder ecke irgendwelche
günstigen Angebote gibt?
Ich bekam das Liegerad nach einiger Lieferzeit im Herbst 07.
Das Fahren machte Spaß allerdings wurde es früh dunkel,
es musste also eine Beleuchtung her. Aldi Lidl und Co
machten es möglich: Eine günstige Fahrradbeleuchtung mit
Vorne Halogen, Hinten LED, den minimal geforderten 10 Lux
für die Straßenzulassung und auch noch einen eingebauten Tacho. Die Lampen für Vorne und Hinten wurden mit Batterien versorgt, so spart man sich das lästige Anbauen und Verkabeln der Lampen und des Dynamos, die dann kurz nach der nächsten Pfütze eh wegoxidieren.
Das Rad war neu, es wurde oft genutzt meist abends da Tagsüber der Beruf war. Nach den ersten 2 Wochen mussten die ersten neuen Batterien für die Halogenbeleuchtung her. Der Tacho hatte leider vom ersten Tag ein fehlerhaftes Display, nach einem Umtausch ging zwar das Display aber der Tacho trotzdem nicht. Nach weiteren wenigen Wochen war die erste etwas größere Tour über 50km geplant. Tagsüber hin, nachts zurück. Die Batterien fürs Halogenlicht waren wieder leer. 20km mussten in Stockfinsterer Nacht zurückgelegt werden. Zwischendurch Autos von vorne mit Fernlicht, so dass nicht mal mehr annähernd  bekannt war wo der Radweg sein könnte. Nach einer Landung mit dem Allerwertesten in einem dreckigen Schlammloch, stand der Entschluss fest: Etwas Vernünftiges muss her!!!    Keine Batterien, kein An und Abbauen bzw. vergessen der Lampen, Wasserfest, und vor allen Dingen hell und immer Einsatzbereit sollte es sein.
Der Entschluss war gefasst, die Idee wurde geboren und hier sind die Ergebnisse:

Schaltungsfunktion
Die Beleuchtung wurde für ein Liegerad erdacht kann aber natürlich auch für jedes andere Fahrrad eingesetzt werden. Bei einem normalen Fahrrad kann man im Dunkeln mit Beleuchtung ohne weiteres den Raum direkt vor dem Fahrrad einsehen und auf Schlaglöcher, Unebenheiten oder der Gleichen kontrollieren. Beim Liegerad ist das etwas schwieriger da hier die Füße und Pedalen im Blickfeld für die ersten 2-3m direkt vor dem Liegerad sind. Natürlich sollte man ein Schlagloch auch als Brillenträger noch in 4 und 5 Abstand erkennen können!!! Vorraussetzung dafür ist allerdings genug Licht.
Um genug Licht zu bekommen entschied ich mich für stromsparende LED’s.
Wer hin und wieder mal ein paar LED’s benötigt für den lohnt es sich in eigens für den Verkauf von LED’s vorgesehene Internet-Shops nachzuschauen. LED’s werden dort einerseits weit billiger als z.B. bei Conrad Elektronik angeboten und sind zudem noch günstig im Versand, da meist eine Briefsendung für die kleinen Dinger ausreicht. Auf <http://www.leds.de> wurde ich  fündig und erwarb dort weiße LED’s mit 14000mcd bei einem Strom von 20mA und einer Spannung von 3,2V. Für die Beleuchtung konnte ich in der geplanten Bauform 20 LED’s einsetzen.
LED’ benötigen eine geregelte Spannung bzw. eine Strombegrenzung damit die eine gute Leuchtstärke und Lebensdauer erreicht wird. Der von mir gewählte Dynamo ist wie die meisten auf eine Spannung von 6V bei 500mA ausgelegt. Es ist also ein Zwischenglied erforderlich, dass die Ausgangsspannung auch bei variabler Eingangsspannung auf konstanten 3.2V hält.
Festspannungsregler oder Zener-Dioden sind dafür allerdings nicht besonders gut geeignet da die 20 LED’s bereits einen Strom von 400mA benötigen und zusätzlich noch eine Rückleuchte benötigt wird. Festspannungsregler und Zener-Dioden sind im Prinzip variable Widerstände, so dass sie die Eingangsspannung von 6V auf 3,2V runtersetzen indem die restlichen 2,8V verheißt werden. Im Winter sorgt das sicher für ein angenehmes Klima in der Lampe!!!! Aber bei der Methode gehen eben von 3Watt die der Dynamo bereit stellt über 1.1W verloren, ein unbefriedigendes Ergebnis.

Bessere Ergebnis erreicht man mit einem Schaltregler. Dieser Wandelt die Eingangsspannung in eine hochfrequente Wechselspannung her, transformiert diese dann auf die eingestellte Spannung herunter und  wandelt diese dann zurück in eine Gleichspannung.  Das hört sich kompliziert an, erfordert aber lediglich wenige Bauteile mehr als bei einer Regelung durch einen Festspannungsregler. Die meiste „Arbeit erledigt ein einziger IC. Diese Methode hat außerdem den großen Vorteil, dass eine Eingangsspannung die von 6V auf 3V runter transformiert wird theoretisch den doppelten Strom erreicht. In der Praxis bedeutet das, dass mit dem eingesetzten Dynamo mit 6V und 500mA eine Ausgangsspannung von 3,2V und ca. 800mA!!! Zur Verfügung stehen.
Das erlaubt zusätzlich den Einsatz von Kondensatoren die während der normalen Fahrt genug Energie speichern um die Lampe für einige Zeit im Stillstand versorgen zu können. Für diesen Zweck werden in der Beleuchtung 2 in Reihe geschaltete GoldCaps eingesetzt die zusammen eine Spannungsfestigkeit von 4,6V und eine Kapazität von 11Farad erreichen.
Da es beim Stillstehen mehr ums „gesehen werden“ geht, werden 16 der 20 LED’s abgeschaltet was zu einer Nachleuchtzeit von einigen Minuten führt.
Ein kleinen Nachteil bringt die Nachlaufzeit mit sich: Da die Kondensatoren zu beginn einer „Reise“ nicht geladen sind, benötigen sie sehr viel Strom was zur folge hat das die ersten 5 Sekunden nur wenig für die LED’s übrig bleibt und diese somit wenig Licht erzeugen können. Fährt man an einem hellen Ort los stellt das meist kein Problem dar.

Schaltung Aufbau
Die folgende Grafik zeigt die Schaltung und die Bauteilliste. Ein paar Besonderheiten sollten bei der Wahl einiger Bauteile beachtet werden.
-Da die LED’s schon deutliche Leistungseinbußen erkennen lassen wenn ihnen 0,1V und mehr  
„geklaut“ werden, sollten bei den Dioden D1 und D3 Typen mit geringem Spannungsabfall zwischen 
0,3V und 0,4V verwendet werden.
-Bei der Diode D2 sollte eine Shottky Diode verwendet werden, da von ihrer schnelligkeit maßgeblich 
Die Funktion des Schaltreglers abhängt.
-Die Ausgangsspannung hängt von den verwendeten Bauteilen wie z.B. D2 und L1 ab, daher sollte auf 
den Poti der zur Justierung der Ausgangsspannung dient nicht verzichtet werden.
-Je nach verwendeten LED’s muss die Ausgangsspannung angepasst werden, bevor diese daran  -
betrieben werden.
-Der Transistor T1 sollte ebenfalls eine sehr geringen Widerstand aufweisen, bzw. eine  
Strombelastbarkeit ab 1.5A aufweisen, um den Spannungsabfall gering zu halten.
-Bevor die LED’s auf eine Platine gelötet werden, empfiehlt es sich etwas Spiegelfolie oder weißes 
Papier auf die Platine zu kleben um auch den nach hinten abgestrahlten Anteil des Lichtes brauchbar 
Zu machen.  





























Das Gehäuse
Die meisten Privatbasteleien müssen wahrscheinlich ohne Reflektoren auskommen, deshalb habe ich für das Gehäuse ein 30mm x 40mm Vierkantrohr aus eloxiertem Aluminium verwendet, was ich als Reststück von einem metallverarbeitendem Betrieb ergattern konnte. Am vorderen Ende ist dieses schräg abgesägt um etwas weniger Licht oben und mehr unten zu haben. Aluminium hat natürlich erstens die Eigenschaft, dass es nicht rostet und zweitens das es Licht hervorragend reflektiert (z.B. auch  Alufolie).  Die vordere Wand hinter der die LED’s angebracht sind ist aus transparentem Acrylglas und mit Solikon im Vierkantrohr eingeklebt. Die hintere Wand ist ebenfalls ein recht dickes Stück Kunststoff das festgeschraubt und zusätzlich mit etwas Silikon abgedichtet ist.
Ein weiteres Stück Kunststoff wird für die Halterung am Fahrrad ebenfalls ans Gehäuse geschraubt und abgedichtet damit Wasser nicht eindringen kann.
Ein paar Bilder mit der aufgebauten Platine und der fertigen Lampe gibt es auch. Darunter befinden sich auch Fotos die bei stockfinsterer Dunkelheit gemacht wurden und in etwa den Lichtkegel zeigen der von der Lampe zu erwarten ist. Da Fotos mit einer Digitalkamera gemacht sind und natürlich OHNE Blitz mussten die Fotos bei stehendem Fahrrad gemacht werden um Bewegungsunschärfe zu vermeiden. Der Lichtkegel erstreckt sich nicht nur auf den Bereich der auf dem Foto zu sehen ist, sondern hat auch ein relativ großen Randbereich in dem ebenfalls genug Licht geworfen wird um Konturen auch an den Seiten gut zu erkennen.
Auf den Fotos ist auch zu erkennen, dass man Straßenschilder bereit aus großer Entfernung sieht.
Die Lichtfarbe hängt von den verwendeten LED’s ab und ist in diesem Fall ein sehr neutrales Weiß. Wegen des Fehlenden Reflektors und der recht hohen Lichtstärke können entgegenkommende Radfahrer teilweise etwas geblendet werden. 
Auf dem Foto von der Rückseite der Lampe ist unter der Kabeleinführung ein Schalter zu sehen, dieser trennt die LED's von der Platine, da das Fahrrad beim Abstellen im Dunkeln nicht unnötig Aufmerksamkeit durch das Nachleuchten auf sich lenken soll. Die Beleuchtung kann so auch bei geladenen Nachleucht-Kondensatoren ausgeschaltet werden. 



LED Fahrradbeleuchtung
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