LED-Scheinwerfer in "Touchdown"-Bauweise

Stand: 08/2007
Die originalen Ideen zu dieser Bauweise habe ich von Olaf Schultz und Wolfgang Bergter über Olaf Schultz Website www.enhydralutris.de bezogen,
genauer siehe unter: http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/LEDWerfer0402/index.html
Grundgedanke: wenn es bereits "fahrradgerechte" Reflektoren gibt (Großserienprodukte nach StVZO) kann man diese ja auch direkt für LED-Scheinwerfer verwenden.
Allerdings kann man dies nicht unverändert tun. Prinzipiell ist es denkbar, anstelle der Halogenbirne eine LED in den Reflektor zu setzen.
Dabei müßte man allerdings die LED mitten in den Reflektor hineinsetzen, was nur mit entsprechend kleinen LED's klappt und entsprechende Kühlprobleme mit sich bringt.
Ebenso müßte es eine Side-Emitting-Type sein, da die Reflektoren hauptsächlich auf Licht ausgelegt sind, daß zunächst auf den Reflektor trifft und dann von der Streuscheibe sinnvoll "geformt" wird.
Viel sinnvoller ist es, die Halogen-Reflektoren zu halbieren und eine Lambert-Type seitlich in den halben Reflektor hineinleuchten zu lassen. Damit läßt sich auch das Kühlproblem hervorragend in den Griff kriegen.
Außerdem spart man Platz und Gewicht....

Prinzipiell kann man die Reflektoren horizontal oder senkrecht zerteilen. Bei senkrechter Teilung erhält man zwei Hälften mit gleichem "Strahlbild", bei horizontaler Zerteilung nicht unbedingt, da manche Streuscheiben auf der oberen Hälfte (z. B. Bisy) stärker horizontal fokussieren als die untere Hälfte.

Als für mich einfachste Bauweise hat es sich erwiesen, ein 45*45 mm Alu-Vierkant (B&M) oder ein 40*80 Alu-Vierkant für die größeren Reflektoren in zwei Hälften zu zerteilen und darauf die Reflektorhälften zu kleben. Da braucht man auch nur eine Säge...

Justierung:

Während die Justierung des LED-Trägerblechs im Langloch kein Problem ist, man probiert freihand bis die Sache paßt und klebt dann fest, ist es mit der Höhe etwas komplizierter, man muß zunächst ausprobieren, wie tief die Leuchtfläche der LED im Reflektor sitzen muss. Dabei habe ich eine Gesetzmäßigkeit festgestellt:
eigentlich muß die Leuchtfläche immer ungefähr eine Ebene mit der Schnittfläche des Reflektors bilden. Das ist erstaunlich, da beim Zersägen und glattschleifen der Schnittkanten etwa 1,5 mm Material verlorengehen. Das bedeutet, daß die LED-Leuchtfläche etwa 0,7- 1mm tief im Reflektor sitzen muss. Warum? Eigentlich wäre zu erwarten gewesen, daß sie genau auf der Mittelebene des Reflektors liegen muß.
Meine Erklärung dazu:
Ein "punktförmiges" Leuchtmittel müßte genau in der Mittelebene des Reflektors (Brennpunkt des Paraboloids) sitzen. Da die LED aber eine ca. 1*1 mm große annähernd quadratische Leuchtfläche ist, sitzt sie besser auf einer Ebene, in der die vom gedachten Mittelpunkt kommenden Strahlen bereits um etwa 1mm divergieren, das deckt sich dann am ehesten mit den Ausmaßen der LED-Leuchtfläche, eben die 0,7 bis 1 mm von der Mittelebene entfernt.

Union 70 mm

Mein erster Versuch war ein alter Standard-Union-Scheinwerfer. Dieser ist wegen des Nirosta-Blech-Gehäuses aber nur äußerst zeitaufwändig zu zersägen.

Hier sieht man, wie die beiden Alu-U-Profile wieder verbunden werden: Man setzt sie seitlich versetzt
um die Dicke des Blechs (2mm) wieder zusammen. Wenn man das ganz ästhetisch haben will, pappt
man die Reflektorhälften auch seitlich versetzt auf die Bleche,
dann ist es nach dem Zusammenbau wieder ein schönes Oval.

Der Union von der Seite mit den beiden M4-Schrauben. Unten ist die Befestigung
für den Scheinwerferhalter zu sehen, unter dem Schrumpfschlauch verbergen sich
4 Schottky-Dioden als Gleichrichter. So kann der Scheinwerfer direkt an einen
Dynamo geschlossen werden. Er benötigt knapp 7 Volt. Zwingend notwendig ist
es, die Fassungshälften für die Halogenbirnen zu verschließen, da man sonst selbst
vom Licht, daß hinten rauskommt geblendet wird.

B & M Lumotec

Der eigentliche Reflektor des Lumotec ist sehr klein, so mißt er nur ca. 42 mm im Durchmesser. Außen herum ist ein Reflektorring ("Annanasscheibe") angegossen, den man natürlich auch "entfernen" kann.
Innenleben des B&M

Diese Idee hatte auch Rainer Mai und so kam es, daß ich 2 Seoul P4 gegen 2 abgedrehte Lumotecs mit ihm tauschte. Natürlich ist so was praktisch, wenn man viel Licht mit wenig Gewicht und Platz erzeugen will

die benötigten Einzelteile für einen Touchdown, die beiden Reflektorhälften, die Grundbleche mit den Langlöchern, die Basisbleche für die LED's und noch ein 1mm Zwischenblech für den Höhenausgleich. Die Seoul P4-Leuchtfläche sitzt 2,5 mm hoch über Grundfläche, die Grundbleche sind 1,5 mm dick, fehlt noch der eine mm....	So kommt die LED später im Reflektor zu liegen. Man sieht, dass wenig Platz fuer die Anschlüsse bleibt. Vorsicht bei der Seoul P4: die Grundfläche ist nicht elektrisch isoliert gegen den Minus-Pol der LED. Das muß man irgendwo bei den Kühlblechen erledigen. wenn man etwas dicker aufgetragenen 2K-Kleber verwendet, isoliert das und kühlt trotzdem.
Hier sieht man in etwa, wie tief die LED in den Reflektor hineinragt: die Leuchtfläche ist etwa auf gleicher Höhe mit der Reflektorschnittfläche. Die ist aber schon etwa 0,7-1mm von der Mittelebene entfernt (Materialverlust beim Sägen)	die beiden fertigen Touchdown-Halben
ein fertiger Touchdown. Man beachte die Anschlußkabel durch die ehemalige Halogenfassung	die fertige Leuchteinheit, Breite 90 mm, 150g schwer. Die Abstände zwischen den Kühlblechen sind mal wieder zu knapp geraten, geht aber trotzdem. Die beiden Touchdowns sind horizontal schwenkbar, umd schön breit "schielen" zu können. Hier kann man an 4 Seoul P4-LEDs maximal 15 Watt elektrisch an 1 A verbraten, was zu etwa 960 lm (!) Lichtstrom führen sollte. Am Dynamo sollten immer noch über 400 lm rauskommen.
Das originale Leuchtbild des B&M Lumotec mit Halogenbirne. Gut ist die sehr helle Zone am oberen Rand zu erkennen	Leuchtbild nach dem Umbau mit 2 Seoul P4 als Touchdown. Sehr verwaschenes Leuchtbild. Kein Wunder, ist doch die 1,1*1,2 mm Leuchtfläche der LEDs bei weiten nicht mehr als punktförmig gegenüber dem kleinen 40 mm Reflektor zu betrachten. Größe ist eben bei Reflektoren auch durch nichts zu ersetzen. Beim Gesetzgeber geht der Touchdown natürlich nicht mehr durch, in der Praxis erfreut einem das verwaschene Leuchtbild schon sehr, ist das Gesichtsfeld damit doch deutlich geweitet gegenüber Originalscheinwerfern. Allerdings ist die Blendwirkung schon beachtlich (d. h. schon auf KFZ-Abblendlicht-Niveau).

Bisy FL

Hanno Hirsch hatte mir bei einem Besuch freundlicherweise einen Bisy FL-Reflektor geschenkt (Danke, Hanno). Dieser Reflektor wird allgemein sehr gelobt, da er ein sehr gut berechnetes Leuchtbild hat.
Er wird auch von Schmidt Maschinenbau für den E6-Scheinwerfer verwendet.
Ich hab ihn für 2 Seoul P4 senkrecht geteilt. Günther Schwarz teilt sie lieber horizontal und verwendet nur die obere Hälfte, fokussiert besser....

Die Teile des Bisy FL-Touchdown, zwei zersägte und aufgeklebte Hälften, die Kühlbleche mit den Seoul P4-Emittern, Kabel wird nach hinten zur ehemaligen Halogenfassung durchgezogen. Die LED wird durch ein 20*10 mm Langloch in den Reflektor eingebracht. Justage geschieht freihand gegen die Decke leuchtend. Wenn das Optimum gefunden ist, festhalten, mit Marker die Lage des Blechs anzeichnen, später verkleben.

der fertige Touchdown. Wichtig ist, daß der Spalt zwischen den beiden LED-Trägerblechen noch breit genug (mind. 1mm) für den kühlenden Luftstrom ist.

Leuchtbild des Bisy mit Standard-Halogen

Der Bisy FL-Reflektor im Originalzustand mit 2,4 Watt Halogenbirne an 500 mA, 6-7Volt.
Man kann die Zone oben mit hoher Leuchtdichte sehr gut erkennen

Derselbe Bisy FL-Reflektor als Touchdown mit 2 Seoul P4. Man sieht, daß das Leuchtbild deutlich verwaschener ist, da die LEDs größere Leuchtflächen haben (1,1*1mm)
Das Bild ist allerdings mit 100 mA und ca. 0,6 Watt bei ansonsten gleicher Blende/Belichtung gemacht worden, adieu Halogen...

Fazit von dem ganzen:

Mit einiger Übung hält sich der Bauaufwand in Grenzen. Im Grunde ist das als Fernscheinwerfer interessant, dann sollte es aber der Bisy FL-Reflektor sein, da hier hohe Leuchtdichte rauskommt. Der braucht zwar mehr Platz, hat aber das bessere Leuchtbild.
Ich werde einen B&M noch mal mit der etwas kleineren Luxeon Rebel testen, vielleicht verwäscht dann das Leuchtbild nicht ganz so stark.
Der B&M und der Union taugen eher als breit streuendes Nahlicht. Da sollte man sie fairerweise einige Grad Richtung Boden neigen