ForoLinternas - Foro sobre linternas y tecnología LED

Hola, estoy buscando LEDs para convertir linternas incandescentes en LED, pero buscando la mejor relación posible entre eficiencia e iluminación, teniendo en cuenta que no dispondré de buenas características de disipación por lo que prefiero hacer los cálculos en condiciones poco favorables, suponiendo que el LED llegue a los 70-80ºC. De todas formas he visto que muchas linternas actuales de supuesta calidad, la estrella de aluminio que soporta el LED está sobre una base hueca, de tal forma que solo apoyan los bordes de la estrella, esto implica una tremenda pérdida de disipación, con lo que también una gran cantidad de luz que puede emitir el LED aparte de acortar su vida útil. Supongo que harán esto ya que estas linternas suelen ir con baterías de Litio y si pusieran un pequeño bloque macizo de aluminio o cobre, la linterna se calentaría demasiado y muy rápido, claro que podrían bajar la corriente compensando las pérdidas por temperatura (seguro que con una buena disipación se puede bajar 20ºC la temperatura del LED) y con esto conseguir mayor eficiencia con la misma cantidad de luz, pero bueno, parece que lo que prima es ver que un XM-L está a 2.5A aunque esto sea contraproducente para la eficiencia y durabilidad del LED.

El objetivo será conseguir un consumo total aproximado de 1W con una salida aproximada de 140 lumens.

Después de buscar bastante he visto que tanto el XM-L T6 como el U2 son de los más eficientes en CREE para tensiones alrededor de los 3.5v.
Por ahora el más eficiente que he visto es el CREE XM-L U2 con 136,8 LM @ 350mA/75ºC, seguido del XM-L T6 con 127,7 LM @350mA/75ºC, lo cual no esta nada mal. Las linternas irán alimentadas con 2 pilas AA o 3 AAA (o baterías NiMH). Como driver he encontrado este en DX que creo que es ideal para la aplicación que quiero:

http://www.dealextreme.com/p/1-5v-4-2v- ... -6mm-25505

Cambiando la R150 se puede variar la corriente a lo que me interese, también parece que se puede mejorar la salida (estabilidad para evitar parpadeos, ruidos y demás) poniendo un pequeño condensador, pero bueno, estas son modificaciones menores que ya haría probando diferentes configuraciones para ver la que mejor va.
Me gustaría que la luz fuese blanco neutro o cálido, por lo que el T6 no cuadra mucho, tendría que ser el T5, salvo el T6 5000K que entraría dentro del neutro. Sin embargo del U2 no encuentro referencias ni tablas cromáticas. He encontrado este pdf de Cree donde aparece el U2 pero no salen referencias del U2 ni región cromática:
http://www.cree.com/products/pdf/XLampXM_B&L.pdf

Por otro lado he encontrado este Nichia que da 134,4 LM@350mA/75ºC (aprox, lo he tenido que mirar en las gráficas del PDF):

http://www.nichia.com/specification/en/ ... 219A-E.pdf

Más eficiente que el CREE XM-L T5 y T6, y solo un poco menos que el U2, por otro lado, observando la curva de respuesta a la temperatura, parece que el Nichia se mantiene mejor con el incremento de temperatura por lo que es un punto a su favor. En Luxeon he encontrado el DS61 que aunque es muy poco aclaratorio al menos parece que tienen algún LED que también ronda los 130LM @350mA/75ºC, pero es que en la tabla de esta página de Luxeon: http://www.philipslumileds.com/products ... ebel-white aparece un flujo típico de 230 LM @350mA/25ºC, con un mínimo de 200LM @350mA, que observando la gráfica de pérdidas por temperatura, se quedaría en unos 180LM como poco, con lo que si eso es cierto (no lo he visto claro en el datasheet), por ahora el más eficiente con diferencia para esta aplicación sería el Luxeon Rebel con alrededor de 180~200 Lumen @ 350mA/75ºC. De todas formas creo que lo que está equivocado es la tabla de la web y que en vez de 350mA se refiere a las medidas a 700mA (ya que es lo que pone en el pdf para el modelo LXML-PWN2)

Resumen (por ahora) @ 350mA/75ºC:
Luxeon LXML-PWN2 ----> 180 LM (¿?.. yo creo que será lo que pone en el PDF, que serán unos 117 LM)
CREE XM-L U2 ----------> 136,8 LM
Nichia NVSW219AT ----> 134,4 LM
CREE XM-L T6 ----------> 127,7 LM
CREE XM-L T5 ----------> 118,6 LM

Me falta también valorar la disponibilidad y precio de los diferentes LED, en lo que agradecería cualquier ayuda que podáis aportar, así como cualquier otra alternativa de LEDs ya que parece que casi solo existe CREE y hay unas cuantas marcas por el mundo que hacen LEDs bastante interesantes.
Os puedo comentar, que recientemente he hecho una prueba que me ha sorprendido y es que tengo un LED Luxeon de 3W bastante antiguo, no recuerdo cuando lo compré, tal vez en el 2004, pero no estoy nada seguro, el código es LXHLMW1C. Lo probé con tres baterías recargables AA con un reflector de plástico (ambos los compré en http://www.dotlight.de/) igual que este: http://es.farnell.com/fraen/fhs-hmb1-ll ... dp/4894418. Pues la luz que da es impresionante, sorprendentemente ilumina más que la Xeno Tiger E03 v3 que lleva un XM-L T5 (aunque con un tinte ligeramente más azulado) , claro que no he medido la corriente que circula por el Luxeon, no obstante lo probé sin ningún disipador y se calentó pero poco, lo podía sujetar con la mano sin ningún problema.
Bueno, pues seguiré investigando y si tenéis sugerencias, comentarios, consejos.. etc serán bien recibidos y agradecidos.

Saludos.

Deberías considerar que al no estar refrigerados adecuadamente, esos 140 lumens (medidos bien disipados en laboratorio) bajarán bastante.

MDLSoft escribió:parece que lo que prima es ver que un XM-L está a 2.5A aunque esto sea contraproducente para la eficiencia y durabilidad del LED.

Correcto.

Hombre, hay que valorar que con una vida media de 90-100.000 horas (si echas cuentas verás que son como 11 años encendido), la vida útil del led
no es algo que sea excesivamente preocupante en una linterna, ya que ni tus biznietos llegarán ahí, ni aunque se reduzca a la mitad por maltrato.
(Hablo de una disipación relativamente deficiente, no de la ausencia total de ella)

Si al final vas a conseguir una linterna de 1W que alumbre 90 lumens y necesitas para ello invertir en led y driver, te sale más rentable comprar
de las chinas más baratas y olvidar las antiguas. Si es por motivos sentimentales, lo entiendo, la cosa cambia, pero valora también que los
reflectores válidos para una bombilla, no tienen porqué serlos con un led (Ejemplo).

XRAYBoY escribió:Deberías considerar que al no estar refrigerados adecuadamente, esos 140 lumens (medidos bien disipados en laboratorio) bajarán bastante.

Ya había contado con eso, por eso he puesto los valores contando con una temperatura Tsp de 75ºC, ahora bien, lo que no se si eso será una aproximación real o me he quedado corto, pero suponiendo que consiga mantener la Tsp en 75ºC se quedarían en esos cerca de 140 lumen. Debería aplicar la formula:

TJ = TSP + ( [Rth j-sp] x [VF] x [IF]

pero claro, también tendría que tener el LED que vaya a usar, ponerlo en las condiciones de funcionamiento y medir directamente TSP para poder completar la fórmula.

XRAYBoY escribió:Hombre, hay que valorar que con una vida media de 90-100.000 horas (si echas cuentas verás que son como 11 años encendido), la vida útil del led
no es algo que sea excesivamente preocupante en una linterna, ya que ni tus biznietos llegarán ahí, ni aunque se reduzca a la mitad por maltrato.
(Hablo de una disipación relativamente deficiente, no de la ausencia total de ella)

Pues por lo que he visto los led XLamp de Cree que tienen esa vida tan larga son los XR-E y algunos similares, pero en el datasheet del XM-L pone que tiene un tiempo de vida de 35.000~25.000hr y solo manteniendo alrededor del 91% de la luminosidad inicial las primeras 6.000 horas, todo esto según CREE sin pasar el LED de 2A y con una temperatura no superior a 85ºC, curiosamente el XR-E baja antes de luminosidad llegando al 95% en tan "solo" las 2.000 primeras horas @85ºC (prácticamente todas las temperaturas son del Tsp), pero claro todas las pruebas de CREE son con buenos disipadores (para mantener la TSP en 85ºC máximo) y una temperatura ambiente de 25ºC, en una linterna relativamente potente, la temperatura ambiente será de unos 50ºC a los pocos minutos (el interior está cerrado y es estanco) por lo que la única disipación es a través de la estrella (si la tiene) y del cuerpo de la linterna, por lo que es muy importante el contacto entre la estrella y el cuerpo de la linterna.
En casos como este:



Estoy convencido que aquí el LED sufre mucho, no me extrañaría nada que el TSP alcanzase los 150ºC, y más si se le cambia o modifica el driver para meterle los 3A al XM-L (de ahí que cambie el color del LED, como se especifica en el datasheet, tirando a azulado y verdoso), en estas condiciones, parece que un XM-L duraría unas 6.500~7.000 horas, pero bajando del 90% de su luminosidad total casi desde las primeras horas de uso. (todo esto haciendo una estimación basada en los datos de la documentación de CREE).
No me extrañaría que iluminase más y con mejor color una Trustfire X9 que tuviese incrustado en el hueco bajo la estrella un bloque macizo de cobre, sin ser demasiado grande tampoco y que en modo alto no pasara de 1.5A a esa que seguro medio "fríe" el LED cada vez que está en modo alto más de 5 minutos.

No obstante supongo que en la mayoría de los casos no se usa más que el modo medio como mucho de forma habitual y solo puntualmente y por cortos periodos de tiempo el modo alto, con lo que al final, tampoco se aprecia demasiado el maltrato al LED. Parece que la mayoría de las linternas chinas esto es una constante, son muy "explosivas" pero sin preocuparse de la eficiencia ni cuidado del LED, algo que en marcas como Fenix no ocurre (por lo que he visto no solo están mejor disipadas sino que además suelen tener una corriente bastante limitada).

De todas formas, estas "divagaciones" y "análisis" son más porque me parece interesante y entretenido, ya que tampoco son el objeto del invento

XRAYBoY escribió:Si al final vas a conseguir una linterna de 1W que alumbre 90 lumens y necesitas para ello invertir en led y driver, te sale más rentable comprar
de las chinas más baratas y olvidar las antiguas. Si es por motivos sentimentales, lo entiendo, la cosa cambia, pero valora también que los
reflectores válidos para una bombilla, no tienen porqué serlos con un led (Ejemplo).

Si, eso es cierto que por rentable, sale más rentable comprar una, en mi caso no se trata de nostalgia sino de hacer inventos y experimentos , me gusta eso de hacer mis propias creaciones, me pasa mucho con los "inventos" que hago con microcontroladores, ya casi todo está inventado y me saldría más barato comprarlo en ebay o en alguna tienda de estas chinas... pero entonces no lo habría hecho yo, ni diseñado, ni programado ni montado... y eso.. ¡me gusta!

Lo del reflector también lo había tenido en cuenta, por eso había pensado poner estos que tengo:


En la Energizer x2AA que tengo le queda relativamente bien, había pensado meter un disipador de chipset mecanizado con la forma de la linterna para que se ajuste, quitar el reflector original pero sí dejar la tapa y cristal original (tendría que recortar las patas del reflector nuevo y hacer unos cuantos apaños... con el epoxy se hacen maravillas ;)
También tengo una Energizer con 4 "D" muy similar a la tuya y había pensado también convertirla en LED, pero también suponía que debería cambiarle el reflector, ponerle algo así:




o un drop-in grandecito como este, o más grande si lo encuentro:



también había pensado en los que son multi LED, claro que no creo que sea necesario tanto, o como mucho un triple XM-L poco exprimidos, pero claro, como toda la carcasa es de plástico me resulta más dificil encontrar la buena forma de disipación, desde luego había pensado recortar la base del reflector original para acoplar sobre este el nuevo reflector y vaciar el soporte de la bombilla original (Dremel power!) y poner un disipador de CPU de pc (o pequeño o recortándolo), de tal forma que quede a ras del plástico de la carcasa, recortando la carcasa de plástico para que asome el aluminio por ahí, pero que quede a ras y sellar los bordes con epoxy (y así depaso tapar un poco la chapuza del corte , pero vamos, esto ya me parece mucho curro..

En el invento que hiciste tu, que por cierto, está muy bien lo de la integración del LED en el casquillo de la bombilla aunque es cierto que tiene extremadamente poca disipación, le veo un fallo en los valores.

Según el datasheet del SSC P4 (S42180: http://www.seoulsemicon.com/en/product/ ... rLEDp4.asp) el VF @350mA son 3.25V con un VF máximo de 4V (a esa tensión supera 1A y está fuera de los margenes normales de funcionamiento), y más con tan poca disipación.

Suponemos que al tener 4 pilas tipo D a 1,5V cada una, la tensión final de alimentación (Va) son 6V, la VF son 3.25 y la corriente son 350mA:

Aplicando la ley de ohm: I= V/R

Si despejamos R: R= V/I

La tensión que cae en la R es Va-Vf: 6-3.25= 2.75v

Por lo que sustituyendo en la formula de antes para calcular la resistencia R=V/I: R= 2.75v / 0,35A= 7.85 ohm, como no es un valor muy común (norma E24), podemos poner mejor dos resistencias en paralelo de 16ohm, el resultado final es como poner una única resistencia de 8ohm que es el valor más aproximado que podemos conseguir, además cada resistencia podrá ser de la mitad de la potencia que tendríamos que poner con una resistencia. Para calcular la potencia:

P= V*I

Sustituyendo P= 2.75*0.35= 0.96W, lo cual es una "barbaridad", tenemos casi 1W disipándose en forma de calor en vez de luz, esa energía daría para meterle otro LED de 1W ;)
Las resistencias tendrían que ser de 16ohm 1W, ya que 0,5W está cerca del límite de lo que tendría que soportar cada una, y es recomendable que la resistencia supere al menos en 1/3 la potencia nominal que va a tener que soportar, por lo que como no hay valores intermedios de potencia como 0,75W, pues habría que tirar a resistencias de 1W para que no se achicharren ni se calienten demasiado.

Como alternativa a esto, se me ocurre poner un driver de los de DX, por unos 3.5€ te resuelven el tener que poner la resistencia mejorando muchísimo la eficiencia. Por otro lado, si va a ser una linterna con un solo modo, hay otra alternativa interesante y económica, bueno, hay varias, una es usar un microcontrolador PIC 10F200, micro de ultra bajo consumo y alta eficiencia: http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 91085A.pdf, aunque esto es para tener como hobby también los microcontroladores, sino obviamente no merece la pena calentarse tanto la cabeza, otra sería con un muy sencillo circuito basado en un sencillo temporizador basado en un 555 (http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM555.pdf) como se puede ver aquí: http://www.dprg.org/tutorials/2005-11a/index.html este circuito si que es muy sencillo y apto para cualquier aficionado a la electrónica, poniendo un filtro a la salida, se puede estabilizar para no tener el más mínimo asomo de parpadeo en el LED dejando una tensión casi puramente continua.
Como última opción en plan hobby electrónica y la más sencilla de todas, es poner un único AMC7135 que suministrará los 350mA requeridos con una relativamente elevada eficiencia. (también valoro estas opciones para mi pequeño "mounstruo" xD).

Por cierto, que la resistencia que pones en tu invento es de 1/4W (0,25w) cuando en el cálculo debería ser mayor o igual a 0,6W, vamos que debería haber sido de 1W como poco... ¿no olía a quemado?

Pues a ver si me pongo yo con los experimentos (tengo poco tiempo, pero me gusta mucho) y voy haciendo alguna foto y pongo resultados de los experimentos

Saludos.

Buff...que tocho! Me espero a que salga en DVD.

No, es broma. Encantado de leer a alguien que se enrolle y escriba con conocimiento.
Como pongo a menudo, yo de electricidad y electrónica sé lo mismo que del comportamiento sexual del berberecho salvaje.
Está bien saber esos datos de los XML y la inexactitud de los valores del invento que intenté con la linterna y la bombilla.
Desgraciadamente el patern de luz que daba con ese reflector no invita a repetir el experimento, ni aún con los valores correctos.

Aun así, en lo referente a los leds mal disipados y sobrealimentados en las linternas chinas, habrá quien no le importe demasiado
cambiar de led de vez en cuando por exprimirlos más de la cuenta (como asumíamos el burntime en las bombillas).
Al ritmo que van los leds, yo he cambiado muchos sin darles tiempo a quemarse, si ya han salido otros que superan con mucho al anterior.

A mí tampoco me da tiempo a que se degraden demasiado, a muchas de ellas les he cambiado el led con poca vejez.

Creo que salvo que las maltratemos en exceso por darles mucha caña duran bastante. Yo al menos tampoco les doy un trote diario, como casi las uso solo para pescar menor la que tengo de EDC, pues tienen pocas horas de uso.