WA Solarc mit 10W

Die ersten Versuche von Martin Schröferl mit der 10W Solarc ergeben:

• Stromaufnahme Wandler: 1,123A@12,2V=13,69W. Leistungsaufnahme des Brenners: 9,98W, der Wandler hat also statt der 85% laut Datenblatt nur 73%. Das geht besser, Martin ist inzwischen auf 97% gekommen. Diese ca. 3W Ersparnis werden aber nicht billig sein. Der Aufwand ist u.A. wegen der hohen Spannungen in der Ausgangswicklungen für die Zündspannung enorm. Martin ist bei seinem Projekt schon ziemlich weit.

• Bei Verringerung der Eingangsspanung des Wandlers auf 8V zieht die Lampe nur noch 5W; die Farbtemperatur steigt von 7000K auf 9000K, die Lichtausbeute (ca. 3,5fach gegenüber 10W Halogen) ändert sich fast nicht. Eine zu starke Kühlung erhöht die Farbtemperatur. Bei niedrigen Leistungen muß der Brenner gut isoliert sein. Der nackte Brenner kann selbst bei 10W durch leichtes Anblasen ausgeblasen werden. Ein Anhauchen führt schon zu einer Verschiebung der Farbtemperatur.

• Zündspannung: $>$6kV, Startspannung etwa 350V, Aufheizspannung etwa 6V, Brennspannung 72V@10W und 65V@5W.

Erste Meßergebnisse einer eigenen Solarc (Brenner^3.49 M10P001, 6 Grad, Gehäuse MR11^3.50) am Originalwandler (B10N001, 12V) ergeben die in Bild3.31 wiedergebenen Zusammenhänge. Die Solarc ist für diese Messungen betriebswarm. Der Wandler ist hier in einem Profil-Kühlkörper (ähnlich Fischer SK05) mit ca. 2,7K/W eingebaut.

Bild 3.31: Erste Meßergebnisse Solarc

Die im Datenblatt angegebenen 13000cd können nicht gemessen werden. Dafür ist zumindest im gewählten Schnitt ^3.51 $2\varphi _{1/2}$ mit fast 9$^{\circ} \:$ auch bedeutend größer als die angegebenen 6$^{\circ}$. Aus den Datenblättern geht hervor, daß der MR11-Reflektor inkl. Frontscheibe gegenüber der ,,nackten `` Version im ,,Reagenzglas`` 10% des Lichtstromes schluckt. Weiterhin altert er auch, so fällt die Reagenzglasversion nach 1000h auf 80% und die MR11-Version auf 70% des Ausgangswertes ab.

Die Messung der Ausgangsleistung des Wandlers ist problematisch. Der Brenner wird über eine provisorische kurze Verdrahtung mit einem 0,1-Meßshunt in einer Leitung versehen. Mit zwei DMM können dann Spannung und Strom des Brenners gemessen werden. Die Lampe brennt beim Anklemmen des Massekontaktes des 10:1-Tastkopfes des geerdeten Tektronix-Oszilloskopes 2225 trotz galvanischer Trennung der Stromversorgung ein bißchen rötlicher. Es zeigt sich eine typische Kondensatorentladekurve von ca. 400V Spitze auf ca. 40V mit einer Periodenzeit von 12,5µs, entsprechend 80kHz. Sind hingegen lediglich die DMMs angeklemmt, so ist keine Beeinflussung wahrnehmbar. Wird das Oszi ungeerdet über einen Trenntrafo versorgt, so ergibt sich folgendes Bild (Versorgung der Solarc mit 12V): Brennerspannung 75V mit einer Brummspannung von $\pm$12,5V bei 75kHz. Brennerstrom -200...+400mA, geschätzter Effektivwert etwa 160mA bei 500kHz. Wohlgemerkt: Die Stromversorgung ist galvanisch von der Erde getrennt, es kommen also vorwiegend nur kapazitive Effekte infrage!

Die Abstrahlcharakteristik erfüllt bis auf die Zone 1 die Zulassungsbedingungen der TA 23. Die Blendwirkung in Zone 1 durch eine optimale Gestaltung von Reflektor/Streuscheibe zu verhindern wird aber, ebenso wie (10) § 67 StVZO, ein ziemlich hartnäckiges Problem sein. Bei einem probeweiser Einsatz auf einem dunklen Nebenweg fallen die gut funktionierenden zwei FL mit HS3-Lampen erstmal nicht auf, so sehr werden diese von der 10W Solarc überstrahlt. Wenn jetzt noch der Lichtanteil aus der Zone 1 sinnvoll genutzt werden könnte...Aufgrund der zu erwartenden hohen Leuchstärke/-dichte ist aber auch dann allerdings auf eine genaue Ausrichtung des Scheinwerfers zu achten, da sonst andere Verkehrsteilnehmer geblendet^3.52 werden dürften. Die ersten Feldversuche^3.53 ergeben auch bei regennasser Fahrbahn und Nieselregen auf der Brille eine hinreichend gute Ausleuchtung. Pfützen, in Anlehnung an Faules Spiel mit Roger Rabbit als schwarze Löcher bekannt, werden, wie echte schwarze Löcher, meist nicht direkt gesehen, sondern an dem Widersschein der Totalreflexion der Solarc in den dahinter befindlichen Bäumen:-)

Es wird Zeit für eine gescheite Optik:

• Normale Fahrradscheinwerfer (Nova oder FL) sind für diese thermische Belastung nicht geeignet. Man könnte sie zwar kühlen, allerdings wird dann zumindest die Farbtemperatur des Brenners höher, wenn nicht gar der Halogenprozeß unterbrochen wird. Von den Problemen des Bauraumes mal ganz abgesehen.

• Nebelfrontleuchten von Autos wären von der Ausleuchtung passabel. Es sind Halogenlampen mit 55W eingebaut, die thermische Belastung sollte also locker ausreichen, allerdings wird durch eine Blende aber erstmal pauschal ca. 50% des Lichtstromes ausgeblendet. Dafür braucht man nicht so einen Aufstand, um dann erst mal die Hälfte des Lichtstromes nach /dev/null zu schieben.

Noch ein Nachtrag: Die 10W Solarc wird anscheinend zunehmend in Zeltstangenbeleuchtungen verbaut (www.lupine.de, www.nova-factory.com ...). Auch sind Höhlenforscher in diesem Bereich aktiv, auch wenn diese eher Fans von LEDs sind, da LEDs eine besseres Verhalten im Bereich niedriger Leistungen haben. Besonders wenn die Akkus/Batterien alle werden sind weiße LEDs von Vorteil (vgl. Bilder 3.40 und 3.37)

Anfang 2002 gibt es einen anhaltenden Entwicklungsschub. Martin legt vernünftigten Parabolreflektor aus und stellt sowohl in GFK sowie CFK Protoypen her. Auch eine Tiefziehform und eine Kleinserie tiefgezogener Reflektoren wird hergestellt.

Anfang Mai hat der Autor dann seinen MR11-Reflektor zum Einsiedlerkrebs gemacht:=) Das 270g schwere, WTC-Sichere^3.54 Alugehäuse (siehe [OeSc02] bzw.
http://www.fa-technik.adfc.de/Komponenten/Scheinerfer) hat ausgedient. Ersatz wird ein Eigenbau mit feinfühliger Leuchtweiteneinstellung (Bilder irgendwo auf www.enhydralutris.de > HPV-Bilder > Olaf Schultz > Elektronik > gefunden).

Zwei Trennscheiben auf der Proxxon haben den Reflektor dicht am Kunststoffsockel eingekerbt, ein Schraubendreher hat das Teil zerbrochen. Anstatt Proxxon und Hebel tut es angeblich auch ein kleiner Gasbrenner. Mit einem kleinen Frässtift wird dann der Rest der Dichtmasse rausgefräst und der restliche Glassockel entfernt. Ein Inlay aus Aluminium wird gedreht und mit Silikon eingeklebt. Alles bitte schön vorsichtig, Brenner sind teuer!

Wenn man mit dem ausgebauten Brenner rumspielt wird auch die Namenswahl Solarc klar: Den Lichtbogen kann man am besten mit den Sonnenfinsternisbrillen bzw. ähnlich stark dämpfenden Filterfolien beobachten, für alles andere, auch Schweißschirme, ist die Leuchtdichte zu hoch um noch Einzelheiten zu erkennen. So kann man endlich auch am (regnerischen) Tag Staub im Wohnzimmer im Lichtkegel des neuen Parabolreflektors beobachten.

Erste Messungen mit dem vierten? Prototypen der Streuscheiben ergeben bis auf Zone1 zulassungsfähige Werte (vgl. Bild 3.32).

Bild 3.32: Beleuchtungsstärke Erste Messungen Solarc/Parabol/Streuscheibe4 (lx in 10m Entfernung)

Auffällig ist eine äußerst gelungene, homogene Ausleuchtung ohne Strukturen. Für eine manuelle Herstellung von Linsen, Negativ etc. ein durchaus gutes Ergebnis. Macht Lust auf mehr. Die Abstrahlung erfolgt durch eine helle, aber nicht störend grelle Fläche. Die Streuscheibe strahlt homogen gleichmäßig.

Nach einigen Betriebsstunden erreicht der inzwischen verglaste (außen milchige) Brenner in der großen UK folgende Daten (vgl. Tabelle 3.20) an neuer Elektronik von Martin Schröferl.

Tabelle 3.20: Lichtstrom [lm] gealterer 10W-Solarc bei 12V/1,088A (Eingang Elektronik) ( $C_{\mbox{\footnotesize K}}$=0,176)

Randbedingung	Rand (Min.-Durchschnitt-Max.)	Mitte
Vergleich in MR11 (s. o.)	398
Mit Streuscheibe im Parabol	405-422-458
Ohne Streuscheibe im Parabol	422-458-564
nackt (liegend)	524
nackt (hängend)	564	534

Das Luxmeter ist frisch kalibriert, die UK1 seit den letzten Messungen wenig benutzt. Die Streuscheibe ist nicht laborsauber. Die Werte stimmen relativ gut mit den Katalogdaten und dem Betriebsverhalten der Solarc und den Meßerfahrungen mit der UK überein.

Kurz vor diesen Messungen ist mir das erste, originale Vorschaltgerät ausgefallen. Es fuhr bei dem Betrieb am Labornetzgerät bei 12V nach einem Ausschalten nicht mehr hoch, bzw. der Wandler zog bei Strombegrenzung auf 2A die Spannung auf 3V runter. Der Brenner ist aber heil. Bedingt durch den Verguß mit sehr gut ausgehärteten Epoxidharz ist der Wandler bei solchen Schäden Totalschaden. Ich habe mir den ,,Spaß`` erlaubt, ihn ansatzweise mit der Proxxon freizulegen: Bis zu den Elkos, Spulen und der Funkenstrecke kommt man relativ einfach und schnell, danach wird's gefährlich für die Bauelemente. Und die Elkobeschriftung bleibt am Harz hängen...Viel Staub für wenig Erkenntnis. Diese Ausfälle nach einer bestimmten Zahl von Hochheizvorgängen der originalen Elektronik scheint normal zu sein. Die Wärmeausdehung der Elektronik ist ungleich der der harten Vergußmasse, so kann es mit der Zeit nur Problem geben! Das wird bei den meisten im Handel befindlichen Zeltstangen-Solarc1 auftreten, da diese meist die WA-Elektronik verwenden. Lupine verwendet in der Edison anscheinend eine andere, in Deutschland entwickelte, Elektronik.