bumm IQ fly

Der IQ fly (~~~K527, ~~~K537, ~~~K565) ist seit Herbst 2007 auf dem Markt. Es gibt unterschiedliche Ausstattungen (Standlicht, Sensor, Schalter, Akku etc.). Eingesetzt wird anfänglich eine Cree XR7090-WT-U1^3.1283.129 einem Offset-Spiegel.^3.130 Ein Spiegel mit vier Segmenten und relativ großer Brennweite erzeugt eine breite und gleichmäßige Fahrbahnausleuchtung. Die Bauform ist allerdings wieder eine weitere Re-Inkarnation der Thermoskanne.

Ein Schnitt durch den Reflektor (Bild 3.86) mit eingezeichneter Cree läßt als minimale Einsammelwinkel nach vorne 45$^{\circ} \:$, nach hinten 63$^{\circ} \:$und zur Seite 60,37$^{\circ} \:$errechnen. Die Brennweite scheint bei ca. 9,8mm zu liegen. Aus Bild 3.36 läßt sich dann abschätzen, daß vom Reflektor mindestens 70-80% des Lichtstromes der LED eingesammelt werden. Als Vergleich (s. S. 3.126) sammeln typische HS3-Scheinwerfer ca. 75% des Lichtstromes ein.

Bild 3.86: Schnitt durch den IQ-Reflektor

Ende 2007/Anfang 2008 tauchen dann die ersten IQ-flys mit Luxeon Rebel (LXML-PW1C-) noch mit altem, für Cree gerechneten, Spiegel auf. Ein solcher wurde auch vermessen^3.131. Eigentlich ist für die Rebel ein anderer Spiegel sinnvoll. Die Rebel hat als Lambertstrahler einen größeren Abstrahlungswinkel als die Cree XR-E, was wohl mittelfristig zu einem andere Reflektor führen dürfte.

Bei der Rebel sammelt der Reflektor ca. 75% des Lichtstromes der LED ein, bei der Cree XR-E ca. 90%.

Zur Gehäusemechanik etc. siehe Seite .

Die Spule im Schaltwandler hat 0,2 Gleichstromwiderstand. Eine Reduzierung auf 0,1 würde einen ca. 5% besseren Wirkungsgrad bringen.

Die LED, eine Cree XR7090-WT-U1, ist auf einer mehrfach durchkontaktierten Platine aufgelötet. Auf diese ist ein großes, mehrfach gekantetes Alublech (3,4g, 0,9mm dick) mit einer Feder angedrückt. Das Alublech füllt beim IQ-Fly das gesamte Gehäuse und ist von unten durch die Öffnung zu sehen. So sollte es etwas Fahrtwind abbekommen. Etwas Wärmeleitpaste zwischen Platine und Alublech wird sicherlich nicht schaden.

Bild 3.87: Temperatureinfluß beim bumm IQ-fly

Die NiCrNi-Perle ist zwischen Andruckklammer und Alublech geklemmt.

Zur Bestimmung der Wärmewiderstände werden an einem weiteren Exemplar (174 QDi) bei leichter Windkühlung getrennt Temperaturmessungen vorgenommen. Die NiCrNi-Perle ist am Cu-Ring mit Sekundenkleber kontaktiert, eine weitere unter der Metallklammer festgeklemmt. Nach zwei Stunden bei 0,317A und 7,528V Gleichspannung bzw. 2,38W Eingangsleistung ergeben sich am Cu-Ring $\vartheta_{\mbox{\footnotesize CuR}}$=91,3$^{\circ}$C und an der Klammer $\vartheta_{\mbox{\footnotesize Alu}}=$76,2$^{\circ}$C. Zum Vergleich, der 174 QNDi aus Bild 3.87 wurde mit 2,69W betrieben und erreichte ungekühlt nach ca. 60Minuten 69,6 Grad an der Klammer.^3.132. Als LED-Leistung werden 73% der Eingangsleistung,^3.133 also 2,15W angenommen. Überschlägig ist damit ein Wärmewiderstand von

$$R_{\mbox{\footnotesize CuR-Alu}} = \frac{\vartheta_{\mbox{\footnotesize CuR}}-\vartheta_{\mbox{\foot... ...}{P_{\mbox{\footnotesize LED}}}=\frac{91,3-76,2}{2,69\cdot0,73}=8,9\,\mbox{K/W}$$ (3.78)

$$R_{\mbox{\footnotesize Alu-U}}(v<8\,\mbox{km/h}) = \frac{\vartheta_{\mbox{\footnotesize Alu}}-\vartheta_{\mbox{\foot... ...}}{P_{\mbox{\footnotesize LED}}}=\frac{76,2-21}{2,69\cdot0,73}=28,1\,\mbox{K/W}$$ (3.79)

$$R_{\mbox{\footnotesize CuR-U}}(v<8\,\mbox{km/h}) = R_{\mbox{\footnotesize CuR-Alu}}+R_{\mbox{\footnotesize Alu-U}}=8,9+28,1=37\,\mbox{K/W}$$ (3.80)

zu errechnen. Dabei sollte $\vartheta_{\mbox{\footnotesize CuR}}$ ungefähr der Temperatur am Lötpunkt $\vartheta_{\mbox{\footnotesize sp }}$ entsprechen. Laut Datenblatt zu den XR-E ist $\vartheta_{\mbox{\footnotesize j}}<$150$^{\circ}$C und $R_{\mbox{\footnotesize th j-sp}}=8$$^{\circ}$C/W .^3.134 Damit liegt

$$R_{\mbox{\footnotesize j-U}} = R_{\mbox{\footnotesize CuR-U}}+R_{\mbox{\footnotesize th j-sp}}=37+8=43\,\mbox{K/W}$$ (3.81)

$$\vartheta_j(v<8\mbox{km/h},P) = \vartheta_{\mbox{\footnotesize U}}+R_{\mbox{\footnotesize j-U}} P... ...\footnotesize U}}+R_{\mbox{\footnotesize j-U}} \eta P_{\mbox{\footnotesize IQ}}$$ (3.82)

Ehrlicherweise ist $R_{\mbox{\footnotesize j-U}}$ auch noch von der Geschwindigkeit abhängig (vgl. Gleichung 3.85). Damit können nun aber auch die Sperrschichttemperaturen abgeschätzt werden. Zum Beispiel für 0$^{\circ}$C Lufttemperatur und 25km/h, also 4,12W Eingangsleistung (vgl. Tabelle 3.32:

$$\vartheta_{\mbox{\footnotesize j}}=0+(25,7+8,9+8)0,73\cdot 4,12=128\mbox{\,$^{\circ}$C}$$ (3.83)

Ich schreib jetzt lieber nichts.

Der 174QDi wird auf einer Fahrt am MTB in Serie mit einem Touchdown^3.135 betrieben. Die NiCr-Ni-Perlen sind dabei unter der Andruckklammer bzw. in dem freien Fahrtwind angebracht. Die Meßrate beträgt 0,2Hz. Bei den meist gefahrenen 25km/h fallen über dem IQ 3,51W bei 8,1V und 0,497A bzw. bei 32km/h 4W bei 8,17V und 0,546A ab.^3.136 Die LED wird also mit ca. $3,51\cdot0,63=2,21$W betrieben.

An einer realen Stromquelle (SON28) wird ein 174QDi bei unterschiedlichen Szenarien vermessen: Alleine, parallel zu einem DToplight FlatPlus (DTL FlatPlus) oder seriell zu einem Touchdown (zwei serielle LXHL-PW09 hinter der Graetz-Brücke aus Schottky-Dioden).

Tabelle 3.32: Leistungsaufnahme des 174QDi am SON28

		Eingang			LED
$v$	$f$	$P$	$U$	$I$	$U$	$I$
[km/h]	[Hz]	[W]	[V]	[A]	[V]	[A]
Einzelscheinwerfer
10	18,8	2,02	6,89	0,333	3,237	0,462
15	28,3	3,27	7,96	0,459	3,386	0,737
20	37,73	3,82	8,20	0,512	3,455	0,838
25	47,17	4,12	8,28	0,545	3,462	0,907
35	66,01	4,37	8,39	0,571	3,502	0,944
Parallel zu einem DToplight FlatPlus
10	18,8	1,76	6,63	0,296	3,183	0,407
15	28,3	2,86	7,68	0,413	3,346	0,655
20	37,73	3,17	7,92	0,441	3,384	0,717
25	47,17	3,63	8,06	0,493	3,435	0,806
35	66,01	3,70	8,09	0,503	3,460	0,825
Seriell zu einem TD
10	18,8	0,49	3,61	0,153	2,966	0,122
15	28,3	1,31	5,87	0,257	3,089	0,318
20	37,73	2,24	7,26	0,354	3,297	0,512
25	47,17	3,07	7,89	0,439	3,372	0,683
35	66,01	3,88	8,26	0,521	3,46	0,855

Die Meßwerte in 3.32 sind die des 174QDi. Die anderen Verbraucher gehen nicht in die Meßwerte ein.

In Bild 3.88 sind die Abhängikeit von $U$ und $v$ von $P$ aufgezeigt. Die Helligkeit $E$ ist vorerst nur als Anhaltswert zu betrachten, es wurde dafür der Datensatz eines anderen und zudem warmen und ungekühlten IQs herangezogen. Der prinzipielle Verlauf von $E(P)$ sollte ungefähr stimmen, nur ist er nicht mit denen von Bild 3.121 und 3.110 etc. vergleichbar, da dort (spätere Messungen) die Scheinwerfer alle leicht gekühlt worden.

Bild 3.88: IQ an realer Stromquelle (Helligkeit nur zu Orientierung)

Die Leistung der Diode ist aufgrund pulsierenden Stromes nicht aus Spannung mal Strom berechenbar. Bei 37Hz wird hier das GMC29s für eine Messung eingschaltet. Es ergibt sich $P_{\mbox{\footnotesize LED}}=2,93\,$W bei $U_{\mbox{\footnotesize LED}}=3,58$V und $I_{\mbox{\footnotesize LED}}=0,853\,$A, also $P_{\mbox{\footnotesize LED}}=U_{\mbox{\footnotesize LED}}*I_{\mbox{\footnotesize LED}}/1,042$.

Bild 3.89: Temperaturen beim bumm IQ-fly im Fahrbetrieb

Die Temperatur wird zwischen an der Oberseite des Alubleches zwischen Alublech und Feder gemessen. Auf den Abschnitten mit durchgehend konstanter Geschwindigkeit wurden ca. 25-26km/h gefahren.^3.137

Damit ergeben sich

$$R_{\mbox{\footnotesize Alu-U}}(v=25\,\mbox{km/h}) =\frac{\... ...P_{\mbox{\footnotesize LED}}}=\frac{57}{2,21}=25,7\,\mbox{K/W}$$ (3.84)

im realen Fahrbetrieb.

Zumindest der IQ-flyN hat, abhängig von der elektrischen Quelle, ein relativ komplexes Betriebsverhalten. Bei Gleichspannungsversorgung (Labornetzteil) hat die Stromaufnahme eine andere Abhängigkeit als bei Wechselspannungsversorgung (Frequenzgenerator und Leistungsverstärker) und diese ist wieder anders als die bei Wechselstromversorgung (z.B. ein Nabendynamo).

Bild 3.90: Einfluß der Spannungsversorgung auf den IQ-Fly N+ (betriebswarm, gekühlt)

Die Helligkeit ist von der Art der Versorgung in erster Näherung unabhängig.^3.138

In den ersten Versionen 2007 wird als Standlichtkondensator ein Goldcap von Starcap eingesetzt. Dieser weist zumindest nach einigen Betriebstunden einen hohen Innenwiderstand und Kapapzitätsverlust auf. Siehe hierzu auch . Angeblich wird, Stand Ende 2007, aber dadrann gearbeitet.