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	Dipl.-Ing.(FH) Matthias Zizelmann Tannenweg 28 72275 Alpirsbach web: zizelmann.de Mail: matthias@zizelmann.de

Technische Details und Besonderheiten der Steuerungen in UWALIGHT Lampen

Die Entwicklung der Steuerelektronik erfolgt exklusiv für die Fa. Uwalight. Die von mir entwickelten Steuerungen sind Neuentwicklungen und beschreiten oft neue Konzepte, um den hohen Anforderungen gerecht zu werden. Folgende Merkmale in der Elektronik machen den Unterschid zu Konkurenzprodukten:

In jeder Leistungsstufe immer flackerfreies LED-Licht:

Dies wird durch die unmittelbare Leistungsansteuerung eines Mikrocontrollers und dessen Programmierung erreicht (ohne zusätzlichen Schaltregler). Ein Nachbau der Steuerung durch "Billiganbieter" ist somit nicht so einfach möglich, da sehr viel Entwicklungsarbeit in der Software des Mikrocontrollers liegt. Die Modulationsfrequenz des Wandlers für die LED Ansteuerung liegt über 30kHz. Eine überdimensionierte Filterung durch Kondensatoren reduziert auch letztes hochfrequente Flackern, welches durch eine Kamera ohnehin nicht registriert werden könnte. Bei abfallender Batteriespannung, erfolgt eine automatische Nachregelung der Leistung, so dass fast bis zum Ende immer die maximale Lichtleistung zur Verfügung steht.

Modulation der Leistungsendstufe

Temperaturüberwachung und Management

Die Steuerung im LED-Lampenkopf ist mit einem Temperatursensorchip ausgestattet, welcher über eine digitale Schnittstelle (IIC-Bus) mit dem Mikroprozessor kommuniziert. Sobald die Modultemperatur 55 Grad erreicht, wird die Leistung zur Sicherheit und zur Verlängerung der Lebensdauer des LED Moduls abgeregelt. Folgende wichtige Vorteile ergeben sich aus der exakten Temperaturüberwachung:

Das LED-Modul kann mit deutlich höherer Leistung betrieben werden, ohne dass dadurch das LED-Modul geschädigt wird. Somit ist garantiert, dass die hohe Lichtleistung für lange Zeit erhalten bleibt. Das aktuelle Modul hat eine Leistung von 25W (anhängig von Akkubelastbarkeit).
Die Lampe kann sich in der höchsten Leistungsstufe nicht überhitzen, selbst wenn diese zwischen Wärme dämmenden Materialien oder einfach nur in der Sonne liegt.
Die Lampe übersteht sogar einen Test im Klimaschrank bei 60 Grad auf höchster Leistungsstufe (Leistung wird automatisch reduziert), ohne dabei Schaden zu nehmen.
Wird eine heiße Lampe mit Wasser abgekühlt, so ist, aufgrund des guten Wärmemanagements, die volle Leistung wieder in wenigen Sekunden verfügbar.
Bei einem Defekt der Elektronik (z.B. Wassereinbruch oder Störung der Temperaturerfassung bzw. des Temperatursensors) wird die Leistung automatisch auf ein Notlicht mit nahezu keiner Eigenerwärmung reduziert. Die zuverlässige Funktionsüberwachung des Temperatursensors wird durch Überprüfung einer digitalen CRC - Prüfsumme im Sekundentakt erreicht.

Datenprotokoll zwischen Mikrocontroller und Temperatursensor

Batteriestatusanzeige

Der Batteriestatus wird in 5 Stufen angezeigt. Die Besonderheit der Statusanzeige liegt darin, dass keine zusätzlichen Status-LEDs zum Einsatz kommen, welche bei teuren Konkurrenzprodukten oft für den Anwender gar nicht sichtbar sind (dies gilt besonders für Stirnlampen). Der Batteriestatus wird durch Blinken der Lampe während der Einschaltphase und je nach Priorität während eines Leistungsstufenwechsels oder während des Leuchtens (Batterie leer) angezeigt.

Hohe Messgenauigkeit der Batteriespannung durch zusätzliche Kalibrierung bei der Endprüfung

Die Steuerung ist tatsächlich wie ein Meßgerät kalibriert, um einen noch präziseren Spannungswert (0,02%) von der Batterie zu erhalten. Bei der Endprüfung und Programmierung wird eine hochpräzise Versorgungsspannung (13,000V)als Referenzspannung angelegt. Der individuelle Kalibrierungswert wird in digitaler Form auf dem EEPROM des Mikrocontrollers gespeichert (Eine Neukalibrierung ist somit ebenfalls möglich).

Signalverlauf an Testpin eines seriell gesendeten Kalibierungswertes nach erfolgreicher Kalibrierung

Serieller Kalibrierungswert an Testpin nach erfolgreicher Kalibrierung

Sehr guter und komfortaber Einbau der Steuerung in den Lampenkopf

Sehr stabile Ausführung der doppelseitig SMD bestückten Leiterplatte und extra große Lötflächen für Anschlußdrähte. Der Zusammenbau kann mit diesem passgenauen und aufgeräumten Modul sressfrei und in hoher Zuverlässigkeit erfolgen. Die Konstruktion gewährleistet eine optimnale Kühlung des LED-Moduls und der Temperatursensor erfasst immer exakt und verzögerungsfrei die aktuelle Temperatur der gesammten Einheit.

fertig aufgebauter UWALIGHT LED-Moduleinsatz mit Ansteuerelektronik

Programmierung und Endprüfung der Steuerungen

Folgende Prüfungen werden durechgeführt

Optische Kontrolle der Steuerung.
Programmierung des Mikrocontrollers (Hierbei wird auch durch individuelle Parameter der spätere Lampentyp festgelegt: Leistungsstufen, Batterietyp, LED-Modul-Typ, Lampentemperatur).
Prüfung der Standby-Schaltung (Einschaltung, Selbsthaltung, kontrollierte Ausschaltung).
Prüfung der internen 5,0V Referenz-Versorgung: Toleranz und Restwelligkeit (unter Volllast).
Kalibrierung mit Referenzspannung (Auswertung des Kalibrierungswertes).
Leistungstest der einzelnen 4 Leistungsstufen (Simulation einer realen Belastung durch Stromsenke).
Test der Überspannungsabschaltung am Ausgang (ca. 30V).
Test Batteriestatusanzeige und Tiefentladungsschutz.

Prüfaufbau: elektrische Vorprüfung, Programmierung, Kalibrierung und Funktionstest