Fahrradbeleuchtung: Stand der Technik vs. StVZO (was: Call-a-Bike)

Am Sun, 01 Jul 2012 12:23:55 +0200 schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:

snipped-for-privacy@gmx.de (Mathias Böwe) wrote: > >>Was spricht eigentlich gegen die Regelung "Wenn es dunkel ist, dann hat >>man Licht zu benutzen", wie es sinngemäß in der nicht gerade in Anarchie >>und Chaos versunkenen Alpenrepublik verordnet ist? > > Das ist mir auch unklar; sind denn mittlerweile wenigstens LEDs > erlaubt, oder steht immer noch das 6V-Birnchen in der Verordnung, mit > den 2.4W, oder was das war?!

Die für den Verkehrsteilnehmer maßgebliche Verordnung findet sich z.B. hier:

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Da gibt es zwei Punkte, die die Anforderungen beschreiben: (1) Fahrräder müssen für den Betrieb des Scheinwerfers und der Schlussleuchte mit einer Lichtmaschine ausgerüstet sein, deren Nennleistung mindestens 3 W und deren Nennspannung 6 V beträgt (Fahrbeleuchtung). Für den Betrieb von Scheinwerfer und Schlussleuchte darf zusätzlich eine Batterie mit einer Nennspannung von 6 V verwendet werden (Batterie-Dauerbeleuchtung). Die beiden Betriebsarten dürfen sich gegenseitig nicht beeinflussen.

(10) In den Scheinwerfern und Leuchten dürfen nur die nach ihrer Bauart dafür bestimmten Glühlampen verwendet werden.

Fangen wir mit (10) an: Wenn Du eine LED Beleuchtung hast, ist per Bauart bestimmt, dass da keine Glühlampe hinein kommt. D.h. Du must nur beachten: "Glühobst verboten".

Technisch aufwändiger ist (1). Mit dem Hinweis, dass Du die Bemessungsspannung auf 4,5V oder 12V (für beides gibt es gute Gründe bei LED) gelegt hast und zur Freude der Ämter auch eine Spannung von 6V nennst, weswegen, Du sie auch als Nennspannung bezeichnest, wohlwissend dass so ehemals die Bemessungsspannung bezeichnet wurde, wirst Du vielleicht nicht so weit kommen. Nenn- bzw. Bemessungsleistung dito. Für Einzelstücke wäre diese Argumentationslinie aber machbar.

Irgendwo - da möge mir mal wer helfen - was auch etwas zu finden, dass die Nenndaten bei 10km/h erreicht werden müssen. Das ist eigendlich gar nicht so blöd, weil das für die typischen permanenterregten Wechselstromgeneratoren aka Fahrraddynamo bedeutet, dass die Spannung etwa linear mit der Drehzahl zunimmt, bis diese wegen der Eisenverluste, welche wiederum von der Qualität der Dynamobleche abhängt, nicht weiter steigen kann. Genauer ausgedrückt: Wenn Deine Lichtmaschine mit einer Bemessungsspannung von 6V bei 25km/h keine 12V liefert, taugt sie ohnehin nur fürs Bahnhofsrad.

Weil Du für die LED ohnehin eine Vorschaltelektronik benötigst (und sei es nur Freilaufdiode für die Sperrrichtung und Widerstand was aber den Wirkungsgrad bester LEDs wieder auf Glühobst sinken lässt) und dies ohnehin derzeit "Stand der Technik" ist (vlg. Glühobstverbot >60W), bist Du da ziemlich frei. Nur muss die Schaltung natürlich entwickelt sein. Die ist nicht so ganz trivial.

Und dann die Nennspannung der Batterie. Also 6V sind für weiße LED blöde, weil die 3,5..3,7V benötigen (tatsächlich wird zunächst UV-Licht erzeugt) und die Stromstabilisierung nicht mehr als 0,7V (U_Messwiderstand aka Shunt

  • U_CE) benötigen muss. D.h. 1,5V oder 25% sind schon mal prinzipiell Verlust. Immerhin lassen sich 6V gut aus 3 Schwefel-Blei, 4 Alkaline oder Zink-Kohle oder 5 Ni* Zellen zusammenfügen. Mit LiIonen werden hingegen eher 7,4V aus zwei Zellen. Aber wer will schon eine Batterie, gefragt ist doch ein Akku. Hmm. Mit Blick auf (2) dürfen nur "die vorgeschriebenen und die für zulässig erklärten lichttechnischen Einrichtungen angebracht sein." Damit sollten aber die Leuchten und Reflektoren gemeint sein, denn gegen Packtaschen über dem Dynamo und Kabelführung im Rahmen gab es bisher nie Einwände. Also ein Akku sollte möglich sein und ein Akku ist keine Batterie.

Hinweis: Rechtlich sind das nur unmaßgebliche Vermutungen meinerseits, auch technisch sind dies nur grobe Vorüberlegungen.

X-Post, bitte passendes F'up selbst wählen

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Gruß, Mathias Bölckow
http://www.mathias-boelckow.de
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Mathias Bölckow
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Am 01.07.2012 13:36, schrieb Mathias Bölckow:

Ich bin mir nicht sicher, aber ist ein Fahrad-Dynamo nicht eigentlich eher eine Konstant-STROM-quelle, weswegen das Rücklicht aus Symphatie mit der Frontbirne gleich mitstirbt, weil es die Zwangsernährung nicht abkann?

Gruß, Gerhard

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Gerhard Hoffmann

Am Sun, 01 Jul 2012 14:43:05 +0200 schrieb Gerhard Hoffmann:

Ja, das widerspricht dem nicht. Bei 10km/h und 500mA sollte sich eine Spannung von knapp 6V einstellen. Das sind die Bemessungswerte. Da der Strom durch die Wicklung ein Magnetfeld entgegen dem des Permanentmagneten aufbaut, wird das Feld bei höheren Strömen geschwächt bzw. sogar aufgehoben. Folge ist kein magnetischer Fluss, keine Änderung des Flusses, keine Spannung.

Andersherum können bei fehlender Last weit höhere Spannungen erreicht werden, weshalb am Rücklicht gern mal über 12V anliegen, wenn das Vorderlicht defekt ist. Eben eine Konstantstromquelle, wenn auch glücklicher Weise keine optimale, denn das Birnchen mag wohl 12V kurz überleben, aber nie und nimmer 500mA statt 100mA. Es ist eigentlich technisch Unfug oder zumindest die sehr sehr billige Lösung, eine Glühlampe, also einen Kaltleiter, mit einer Konstantstromquelle zu versorgen und ein noch so billiger Spannungbegrenzer hilfreich.

Was ich aber meinte ist, dass bei doppelter Drehzahl des Dynamos und gleichem Strom fast die doppelte Spannung erreicht wird. Fließt aber ein etwas größerer Strom von vielleicht 600mA wird das Erregerfeld so stark geschwächt, dass wieder 6V heraus kommen.

Olaf hat mal solche Kennlinien aufgenommen:

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Als Ersatzschaltbild kannst Du in 2. Näherung eine Konstantstromquelle mit einem parallelen Innenwiderstand bilden, dessen Wert proportional zu der Drehzahl ist. Im Knick von Olafs Kurven gilt ca. R_i = R_L. Alles klar?

Wenn hier einer einen Prüfstand hat, dann möge er mal die Leerlauf-Spannung über die Geschwindigkeit und den Kurzschlussstrom über die Geschwindikeit messen. Das reicht m.E.. Ich mache dann ein Fahrrad-Glühleuchtmittelchen über Strom und Spannung und dann sollte alles beieinander sein, um für die klassischen Fahrradbeleuchtung gut genäherte Werte für alle Betriebspunkte zu bekommen.

Dabei fällt mir die wohl denkbar einfachste Schaltung für LED ein: Brückengleichrichter hinter den Dynamo dann ein Pol zu den Rückleuchten für

500mA (z.B. 25 parallele rote LED für 20mA, ja n*I > 500mA ist nötig! LED aus einer Serie) und eine weiße LED, die 500mA verträgt vorn in den Scheinwerfer. Die LED werden dann in Reihe unter Beachtung der Polung mit dem Gleichrichter verbunden. Gibt zumindest bei Fahrt hinten sattes Rot.
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Gruß, Mathias Bölckow
http://www.mathias-boelckow.de
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Mathias Bölckow

"Gerhard Hoffmann" schrieb im Newsbeitrag news:4ff045d9$0$6571$ snipped-for-privacy@newsspool3.arcor-online.net...

Hi, es stirbt gleich hinterher, wenn die Spannung dank geminderter Last auf weit über 10V klettert. An der ansonsten schwankenden Helligkeit solltest Du unschwer erkennen, daß von "konstant" keine Rede sein kann. Und es ist eh Wechselstrom...

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 mfg,
gUnther
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gUnther nanonüm

Mathias Bölckow schrieb:

Nee, braucht man im Prinzip bei üblichen Fahrraddynamos beides nicht. Sofern die Diode stromfest genug ist, kannst du die auch "nackt", natürlich mit Kühlkörper, vor den Dynamo hängen. Die Spannung am Dynamo steigt dann eben nur auf ca. 3,6 V. Sinnvollerweise schickt man die Spannung aber vorher durch einen Brückengleichrichter, um beide Halbwellen der Spannung nutzen zu können.

Bei B+M ist ne Menge Beschaltung drin, wahrscheinlich um die gesetzlichen Vorgaben hinsichtilich Beleuchtungsstärken bei niedrigen v einzuhalten und auch für den Komfort, z.B. Standlicht.

Doch doch. Wenn man berückichtigt, dass es sich um ein *Strom*quelle handelt und nicht um eine Spannungsquelle. Siehe z.B. den "Müller" von Ulli Horlacher und Marcus Endberg. Da reicht ein Brückengleichrichter, ein Schalter und die beiden LED.

Sowas macht man heute mit Step-Up- bzw. Step-Down Wandlern. Die haben sicher weniger als 25% Verlust. Ich hab hier eine Taschenlampe aus fernöstlicher Produktion, die erzeugt mit solchen Schaltungen sowohl aus einem 1,2 V NiMh-Akku als auch aus einer 1,5 Volt Batterie als auch aus einer LiIon-Zelle die passende Spannung für die weisse LED. Nicht gleichzeitig, sondern wahlweise natürlich.

Wenn man den Unsinn mit genau passenden 6V mal beiseite lässt, kann man die Schaltung auch ganz einfach halten. Rainer Mai hatte hier beschrieben, dass er experimentell einen passenden Widerstand ermittelt (indem er sich von grösseren auf kleinere Werte runterhangelt), der die LED mit dem benötigten Strom versorgt, aber auch klein genug ist, dass der Akku lange genug genutzt werden kann. Die Spannung aus LiIon-Zellen ist ja praktischerweise immer schon passend für weisse LED. Es soll so in Einzelfällen auch möglich sein, Eine LED direkt am LiIon Akku zu betreiben, wenn der Innenwiderstand der *jeweiligen* Zelle zur Kennlinie der LED passt.

--
Kai
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Kaí ¼eranskí

...

Irgendwo weiter hinten in der Gebetsmühle sind auch die in DE anzuwendenden TAs

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und auch außerdeutsche Vorschriften (soweit mir bekannt)..

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Olaf

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Olaf Schultz

Am Sun, 1 Jul 2012 18:13:42 +0200 schrieb Kaí ¼eranskí:

Die Freilaufdiode lässt die andere Halbwelle durch. I.d.R. sind LED in Sperrrichtung nicht spannungsfest. Die rückwärtige Halbwelle kann die Sperrschicht zerstören, wenn diese nicht abgeleitet wird.

Dann brauchst Du natürlich keine Freilaufdiode. Die Vorschaltelektronik ist dann der Brückengleichrichter und Du bist bei der Schaltung, die ich im letzten Absatz in beschrieben habe.

Ja. Das ist dann aber im Vergleich zur sehr primitiven Standardlösung richtig Elektronik. Für einen guten Tipp bezüglich eines geeigneten

*stromgeregelten* Step-Down Wandlers wäre ich dankbar.

Wozu denn der Widerstand?

Ähm. Ja, es funktioniert wahrscheinlich. Zuverlässig ist etwas anderes. An 3,7V würde ich ein extrem temperaturabhängigen Strom erwarten mit guter Chance darauf, dass die LED durchbrennt.

Du meinst einfach, der Innenwiderstand möge groß genug sein, um als Vorwiderstand für die LED durchzugehen? -v

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Mathias Bölckow

Mathias Bölckow wrote on Sun, 12-07-01 17:03:

Nein, ganz im Gegenteil, der tödliche Einschaltstromstoß fällt weg. Wenn Spannungsquellen nicht verfügbarer und billiger wären, würde man Glühdrähte sicher nur mit Konstantstrom versorgen.

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Axel Berger

Am Sun, 01 Jul 2012 20:32:06 +0200 schrieb Olaf Schultz:

Natürlich, hätte ich ja auch gleich dort suchen können.

Kann es sein, dass bei der Tabelle in

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irgendwas durch einander geraten ist? Ich begreife sie nicht wirklich.

Hmm. Harmonisierung durch die EU? Muss dann aber gut vorbereitet sein.

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Mathias Bölckow

Mathias Bölckow schrieb:

Ok, daran hatte ich jetzt nicht gedacht. Aber mit zwei LED in Gegenparallelschaltung sollte es ohne weitere Elektronik funktionieren.

Ja. Aber kompliziert ist das doch alles nicht.

Zur Strombegrenzung? Seine Theorie war glaub ich, dass er mit experimentell ermitteltem Widerstand, der genau auf dieses konkrete Exemplar passt, immer besser oder genauso gut wegkommt wie mit Step Up/Down Regler.

Sorry, kann ich nicht mit dienen. Wende dich an den geschätzten Kollegen Horlacher. Der schrieb das schon mehrfach.

--
Kai
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Kaí ¼eranskí

Funktioniert bei mir seit vielen hundert Betriebsstunden.

Funktioniert dito.

--
+ Ulli Horlacher + framstag@tandem-fahren.de + http://tandem-fahren.de/ +
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Ulli Horlacher

Am 01.07.2012 14:43, schrieb Gerhard Hoffmann:

So ist es.

Deshalb kaufen manche Leute um einen halben Zener sowas:

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Manchmal sind die Dioden auch im Scheinwerfer versteckt. Und einige Scheinwerfer mit LED vertragen auch mehr Power:

viele Grüße

Patrick

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Patrick Kibies

Am 01.07.2012 20:51, schrieb Axel Berger:

Und vor allem kann man zusätzliche Scheinwerfer am Dynamo in Reihe schalten, die Spannung passt sich dann ganz allein an. Zumal es wohl ein ziemlicher Wirbel wäre am Rad einen fremderregten Generator mit Regler unterzubringen. Da ist die Klauenpolmaschine doch die beste Lösung.

viee Grüße

Patrick

Reply to
Patrick Kibies

Am Mon, 2 Jul 2012 00:09:35 +0000 (UTC) schrieb Ulli Horlacher:

Ja, das hat auch den Vorteil, dass Du nicht die üblichen 1,4V über einem Si-Brückengleichrichter wegwirfst.

[Weiße LED direkt auf LiIonen Akku]

Hmm. Wenn ich mein Händie so angucke, könnte da genau das drinnen sein. Ist das zunächst am meisten belächelte und später meistgeschätze Gimmick. Faszinierend. Kannst Du bei der Lichtstärke signifikante Änderungen z.B. über die Temperatur des Akkus oder den Füllstand wahrnehmen?

--
Gruß, Mathias Bölckow
http://www.mathias-boelckow.de
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Mathias Bölckow

Oder du nimmts MOS-FETs als Gleichrichter, wie in

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beschrieben. Die passenden FETs finden sich oft auf alten Festplattenelektroniken.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
HTML mails will be forwarded to /dev/null.
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Peter Heitzer

Nein. Nicht ausgefüllte Felder=Keine Vorgaben durch die TA.

Ich begreife sie nicht wirklich.

Der Vordnungsgeber begreift seine Verordnungen auch nicht immer:-)

DIN-EN 33958 Ist Dein Feund. Jegliche Ähnlichkeiten mit den entsprechenden TAs sind rein zufällig und nicht gewollt

Olaf

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Olaf Schultz

"Peter Heitzer" schrieb:

einem

Festplattenelektroniken.

W=E4re die Belastbarkeit der Zenerdioden denn in der Realit=E4t ein = Problem?

20 V m=FCssen aus einem normalen Fahrraddynamo erst einmal herauskommen, und 3W Nennleistung sollte man mit g=E4ngigen Bauteilgr=F6=DFen noch = wegheizen k=F6nnen (zumal die Zenerdioden vermutlich nur sehr selten leiten = werden).
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Martin Gerdes

Tue, 03 Jul 2012 01:00:07 +0200, Martin Gerdes:

Festplattenelektroniken.

Bei besseren Nabendynamos steigt die Leerlaufspannung linear mit der Drehzahl an. Bei Tempo 50 kann da bis zu 50 V Urms und 100 V peak gemessen werden. Das ist für Steuerelektronik nicht ganz trivial.

In einer bidirektionalen 20V-Z-Diode am Nabendynamo kann man bei schneller Fahrt durchaus 10 Watt verheizen...

Andreas

Reply to
Andreas Oehler

Andreas Oehler :

Wenn man die Zenerdioden an einer anderen Stelle anschliesst (zwischen G und S direkt am FET + Vorwiderstand zum G), dann brauchen die Zener nix wegzuheizen. FET's mit 100V Spannungsfestigkeit sind problemlos zu kriegen.

M.

Reply to
Matthias Weingart

Aber nur bei einem Lastabwurf. Normal würde man besagte 10W ja in der Beleuchtung verheizen wollen. Ein Totalversagen würde man auch sicher bemerken und kann dann abschalten.

Kurz gesagt: ich sehe keine Notwendigkeit, den Überspannungs- schutz auf die maximal mögliche Generatorleistung auszulegen.

XL

Reply to
Axel Schwenke

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