Analyse van de LUMOTEC IQ Cyo Premium

Standaard lamp

Velomobiel past al langere tijd de Busch + Muller  LUMOTEC IQ Cyo Premium toe als de standaard koplamp in hun velomobielen . Persoonlijk vind ik de  Phillips saferide 60 – dynamo  een mooier lichtbeeld geven maar deze lamp heeft twee nadelen die zorgen dat hij wat mij betreft afvalt: Hij is niet waterdicht en de inbouw afmetingen zijn nogal onhandig.

De BM lamp heeft een paar grote voordelen: hij mag tot 42V hebben en ook als je hem verkeerd om aansluit gaat hij niet stuk. Zeker bekenen vanuit het standpunt van een fabrikant als Velomobiel.nl is dat een ontzettend robuuste keuze.

Nu is het echter zo dat de Veloputer zelf de stroomregelaar aan boord heeft. Die zou direct met een dynamo lamp kunnen werken. Daarom was het tijd om de lamp eens goed tegen het licht te houden.

Experimenten

Om dat te doen heb ik de lamp een klein beetje aangepast. Door hem open te maken en extra draden te monteren kan ik nu de spanning over de led meten. Ook kan ik via deze draden direct stroom door de led sturen. Op die manier kan ik dus de ingebouwde regelaar bypassen.

Meten

Door de voeding aan de lamp en/of de led te knijpen heb ik een aantal interesante metingen kunnen doen.

Stroom / Spanning curve LED

In de eerste plaats heb ik de Stroom/Spannings curve van de led zelf bepaald. Dit doen we via de draden die we extra aan de lamp gesoleerd hebben om de regelaar te bypassen. Dit is belangrijk om te kunnen bepalen hoeveel vermogen er nu daadwerkelijk in de led om gaat. Dit experiment doe je door destroom en de spanning die aan de led geleverd worden in kleine stappen te verhogen.

BM_LED_VI

Het blijkt dat tot de spanning opgevoerd wordt tot net boven de 2.5V er geen stroom gaat lopen door de led. wanneer de spanning daarna toeneemt neemt de stroom steeds harder toe. Dit is in het bovenstaande figuur te zien. Dit is exact wat je zou verwachten van een hoogvermogen led. We hebben de LED gemeten tot een stroom van 800 mA. Dat is veel voor deze lamp. Hierover later meer.

Stroom / Spanning curve gehele lamp

Het meten van de stroom / spanning curve voor de gehele lamp is minder voorspelbaar omdat het niet bekend is wat de regelaar zal doen. Terwijl we het ingangs spanning langzaam opvoeren meten we de ingangs stroom en de spanning over de led. Hierdoor kunnen we uitrekenen wat de vermogens efficientie van de lamp is.

BM_driver_VI

Hierboven is het verband tussen de ingangs spanning en de stroom door de gehele lamp gegeven. We zien dat zolang de spanning over de 5.5 V is er niets gebeurt. Ergens tussen de 5.5 en 6V begint de lamp te werken en bij zo’n 6V aan de ingang brand de led maximaal. Wanneer we de spanning nog verder opvoeren neemt de stroom langzaam weer af. Het vermogen blijft dan gelijk zo rond de 2.4W.

BM_LED_VV

We hebben ook de spanning over de led zelf gemeten. Dit blijkt op het zelfde moment dat de stroom door de lamp gaat lopen te stabiliseren op 2.9 V. De spanning over de led blijft heel erg stabiel. Uit de VI curve (eerste grafiek hierboven) weten we dat er bij deze spanning een stroom van 0.34 A loopt door de led. Die twee getallen samen geven dat de led vanaf het moment dat de lamp genoeg voeding krijgt er 1W verstookt word in de led zelf.

Vermogens grafieken voor de gehele lamp en de LED zelf.

Omdat ook het totale opgenomen vermogen van de lamp kunnen berekeken kunnen we ook daar een mooie grafiek van maken.

BM_Power

In het boven staande figuur is als een zwarte lijn met opgenomen vermogen van de hele lamp te zien. Dit is previes 2.4W zoals de Duitse wet (het is nl een lamp van Duits fabrikaat) voorschrijft. In een rode stippel lijn is het vermogen dat verstookt wordt in de led te zien. Op dit moment dient zich dan ook de meest schokkende conclusie aan die dit onderzoek heeft opgeleverd:

Om een led van 1W aan te sturen is 2.4W nodig.

Dit is een efficienntie van nog geen 42%. Anders gezegt: voor ieder watt vermogen die we door de led stoken gooien we 1.4W weg in de regelaar. Dit betekend dat als je de regelaar in de lamp zou vervangen voor een die efficienter  je veel langer met je accu kan doen. Als we er even van uitgaan dat de koplamp de meeste energie verstookt kan dat een verdubbeling opleveren van hoelang je licht hebt met een accu. Het direct aansturen van de led is dus veel slimmer om te doen. Op dit moment is het onbekend hoe andere lampen van BM het doen. Mogelijk hebben ze dynamo lampen die hier geen last van hebben.

Maximale stroom door de led

Aangezien het veel efficienter is om direct stroom door de led te sturen is het verstandig om uit te zoeken wat nu de maximale stroom door de led is. De enige beperkende factor is dat de led niet te heet mag worden. Omdat het gaat om de temperatuur binnen in de led is het niet voldoende om aan de behuizing te voelen of deze te warm wordt. Nu weten we dat wanneer een led gevoed wordt met een constrante stroom deze opwarmt. Deze opwarming zorgt er voor dat de stroom/spannings grafiek iets zal verschuiven. Als vuistregel hanteren we dat voor iedere graag dat de led intern opwarmt de spanning over de led, bij gelijkblijvende stroom, tussen de 0.5 en 1 mV zal zakken. Ook gaan de meeste leds stuk wanneer de temperatuur ruim boven de 100°C komt. Wat bij deze led de maximale temperatuur is is onbekend.

Om dit te bepalen doen we twee duurtesten. Eerst laten we de led branden op de stroom die hij normaal krijgt van de regelaar (350 mA). Daarna herhalen we dit experiment met de dubbele stroom.

Bij het eerste experiment laten we de lamp 2 uur aan staan. Het is op dat moment zo’n 27 graden. Dat is gunstig voor de test want dat betekend dat de lamp sneller opwarm, hij kan nl minder warmte kwijt aan zijn omgeving dan wanneer het koeler zou zijn. Het blijkt dat de spanning zo’n 15 mV zakt. Na 2 uur is het stabiel. De lamp warmt niet langer op. We weten dus dat de opwarming van de led tussen de 15°C en 30°C ligt. Dit is geen enkel probleem aangezien de lamp in praktijk extra luchtkoeling van krijgen.

Bij het tweede experiment herhalen we het, alleen sturen we nu 700 mA door de led. Nu blijkt dat de led/lamp echt heet wordt. Net niet zo heet dat hij niet meer vast te houden is. De spanning over de led zakt zo’n 33 mV gezakt. Dat betekend dat de temperatuur tussen de 33°C en 66°C  toegenomen zou zijn. Tel hierbij de omgevings temperatuur van 27 graden op en ze komen uit op 93°C voor in de led. Dit is gevaarlijk dicht bij de maximale temperatuur die de led aan zou moeten kunnen. We kunnen aannemen dat als de lamp langdurig (>15 minuten) met 700 mA door de led aangestuurd wordt het zonder hem te koelen met rijwind de led langzaam schade zal oplopen.

350 mA is absoluur veilig. 700 mA is alleen verantwoord mits er voldoende rijwind is. 500 mA lijkt een veilige tussenweg waarbij er wel 1.5 keer zoveel licht uit de lamp komt zonder dat we echte risicos lopen met de lamp. Bedenk dat de hoeveelheid licht dit uit een led komt nagenoeg linear schaalt met de stroom. 1.5 keer zo veel stroom is ook 1.5 keer zo veel licht. Deze lamp is dus van 80 Lux tot 120 of zelfs 160 Lux uit te wringen.

Zelf zou ik deze lamp zonder de eigen regelaar direct aan de VeloPuter hangen. Ik zou hem aansturen met een maximale stroom van 700 mA, wetende dat als ik de fiets zou parkeren en de koplampen op vol vermogen aan zou houden de schade zouden kunnen oplopen. Vol vermogen heb je echter maar zelden nodig en ik zou bij normaal gebruik de leds op 500 mA of minder stoken. Alleen tijdens extreme situaties zoals afdalingen zou ik de lamp opstoken tot zijn uiterste maximum.

Conclusies

We kunnen concluderen dat de Cyo IQ een prima lamp is. Wil je echter het onderste uit de kan halen, zowel wat betreft hoeveelheid licht als efficientie (accuduur) is het beter de led zelf aan te sturen, bijvoorbeeld met de VeloPuter.

Het staat natuurlijk als een paal boven water dat hierdoor de garantie van de lamp volledig vervalt.

Update 2017-01-12

In verband met vragen over of er wel met een scope gemeten is:

img-20161026-wa0008
Spanning over de led varieert tussen de 2.6 en 3.0V. Het is dus niet zo dat de LED met behulp van PWM (Pulse Width Modulation) aangestuurd wordt. Weliswaar is er een rimpel zichtbaar maar dat is niet genoeg om het grote vermogens verschil te verklaren.

 

 

 

11 thoughts on “Analyse van de LUMOTEC IQ Cyo Premium

  1. Hoi, Fantastisch dat je zoveel moeite hebt gedaan om allerlei zaken na te meten.
    Stel er zit een kwaliteitsled in de lamp bv de CREE XP-G2. Deze heeft een temperatuur coëfficient van -1.8mV/graad. Bij je gemeten waarde van 33mV afname scheelt dat nog geen 20 graden. Valt dus reuze mee. Een 1W led (XB-D) heeft een temperatuur coëfficient van -2.5mV. Deze beide led’s mogen 150 graden heet worden. Bij lage vermogens en normale koeling kom je daar nooit aan.

    Als je geen meetfouten hebt gemaakt dan zitten er wel hele slechte led’s in (bijna te heet om vast te houden)

    De hoeveelheid licht uit de led is niet linear met de stroom. Als de stroom hoger wordt dan neemt het rendement af. dubbele stroom geeft minder dan de dubbele lichtopbrengst (ongeveer 10% minder).
    Bij de hogere stroom neemt de ledspanning toe. Hij wordt ook extra warmer (en dus minder lichtopbrengst). Het totale rendement wordt dus minder.

    Like

    1. Dank je voor je opmerkingen.

      1) Wat voor led er in de lamp zit is een mij niet bekende led. Ik vermoed dat hij speciaal is ontworpen voor BM. Over de kwaliteit durf ik niet zo veel te zeggen.

      2) Ik ga uit van 0.5-1 mV/graad omdat ik dan een goede worst case schatting kan maken. Dat zelfde geld voor de door mij gehanteerde 100 graden. In praktijk zal het waarschijnlijk wel los lopen. Voor de duidelijkheid: 0.5-1 mV/graad is dus een schatting van mijn kant en niet een op een datasheet gebaseerd getal.

      3) Ik vermoed dat het in praktijk dus enorm mee kan vallen mits de koeling in orde blijft. Let wel dat het hier junctie temperatuur betreft. De temperatuur van de behuizing is wel een indicatie maar zegt niet heel veel daarover.

      4) Op 700 mA, kon ik na 2 uur de behuizing nog vasthouden. De rib was echt wel heet maar je kon je er niet aan branden. Ik denk dus dat we kunnen aannemen dat de koelrib niet boven de 42 graden kwam. Bedenk ook dat dit op een warme dag zonder koelwind was. Zelfs rijwind van 35 graden koelt dan waarschijnlijk al beter.

      5) Dat de stroom en de hoeveelheid licht niet exact lineair is bij vermogens leds dacht ik voldoende aan te geven met het woord “nagenoeg”. Een sterker woord was op zijn plaats geweest.

      Like

  2. heb je die stromen met een multimeter of met een scoop gemeten? want 42% rendement… zelf de goedkoopste chinese ledlamp doet beter. leddrivers (uwe regelaar) werken met PWM en uwe multimeter zal daar een gemiddelde uit nemen (dus niet de piekstromen)

    Like

    1. @Andy:

      Ik heb met beide gemeten. De rimpel op de spanning over de led is weinig; tussen 2.6 en 3.0V.

      De resultaten komen overeen. De zeer teleurstellende efficiëntie komt -denk ik- voort uit de Duitse wet die voorschrijft dat een fietslamp voor precies 2.4W moet verbruiken. Dat is wat vroeger een 6V gloeilampje op een dynamo verstookte als je achter ook een lampje had.

      Ik heb hierboven een foto van de scoop bijgevoegd.

      Like

  3. Wat is nu je keten verbruik, bij 1W door de LED zelf? Haal je die verdubbeling in efficiëntie?

    Heb je al een IQ-X E in handen gehad?

    Like

    1. Ketenverbruik zal ik binnenkort eens opmeten. Ik heb het op de “To-do” gezet.

      Ik heb nog geen IQ-X in handen gehad. Ik heb op dit moment nog geen idee of hij aan te passen is voor de Veloputer. Deze lamp heeft nog niet een maar een heel aantal leds aan boord, als ik me niet vergis.

      Like

      1. Al toegekomen aan de keten-meting? 🙂

        Die IQ-X heeft inderdaad meer LED’s aan boord. Volgens mij twee voor de hoofdbundel en dan nog twee voor de ‘nahfeldausleuchtung’. Op het Duitse forum waren er al mensen die de optica van die laatsten hadden weggesloopt of in z’n geheel buiten bedrijf gesteld hadden.

        Maar B&M lijkt wat leveringsproblemen te hebben. Zowel IQ-X E als Cyo Premium E zijn erg slecht verkrijgbaar. IQ-X E was in november ergens 1 dag te koop en staat sindsdien op januari.

        Liked by 1 person

  4. Jammer dat de meetwaarden ontbreken. Teruglezen vanuit de grafiek vindt ik altijd wat lastig.

    Nog een thermokoppel op het LED-PCB steken en dan kun de Veloputer zelfs nog sturen dat de temperatuur van de LED niet te hoog oploopt.

    Liked by 1 person

  5. Met de Picotest P9611A en fikse koeling van LED-PCB kom ik aan deze meetwaarden:
    2,600V = 3 mA
    2,700V = 17 mA
    2,750V = 32 mA
    2,800V = 65 mA
    3,000V = 289 mA
    3,010V = 306 mA
    3,020V = 329 mA
    3,030V = 348 mA
    3,040V = 368 mA
    3,050V = 388 mA
    3,060V = 416 mA
    3,070V = 440 mA
    3,080V = 465 mA
    3,090V = 489 mA
    3,100V = 515 mA
    3,110V = 542 mA
    3,120V = 572 mA

    Tambient = 20ºC; RH=45%

    Liked by 1 person

  6. Hoi,

    Ik had je oorspronkelijke verzoek gemist (druk IRL).

    Hier is mijn data:

    I_rp = [3,59,113,169,203,246,280,324,348,405,452,506,580,681,708,752,802]
    V_rp = [2.56,2.69,2.75,2.80,2.82,2.85,2.88,2.90,2.92,2.96,2.98,3.02,3.06,3.10,3.12,3.15,3.17]

    Als ik de curves vergelijk dan zie ik dat ze aardig gelijk lopen, maar dat bij mij de spanning 0.1V lager licht. Dat verschil kan bij leds makkelijk verklaard worden uit batchverschillen. Maar ook de verschillende meetmethoden kunnen het verschil (deels) verklaren.

    Code (Octave / Matlab) om de graph te maken:

    >> I_c = [3,17,32,65,289,306,329,348,368,388,416,440,465,489,515,572];
    >> V_c = [2.6,2.7,2.75,2.8,3,3.01,3.02,3.03,3.04,3.05,3.06,3.07,3.08,3.09,3.11,3.12];
    >> I_rp = [3,59,113,169,203,246,280,324,348,405,452,506,580,681,708,752,802];
    >> V_rp = [2.56,2.69,2.75,2.80,2.82,2.85,2.88,2.90,2.92,2.96,2.98,3.02,3.06,3.10,3.12,3.15,3.17];
    >> clf;plot(I_c,V_c,’b–o’,’LineWidth’,3);hold on; plot(I_rp,V_rp,’r-x’,’LineWidth’,3

    Like

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s