Deckenlampe für die Küche mit alter abgenutzter Teflonpfanne als Kühler und Gehäuse:

Im Zuge des Stromsparens hatten wir in der Küche schon immer eine Energiesparlampe, also so eine ringförmige Neonröhre mit 36 W mit Halterung aus dem Baumarkt. Im Gegensatz zu den stabförmigen Röhren sind die ringförmigen aber mechanisch problematisch im Hinblick auf ihre Fassungen. Ich mußte da mehrfach was dran fummeln um Ausfälle zu beheben. Und da das Küchenlicht viel ein und ausgeschaltet wird, halten die Röhren auch nicht besonders lange, und oft und für viele Arbeiten ist es heller, als nötig. Manchmal aber braucht man auch gutes Licht in der Küche.

Sommer 2013 fiel die Neonröhre mal wieder aus.

Da ich schon bei den Schreibtischlampen zuletzt mit 10W LED's gearbeitet hatte, und die LED im Internet in dramatischer Weise immer billiger wurden (was vor 2 Jahren noch 20 Euro bei Reichelt gekostet hat, kostet jetzt nur noch 1Euro bei Sure in China), also, da hat es mich in den Fingern gejuckt, auch die Küchenbeleuchtung mit LED zu realisieren und, um die Sache witzig und ökonomischer zu machen unsere alte ausgemusterte Teflonbratpfanne als Kühlkörper zu verwenden.Foto Bratpfannenlampe von unten , Foto Bratpfannenlampe von innen(abweichend) , Bratpfannenlampe an der Decke , Bratpfannenlampe auf voller Stufe , Schaltplan der Bratpfannenlampe ,

Features der Bratpfannenlampe:

Die Lampe lässt sich von stromsparenden 7W auf 57W umschalten.

Die Lampe benötigt keinen extra Schalter zum Umschalten, sondern reagiert auf Doppelklick am gewöhnlichen Lichtschalter.

Die Lampe hat möglicherweise eine wartungsfreie Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten.

Mit 7W bietet sie eine normal helle Küchenbeleuchtung,

Mit 57W leuchtet sie den Bereich des Küchentischs sonnen-tags-hell aus, da die 50W-Stufe auch noch eine bündelnde Optik verwendet.

(auf dem Foto, wo sie leuchtet erkennt man natürlich überhaupt nicht, wie überragend hell sie ist. Die Kamera kann das ja nicht wiedergeben.)

Mechanik:

Die Pfanne wurde in der Mitte durchbohrt. Eine Gewindestange mit einer Flügelmutter ist an einen Ringhaken angeschweißt. Zur Befestigung an der Decke wird zunächst der Ringhaken am Lampenhalter eingehakt, was bequem geht, wenn die Flügelmutter auf der äussersten Position ist. Durch Anziehen der Flügelmutter wird dann die Bratpfanne mit der inneren Seite nach oben an die Decke gepresst. Um die 50W-LED in jede Richtung ausrichten zu können, wird sie mit ihrer Optik über zwei dicke Alu-Winkelprofile am Boden der Pfanne angeschraubt. Natürlich kann man sie auch in alle Richtungen strahlend und ohne Optik direkt an den Pfannenboden schrauben. In jedem Fall aber mit Wärmeleitpaste. Möglichst auch die Winkel. Der Pfannenboden muß natürlich an der Kontaktstelle schön dick und nicht gerippt, höchstens ganz fein gerieft sein, um einen guten Wärmeübergang von der LED zu ermöglichen. Die Pfanne muß natürlich aus Aluminium sein um die Wärme gut zu leiten. Was eine Bratpfanne aber natürlich ohnehin sollte.

Die beiden 10W LED schraubt man einfach mit Wärmeleitpaste auf den Pfannenboden. Alle LED nicht zu dicht beieinander, dann verteilt sich die Wärme besser.

Die offene Fläche so einer Power-LED wird bis zu ca 150 Grad heiß, und besteht aus gelblichem durchsichtigen Silikon. Würde diese verschmutzen, so könnte der Schmutz einbrennen und die Reinigung der LED ist sowieso nicht zu empfehlen, da sie dabei sehr leicht beschädigt werden kann. Es ist aber nicht schwer einen Schutz aufzubauen: Zum Beispiel nimmt man einfach eine angerissene Tube Sanitärsilikon, spritzt damit 2 hohe Wülste um die 10W-LED, legt eine kleine Glas oder Plastik-Scheibe darüber (10mm Abstand) und lässt es trocknen. Die Zuleitungsdrähte der LED gehen einfach durch Bohrungen im Pfannenboden.

In der Innenseite der Bratpfanne werden die Elektronikteile untergebracht: 2 kleine 30V Konstantstrom-LED-Netzteile, eines für 10 oder 20 W und eines für 50W.

Die Platine mit der Doppelklick-Steuerung wird mit Abstandröllchen und Folie isoliert angeschraubt. Dies ist keine Sicherheitsisolierung, sondern dient nur dazu, damit alles funktioniert. Sicherheits-isoliert muß lediglich der Relais-Kontakt auf der Platine werden. (Die beiden Netzspannung-führenden Drähte noch mal extra mit einem Schlauch isolieren und auf der Lochrasterplatine festnähen, und die Unterseite des Relais, wo sie angelötet sind, dick mit Klebstoff verkitten.) Ausser der Primärseite der beiden Netzteile und dem Relaikontakt führt nichts an der Lampe irgendwelche gefährlichen Spannungen. Das ganze wird zumindest an der Netz-Seite mit Lüsterklemmen versehen und am Ende unter Verwendung von viel Isolierband anschließen.

Man orientiere sich beim Anschluss der Sekundärseite an die LED nicht an dem Foto vom Innenteil. Was man hier sieht, war nur eine Notbehelf, der auch nicht lange gehalten hat. Ich hatte nämlich versehentlich die falschen LED bestellt, die für 30 V, und wenn man die in Serie an 30 Volt legt, passiert natürlich gar nichts. Einfach parallel schalten kann man LED aber grundsätzlich nicht, weil diese sich den Strom leider nicht halbe-halbe teilen, sondern sogar zu einem Umkippverhalten neigen. Wenn man die LED dann durch Stromverteiler-Widerstände schützen möchte, dann müßten diese Widerstände so groß sein, dass man darin fast die Hälfte der aufgewendeten Energie verheizt. Deshalb ist sowas wirklich nur ein Notbehelf. Mittlerweile hab ich die richtigen LED drin und das funktioniert jetzt auch.

Elektronik/Schaltung:

Die Lampe wird, wie jede Deckenlampe an die aus der Decke kommenden 230V-Wechselstromleitungen angeschlossen, den Schutzleiter habe ich nicht benutzt, man kann diesen aber mit dem Pfannenboden elektrisch verbinden. Da die beiden Netzteile schwache Funkstörungen im UKW-Bereich machen, kann man die Zuleitungen ev noch entstören. Das ist aber nur nötig, wenn das Radio auf dem Küchentisch steht und über Antenne besonders schwache Sender empfangen werden.

Wird der übliche Lichtschalter neben der Tür an der Küchenwand eingeschaltet, so bekommt zunächst das kleine Netzteil Strom und liefert eine Sekundärspannung von maximal 36 Volt an die Schaltung. Es dürfen auch nicht mehr als ca 45 Volt sein, weil die Komponenten nicht dafür ausgelegt sind. Dass die Leerlaufspannungen begrenzt sind, ist aber wohl von jedem solchen Konstantstrom-Netz-Teil zu erwarten. Man muß nur darauf achten, dass sie nicht zu hoch sind. Wenn die gesamte Schaltung in Ordnung ist, wird die Ausgangsspannung des kleinen Netzteils 20Volt betragen, da die Spannung durch die Durchlassspannung der beiden 10VLED begrenzt wird. Gegen eventuelle Impulse mit höherer Spannung habe ich noch einen VDR-Widerstand mit 47V Gleichspannungslimit parallel geschaltet. Das kleine Teil kann aber natürlich nicht längere Zeit die ganze Leistung aus dem Netzteil aufnehmen ohne zu qualmen.
Das 50W-Netzteil wird jedoch nicht eingeschaltet, da der Relais-Kontakt offen und stromlos ist. Zwar gibt es einen 10uF-Kondensator, der die 20V zumindest einen Moment lang auf das Gate des Schalt-Mosfet IRFZ24N geben würde, und damit das Relais aufschalten, aber der Transistor BSS138 schließt diese Gate-Spannung kurz und das Relais bleibt stromlos. Der BSS138 kriegt nämlich in diesem Moment auch grade Gate-Spannung über den 100uF-Kondensator. Und wenn dieser voll ist, und die Spannung zusammenbricht, dann ist der kleine10uF-Kondensator ja erst recht schon lange voll geladen, und es kommt nicht mehr darauf an, was der BSS138 macht. Folglich bleibt das 50W-Netzteil auch weiter stromlos. Das große Licht bleibt also aus.

Anders sieht die Situation aus, wenn ich jetzt kurz aus und wieder ein schalte: Da sich der 100uF-Kondensator über den 150k-Widerstand nur langsam entlädt, hat er nach ein oder zwei Sekunden, immer noch soviel Spannung, dass beim Wiedereinschalten des Lichts und also der 20V der BSS138 keine Gate-Spannung erhält und also auch nichts kurzschließen kann. Um diese Funktion des BSS138 sicherzustellen habe ich zwei Siliziumdioden in die Source-Leitung gelegt, das sollte auch bei winter-lüftungs-kalter Küche seine Gate-Schaltschwelle ausreichend anheben. Der 10uF-Kondensator dagegen wurde beim Abschalten über eine Diode und den Grundlast-Widerstand sehr schnell entladen. Wenn er jetzt wieder seinen Strom auf das Gate des IRFZ24N gibt, wird dieser nicht kurzgeschlossen und schaltet den Transistor, also das Relais, also die Spannung für die 50W-LED ein. Und wenn diese Spannung erst mal da ist, hält sie über einen Pufferkondensator von 47uF und einen 22k-Widerstand und noch eine Diode die Gate-Spannung des IRFZ24N oben und die 50W-LED bleibt eingeschaltet. Wenn man sie wieder ausschalten will, muß man das Licht für mindestens 4 Sekunden ganz ausschalten, dann haben sich auch die 100uF wieder entladen. Ich habe die Doppelklick-Zeiten sehr lang gewählt, weil ich nicht wußte, wie schnell die Netzteile reagieren würden. Wahrscheinlich kann man sie noch etwa um den Faktor 10 beschleunigen. Da die Ladezeiten der beiden Kondensatoren ja in einer gewissen Relation zueinander stehen, müssen dann wahrscheinlich beide Kondensatoren verkleinert werden. Ev. Auch der 47uF Haltepuffer. Natürlich kann man sich das alles auch mit E-Funktion und Schaltschwellen ausrechnen, aber am Ende stimmts dann doch nur ungefähr, weil die Bauteile abweichen. Mit diesen Werten funktionierts jedenfalls.

Da die Lampe von den LED her gesehen weit über 50 000 Stunden machen müßte, ist daran zu denken, dass auch die anderen Bauteile das aushalten sollten. Also vor allem die Elkos 105-Grad Typen oder besseres und mindestens 50V und das Relais –na, ja nicht grade ein abgenutztes aus dem Schrott und lieber etwas fetter als rechnerisch erforderlich, (Die Wicklung muß natürlich 30V-tolerant sein) oder man verwendet sogar ein solid-state-Relais, wenn man damit umgehen kann. Dann mag so eine Küchenlampe durchaus ein Denkmal für kommende Generationen sein. Jedenfalls muß wohl angenommen werden, dass 10W LED, die bloß mit 3W betrieben werden, vielleicht auch 3mal so lange halten, wie bei voller Leistung. Wenn üblicherweise 50 000 Stunden angegeben werden, wären das 150 000 Stunden. Bei 2 Stunden täglich also etwa 200 Jahre. Die volle Helligkeit der 50W zusätzlich nutzt man ja nur gelegentlich, vielleicht 40 Minuten am Tag, (eher weniger) dann wären es auch 200Jahre.

Die Bratpfanne wird bei voller Leistung und Zimmertemperatur etwa 40-50 Grad warm.