Mal wieder ein kleiner LED-/Strom-/Helligkeitsvergleich

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12mA (1k Vorwiderstand an 16V DC, Uf 3.1V)

Ich habe gerade mal wieder durch Zufall Fotos der gleichen weißen LED mit unterschiedlichen Vorwiderständen gemacht. Selbst bei den „billigen“ Vertretern der Art, ist die Lichtausbeute in den letzten Jahren wahnsinnig gewachsen.

 

 

 

led10k1

1,1mA (10k Vorwiderstand an 16V DC, Uf 3.1V)

Im direkten Vergleich ist der Unterschied natürlich deutlich. Wenn man aber bedenkt, dass der Strom im oberen Foto 10 mal höher ist, als eben im unteren, sollte man wirklich überlegen, wie hell eine LED leuchten soll. Gerade im Modellbau oder auch bei Schaltungen, in denen es auf den Energiehaushalt ankommt, ist die Lichtausbeute längst nicht alles.

Wenn man z. B. bei der Häuserbeleuchtung in Modellbahnalagen mit der maximalen Helligkeit arbeitet, müssen sich vorbeifahrende (Miniatur) Lokführer wahrscheinlich die Sonnenbrille aufsetzen :mrgreen:

Ich habe das Spielchen ein wenig weiter ausgereizt, im aktuellen Fall (Noname-China 3mm-LED, weiß) ist bei etwas über 160 k (!) als Vorwiderstand nur noch ein glimmen zu erkennen, immerhin lediglich irgendwas um 100µA. Für eine schummerige Parkbeleuchtung im Modell sind 100k vor der LED noch vertretbar, wenn es um den Effekt und nicht die Ausleuchtung geht.

Will sagen: Wenn man nach längerer Zeit mal wieder eine Charge Leuchtdioden kauft, vielleicht vorsichtshalber ein Auge auf das Strom-/Helligkeitsverhältnis werfen.

 

 


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LED-Solarlampen bei Nacht

Blogleser sind schon ein ulkiges Völkchen…

Da schreibt man sich die Finger wund um seine aktuelle Solarspielerei auf den Bildschirm zu bringen und dann kommen reichlich Anfragen zu den, nur am Rande angeschnittenen, Solar-LED-Billig-Lampen :-D OK, ich kann’s verstehen, ich finde die Teile auch interessant ;-)

Für diejenigen, welche nicht gefragt haben bzw. nicht wissen was gemeint ist: Reichlich Leute woll(t)en wissen, wieviel Licht diese 1-LED Lampen denn bringen. Ich habe mal kurz versucht einige Fotos zu machen, was dabei heraus gekommen ist, stelle ich hier und jetzt in diesen Beitrag. Mehr war so auf die Schnelle nicht drin, jedenfalls ohne mir im Nächtlichen Garten die Haxen zu brechen… ;-)

night-led-2000-table-bHier drei nebeneinander, statt des Erdspießes habe ich eine transparente Dose unter die Lampen gestellt. Dazu muss für jede LED ein 5mm Loch gebohrt werden. Die Helligkeit kommt auf dem Foto recht realistisch rüber.

 

night-led-2000-table-aEtwas näher dran…

 

 

 

 

 

 

night-led-2000-bHier in der Erde steckend, wie es der Erfinder wohl vorgesehen hat.

 

 

 

 

night-led-2000-aAuch hier nochmal näher dran. Je nach Gartengröße verliert sich das Licht recht schnell. Geschätzt wird nicht ganz ein Quadratmeter halbwegs ausgeleuchtet, um knapp zu sehen wohin man tritt, reicht es in dem Bereich allerdings meiner Meinung nach.

Wie lange genau eine Akkuladung hält, hängt stark von der Sonnenscheindauer und natürlich dem Standort der Lampe ab. Bei dem aktuell sehr sonnigen Wetter und guter Sonneneinwirkung auf die Solarzelle, reicht die Leuchtdauer durchaus die komplette Nacht über. Im inneren sind laut Waschzettel 600 mA/h Zellen verbaut, bei voller Ladung sollten um 30 Stunden Betrieb möglich sein. Messungen dazu habe ich allerdings bisher nicht vorgenommen, kommt vielleicht noch.

 

 




 

 

Ein bisschen Strom aus der Sonne

solar_powered_tablet

Wenn man so im Freien seine Mobilgeräte nutzt, ist irgendwann natürlich auch der stärkste Akku leer. Dann heißt es Steckdose suchen oder vielleicht auch erstmal Strom nach draußen legen, wer hat schon überall einen 230V Anschluß. Finde ich persönlich eher lästig, nebenbei braucht man ja in der Regel nur 5V und eine USB Buchse, bestenfalls 12V für Geräte, welche im Auto bzw. am Zigarettenanzünder betrieben werden können.

solar_tablelightIrgendwo gab es in den letzten Monaten mal für einen Euro Solar Gartenleuchten, die während des Tages geladen werden und dementsprechend in der Dunkelheit leuchten. Normalerweise stecken die Teile mittels Erdspieß im Boden, mit ein bisschen Trickserei und einer transparenten Dose geht’s aber auch auf dem Tisch. Leuchtwunder sind das natürlich nicht, drei Stück nebeneinander reichen gerade so, daß man seine Sachen auf dem Tisch findet ;-) Im Boden steckend als optischer Gag ist das alles OK, zum Geräte laden reicht dies natürlich nicht.

solar_paneelInspiriert durch die Solarlichter habe ich mich an ein paar Solarpaneele erinnert, die ich vor etlichen Jahren schon als kleines Balkonprojekt auf eine alte Schranktür Holzplatte geschraubt hatte. Leider habe ich keine Datenblätter mehr dazu, wenn ich mich recht erinnere lag der maximale Gesamtstrom aus allen zusammen aber so bei rund 1,2 Ampere, sollte für einen Versuch also ausreichend sein. Da sie zuätzlich schon ein wenig unter Alterung leiden dürften, wird die Leistungsabgabe wohl jetzt um einiges niedriger ausfallen.





 

solar_boxIrgendwo muss die Sonnenenergie nun zunächst zwischengespeichert werden. Da ich am Sonntag gerade keine 12V Akkus größerer Kapazität aus dem Hut zaubern kann, wird die Starterbox für Auto und Roller Zweckentfremdet. Alternativ hätte ich vielleicht auch die Batterie aus dem Auto nehmen können, dazu kann ich mich aber nicht durchringen ;-) Also mal das Sammelsurium mit einigen Strippen und Krokoklemmen zusammenstecken – Funktioniert! Mehr als 800 mA bei voll beschienenen Solarzellen ist aber nicht mehr herauszuholen, um den Akku immer wieder mal aufzuladen sollte es ausreichen. Ehe wieder jemand meckert: Mir ist schon klar, dass der Akku nun die einizige Spannungsbegrenzung ist, die Leerlaufspannung des Paneels liegt so um die 19 V, das ist eigentlich zu viel für einen Bleiakku. Aber da lebe ich jetzt einfach mit :mrgreen:

solar_rueckdiodeIch habe keine Ahnung mehr, ob in den Solarpaneelen eine Diode vorhanden ist, um Rückspeisung aus dem Akku zu verhindern. Mal sehen, was sich da so im Keller findet, Schottky wäre schon schön :-D Mehr als eine Hand voll BAT42 ist irgendwie nicht da, pro Stück können diese 200mA verkraften, einfach 5 Stück parallel nehmen…?!? Ist ohnehin nur ein Experiment, wenn improvisieren dann richtig ;-)

Ein wenig Messerei, ein bisschen Paneel verschieben hier und da – es wird mit rund 650 mA geladen. In der Starterbox ist irgendwas um 4 Ah als Akkukapazität verbaut, sollte für ein gelegentliches Aufladen der Mobilgeräte ausreichen, Handy und Co müssen ja nicht dauernd am Kabel hängen.

solar_12-5

12V sind für unsere allseits beliebten (Micro) USB-Ladeports natürlich ein wenig viel, da muss ebenfalls noch etwas Elektronik her. Zum Glück habe ich noch einen „Zigarettenanzünder auf USB“-Adapter (was für eine Bezeichnung…) im Handschuhfach liegen, das sollte doch funktionieren!

Tut es auch! OK, das Z1-Tablet lädt nur, wenn es nicht aktiv ist. Da das Teil aber immer schon etwas zickig ist wenn es um das Aufladen geht, habe ich nichts anderes erwartet. Das Z1 Compact Smartphone hat an der Stelle keine Probleme, es lädt auch während es ein wenig Webradio vor sich hindudelt. Leider gibt der Zigarette/USB Adapter auch nur 900 mA heraus, wahrscheinlich ist dies eher das Problem, als die maximale Leistung der Starterbox. Bis ins Unendliche kann man die Kapazitäten ohnehin nicht ausreizen, schließlich wird mehr Strom entnommen als hinein fließt.

Jetzt müsste könnte man natürlich fragen, ob der Aufwand nicht doch ungleich größer ist als jener, eben die (ohnehin für das Rasenmähen vorhandene) Kabeltrommel nach draußen zu stellen, vom Strippensalat noch nicht einmal gesprochen. Nun ja – so gesehen schon :-D Aber da gibt es eben auch noch den Experimentiervirus, der wohl befriedigt werden will ;-)

Ich bin allerding ernsthaft mit der Überlegung beschäftigt, das Ganze etwas durchdachter und gezielter in Angriff zu nehmen. Mit etwas Planung und geeigneteren Teilen sollte sich eine kleine Insellösung aufbauen lassen, welche den Freizeitstrombedarf im Garten abdecken kann, mehr als Licht und Versorgung der Moilgeräte werde ich sowieso eher nicht benötigen, nebenbei bietet sich so genug Spielraum für kleinere Elektronikexperimente… Aber was ich schon so will…. ^^

Ach ja, habe ich schon darauf hingewiesen, dass dieser Blogbeitrag auf einem Androidgerät geschrieben wurde, welches mit 100% umweldfreundlichem Solarstrom betrieben wurde? Zumindest an diesem Tag :-D Vorsicht, der Akku könnte Energiereste von Netzstrom enthalten :!:


 



 

 

LED mit vier Hochstromchips für die Bühne

Ich bin immer wieder erstaunt, was mittlerweile aus Leuchtdioden herausgeholt werden kann:

LED mit vier Hochstromchips für die Bühne

Wenn ich da mal wieder an meine ersten Experimente mit roten LEDs denke, welche gerade eben so hell leuchteten, dass man bei Tageslicht die Funktion bemerkte :-)

 

 


 

Einfachst Infrarotempfänger

IR-EmpfaengerFür ein kleineres Projekt habe ich einen einfachen (!) IR-Empfänger benötigt.

Der Ausgang am Drain des FET bedient in der skizzierten Dimensionierung einen Mikrocontroller, dieser übernimmt auch die Auswertung der Signale, so sollen u. a., neben der Befehlsauswertung, Fremdlichtprobleme vermieden werden.

Getestet habe ich das Ganze nur mit 5V Betriebsspannung, bei passendem Abgleich (muss sowieso gemacht werden), sollten aber auch andere Spannungen möglich sein. Ebenso funktionieren wahrscheinlich andere Phototransistoren, habe aber im Augenblick nur den PT15-21 und den PT17-21 zur Hand. Der Abgleich ist recht simpel: Einfach den 470k Trimmer verstellen, bis die Spannung am Drain des BSS138 kippt. Hier auf die Empfindlichkeit der folgenden Stufe achten, für steile Signalflanken reicht die Schaltung so nicht. Mein zu versorgender Controller hat einen Schmitt-Trigger Eingang, also recht unkritisch, es müssen ohnehin nur einzelne 4×8 Bit Datenpakete bedient werden, welche mit ca. 25 KHz gesendet werden. Der Pegel am Ausgang ist invertiert zum IR Signal, ein beleuchteter Phototransistor bewirkt also ein ‚Low‘ am Drainanschluss.

Da ich nur ca. 5-10 cm Reichweite benötige, habe ich mir über größere Entfernungen keine Gedanken gemacht, dafür gibt es ohnehin viele erprobte Lösungen. Mir geht es mal wieder darum, alles möglichst klein zu halten und die Möglichkeit zu haben, die Elektronikkomponenten getrennt zu verbauen. Im Modellbau ist nun einmal meist kein Platz ;-)

 



 

Berechnung LED Vorwiderstand

OK, offensichtlich gibt es Bedarf… ;-)

Grüne LED

Vorweg, eine LED sollte IMMER einen Vorwiderstand haben! Ich weiß, das es auch z.B. Fernbedienungen gibt, in denen die Sende IR-LED direkt über einen FET an der Betriebsspannung hängt. In diesen Fällen ist einfach der Innenwiderstand der Batterie ausgenutzt worden oder der RDSon des FET’s. Trotzdem keine ’saubere‘ Lösung…

Also gehen wir mal von folgendem Schaltbild aus:
Einfache LED Schaltung mit VorwiderstandEinfacher LED Anschluss mit Vorwiderstand

 

 

 

Hat man keine eindeutigen Daten zur LED zur Hand, kann man von folgenden Kerndaten ausgehen:

  • Blau Weiß:         3V, max. 20mA
  • Rot, Grün,Gelb:  2V, max.20mA

Mir ist klar, das es nicht immer genau 2V oder 3V sind, aber da man ohnehin meist auf einen Standardwiderstand einer E-Reihe zurückgreifen muss und diesen immer eine Stufe über dem berechneten Wert nehmen sollte wird, kommt das auf ’nen Schnapps‘ nicht an! Ich empfehle ohnehin, nur mit 10-15 mA zu rechnen, das schont die Stromquelle (spart Energie! ;-) ) und man ist eben auf der sicheren Seite!

Ebenso sind moderne LEDs hell genug, man muss sie nicht immer am Limit betreiben. Wenn man wirklich alles herausholen möchte, ist das Datenblatt zur LED Pflicht! Hier im Beispiel gehe ich aber von normalen 3 bzw. 5mm LEDs aus!

Wobei ich für den schnellen Einsatz mit folgenden Werten immer klar gekommen bin:

  • -5V    220R
  • -12V  560R
  • -24V 1500R

OK, zum Rechnen :-)

Man nimmt die Betriebsspannung, zieht den zu erwartenden Spanungsabfall der LED ab und Teilt das Ergebnis durch den max. Strom -> U=R*I

Darauf achten, das man richtig mit den Kommastellen umgeht! 1Ampere = 1000mA.

Beispiel mit 12V, 2V LED Spannung und 15mA LED Strom:

12V-2V = 10V (Die sollen am Vorwiderstand abfallen!)

10V:15mA = 666,6 Ohm

Im Taschenrechner ist aber 10:0,015 einzugeben, die 0,015 sind 15mA (in Ampere!)

nächstliegender Wert in z.B. der E12 Reihe wären 680 Ohm.