Hallo,
ich habe einen alten Globus, den ich in einem Tauchsee versenken möchte, natürlich beleuchtet.
Nun möchte ich natürlich nicht alle paar Tage die Batterien wechseln.
Daher meine Frage:
Was müßte ich für ein Paket schnüren, um ein, max. 2 LEDs für 5000 h, alternativ 2500 h am "Leben" zu erhalten.
Oder ist es gar utopisch?
By the way, ich habe null Ahnung von Elektronik o.ä., soll heißen, mit Formeln zum Selberrechnen oder Fachtermini, werde ich wahrscheinlich überfordert sein.
Vielen Dank schon mal vorab.
Gruß
Ingo
Globus unter Wasser
Moderator: T.Hoffmann
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Achim H
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Damit der Globus unter Wasser an seiner Stelle bleibt (die Luft im Innern sorgt für Auftrieb), muss dieser entweder angekettet oder angebohrt werden.
Sollte er angebohrt werden, steht auch die gesamte Elektronik unter Wasser. Je nach Tauchtiefe müssen elektrische Verbindungen mit IP69K* geschützt werden und so einen Schutz kann man ohne Vakuumpumpe nicht selbst herstellen.
* Geschützt vor eindringendem Wasser aus jeder Richtung auch bei stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse. (Hochdruck-/Dampfstrahlreiniger, 80-100 bar).
Von welcher Tauchtiefe reden wir hier?
Damit der Globus unter Wasser an seiner Stelle bleibt (die Luft im Innern sorgt für Auftrieb), muss dieser entweder angekettet oder angebohrt werden.
Sollte er angebohrt werden, steht auch die gesamte Elektronik unter Wasser. Je nach Tauchtiefe müssen elektrische Verbindungen mit IP69K* geschützt werden und so einen Schutz kann man ohne Vakuumpumpe nicht selbst herstellen.
* Geschützt vor eindringendem Wasser aus jeder Richtung auch bei stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse. (Hochdruck-/Dampfstrahlreiniger, 80-100 bar).
Von welcher Tauchtiefe reden wir hier?
Hi,
es gibt ja wasserdichte LEDs, die ich dann komplett mit der Elektronik wasserdicht in einem Sockel verbauen würde, somit ist a)der Platz im Globus irrelevant (der muss eh geflutet werden um den 2-3 bar (10-20m) widerstehen zu können und b) würde der Sockel auch mit den nötigen Gewicht versehen werden können.
Aber ich sehe schon ( 0,02 A x 5000 h = 100 AH kann sogar ich nachvollziehen) das war wohl nur eine spinnerte Idee, weil alle 3-6 Monate eine neue Autobatterie vergiesen und versenken, das ist mir der Spass dann doch nicht wert.
In 10-20m Tiefe ist zwar nicht mehr soviel Licht, aber könnte es hiermit http://www.carbon-vertrieb.com/shop/Sol ... ::133.html gehen?
Gruß
Ingo
es gibt ja wasserdichte LEDs, die ich dann komplett mit der Elektronik wasserdicht in einem Sockel verbauen würde, somit ist a)der Platz im Globus irrelevant (der muss eh geflutet werden um den 2-3 bar (10-20m) widerstehen zu können und b) würde der Sockel auch mit den nötigen Gewicht versehen werden können.
Aber ich sehe schon ( 0,02 A x 5000 h = 100 AH kann sogar ich nachvollziehen) das war wohl nur eine spinnerte Idee, weil alle 3-6 Monate eine neue Autobatterie vergiesen und versenken, das ist mir der Spass dann doch nicht wert.
In 10-20m Tiefe ist zwar nicht mehr soviel Licht, aber könnte es hiermit http://www.carbon-vertrieb.com/shop/Sol ... ::133.html gehen?
Gruß
Ingo
Solarzellen gewinnen die elektrische Energie hauptsächlich aus dem roten Bereich des Lichtspektrums. Je kürzer die Wellenlänge - also je weiter die Lichtfarbe in Richtung blaues Licht geht - desto geringer der Energiegewinn. Genau diese Lichtbereiche werden aber bei zunehmender Wassertiefe herausgefilterter. In einer Tiefe von 10 - 20 m ist praktisch nur noch blaues Licht vorhanden. Damit scheiden Solarzellen als Stromversorgung aus.
Die Isolation der Elektronik ist das kleinere Problem, da hier mit Kleinspannung (max. 14,4 V) in Süsswasser gearbeitet werden soll Hier geht es eher um Korrosionsschutz. Sowohl als Isolation als auch als Korrosionsschutz dürften 2 Schichten Bootslack ausreichen.
Das Problem bleibt die Stromversorgung.
Die Isolation der Elektronik ist das kleinere Problem, da hier mit Kleinspannung (max. 14,4 V) in Süsswasser gearbeitet werden soll Hier geht es eher um Korrosionsschutz. Sowohl als Isolation als auch als Korrosionsschutz dürften 2 Schichten Bootslack ausreichen.
Das Problem bleibt die Stromversorgung.
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Achim H
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Wasserdicht ist nicht gleichbedeutend mit druckfest. Wasserdichte Leds sind nicht für Tauchtiefen bis 20m (= 2bar, erforderlich: IP69K), sondern sind für Anwendungen bis ca. 1m Tauchtiefe (IP68) gedacht. Was Du brauchst sind Leds, die entweder in ein druckfestes Gehäuse eingebaut oder aber selbst druckfest hergestellt werden.
Problemstellen sind alle Übergänge, zum Beispiel Verschraubungen des Gehäuse oder wo Kabel aus einem Gehäuse heraus ragen. Zwischen der Ummantelung des Kabel und dem Gehäuse kann Wasser eindringen. Und wenn Wasser erst einmal drin ist, dann funktioniert dieses als elektrischer Leiter und kann das Leuchtmittel kurzschließen. Zum Abdichten sind Gummidichtungen zwingend erforderlich. Noch besser wäre ein Verguss in Vakuum.
Problemstellen sind alle Übergänge, zum Beispiel Verschraubungen des Gehäuse oder wo Kabel aus einem Gehäuse heraus ragen. Zwischen der Ummantelung des Kabel und dem Gehäuse kann Wasser eindringen. Und wenn Wasser erst einmal drin ist, dann funktioniert dieses als elektrischer Leiter und kann das Leuchtmittel kurzschließen. Zum Abdichten sind Gummidichtungen zwingend erforderlich. Noch besser wäre ein Verguss in Vakuum.
Die Solarzelle(n) könnte man schwimmend an der Wasseroberfläche installieren. Allerdings bräuchte man dann mindestens 2x 20m Kabel (und eine Kette, damit die Solarzelle nicht abtreibt). 40m Kabel (20m hin + 20m zurück) sind kein allzugroßes großes Problem. Probleme sehe ich bei der Einführung des Kabel in ein Gehäuse bzw. beim Anschluss an die Led.Das Problem bleibt die Stromversorgung.
Wenn du den Globus so tief versenken willst - wie hell soll der dann leuchten? Soll man den von der Wasseroberfläche aus noch sehen können?
Ansonsten wäre es eine Möglichkeit den Globus mit Luft zu füllen? Man könnte unten ein kleines Loch lassen über den der Druckausgleich stattfindet. Wahrscheinlich könnte man dann im obersten Drittel/Viertel die Elektronik verbauen ohne dass sie nass wird. Die Luftfeuchte wird zwar 100% betragen, aber sicherlich besser als konmplett geflutet. Über das Loch könnte man auch ein Kabel herausführen ohne viel Probleme mit der Abdichtung...
Ansonsten wäre es eine Möglichkeit den Globus mit Luft zu füllen? Man könnte unten ein kleines Loch lassen über den der Druckausgleich stattfindet. Wahrscheinlich könnte man dann im obersten Drittel/Viertel die Elektronik verbauen ohne dass sie nass wird. Die Luftfeuchte wird zwar 100% betragen, aber sicherlich besser als konmplett geflutet. Über das Loch könnte man auch ein Kabel herausführen ohne viel Probleme mit der Abdichtung...
Und solange es sich um Süßwasser handelt würden IMHO schon normale Superflux-LEDs wegen dem Vollplastik-Gehäuse sehr lange unter Wasser funktionieren (wirklich im Sinne von 'unter Wasser'). Die Idee mit der schwimmenden Solarzelle finde ich auch recht gut. Im Winter müsste man das aber trotzdem abbauen, 'durch frieren' darf das alles nicht.
Vielleicht ist es doch möglich Unterwasser-Solarzellen zu verwenden.ustoni hat geschrieben:Solarzellen gewinnen die elektrische Energie hauptsächlich aus dem roten Bereich des Lichtspektrums. Je kürzer die Wellenlänge - also je weiter die Lichtfarbe in Richtung blaues Licht geht - desto geringer der Energiegewinn. Genau diese Lichtbereiche werden aber bei zunehmender Wassertiefe herausgefilterter. In einer Tiefe von 10 - 20 m ist praktisch nur noch blaues Licht vorhanden. Damit scheiden Solarzellen als Stromversorgung aus.
Ich habe mir neulich einen Vortrag über Dünnschicht Solarzellen(Silizium-Dünnschicht-Photovoltaik) in der UNI Bielefeld angehört. Dort wurde berichtet, dass diese gut geeignet sind um blaues Licht zur Stromerzeugung zu verwenden. Sie werden hauptsächlich auf Flachdächern verwendet, sodass die Solarzellen zum (blauen)Himmel gerichtet sind. Vielleicht hilft es dir ja.
Glaub ich nicht. Nach 10m Wassertiefe ist selbst bei sehr sauberem Wasser die Lichtstärke auf ca. 20% runter. Da bräuchte man eine riesengroße Zelle. Außerdem ist es vmtl. schon schwierig genug, halbwegs preiswert wassergeschützte Solarzellen zu kriegen (gibt es aber als Bootszubehör zu kaufen). Solche die man in 10-20m Wassertiefe verwenden kann, müsste man wahrscheinlich selbst bauen.
Nach den ersten Antworten hatte ich das Projekt schon abgehackt, aber es scheint ja noch Leben drin zu sein.
Über die Wasser- und Druckdichtigkeit mache ich mir überhaubt keine Sorgen, das kriegen wir schon hin.
Selbst die Solarzelle druck- und wasserdicht in Plexi verpacken sollte funktionieren und eine wasserdichte LED wird in einem mit Wasser gefülltem, druckdichtem Glas- oder Plexi-behälter wieder funktionieren.
Eine Kabelverbindung zur Oberfläche ist ausgeschlossen.
Interessanter ist der Aspekt mit dem blauen Licht, bzw. das Solarzellen normal rotes Licht/Wellen brauchen, da werde ich mich wohl mal einlesen müßen.
Nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz hat blaues Licht (bei klarem Wasser) in ca. 17-18m Tiefe nur noch 50% Intensität.
Da wir zwar "gutes", aber kein klares Wasser im See haben, stelle ich mal die Pimaldaumen-Hypothese auf, dass wenn ich mich auf 10m Tiefe beschränke, vielleicht noch 25% Intensität habe.
Jetzt sind wieder die Rechenkünstler gefragt.
Die unten verlinkte Zelle liefert 375mA bei 20% Wirkungsgrad. Kommt da jetzt Licht bei raus?
Gruß
Ingo
Über die Wasser- und Druckdichtigkeit mache ich mir überhaubt keine Sorgen, das kriegen wir schon hin.
Selbst die Solarzelle druck- und wasserdicht in Plexi verpacken sollte funktionieren und eine wasserdichte LED wird in einem mit Wasser gefülltem, druckdichtem Glas- oder Plexi-behälter wieder funktionieren.
Eine Kabelverbindung zur Oberfläche ist ausgeschlossen.
Interessanter ist der Aspekt mit dem blauen Licht, bzw. das Solarzellen normal rotes Licht/Wellen brauchen, da werde ich mich wohl mal einlesen müßen.
Nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz hat blaues Licht (bei klarem Wasser) in ca. 17-18m Tiefe nur noch 50% Intensität.
Da wir zwar "gutes", aber kein klares Wasser im See haben, stelle ich mal die Pimaldaumen-Hypothese auf, dass wenn ich mich auf 10m Tiefe beschränke, vielleicht noch 25% Intensität habe.
Jetzt sind wieder die Rechenkünstler gefragt.
Die unten verlinkte Zelle liefert 375mA bei 20% Wirkungsgrad. Kommt da jetzt Licht bei raus?
Gruß
Ingo
Ich würde eher mit 15% 'nutzbarem' Licht rechnen. Die spektrale Empfindlichkeit einer Solarzelle liegt aber standardmäßig eher im 'blauen' Bereich, da sind IMHO keine speziellen Zellen erforderlich.stelle ich mal die Pimaldaumen-Hypothese auf, dass wenn ich mich auf 10m Tiefe beschränke, vielleicht noch 25% Intensität habe.
Siehe z.B. hier: http://www.tu-harburg.de/et3/students/S ... 0_2010.pdf
Wenn Du hinreichend viele davon verwendest... Das ist nur eine Einzel-Zelle, kein Modul. Ich würde Dir eher ein fertiges Modul empfehlen (je nach Akku 6V oder 12V). Schon für 6V müsstest Du etwa 15 dieser Zellen hintereinander schalten...Die unten verlinkte Zelle liefert 375mA bei 20% Wirkungsgrad. Kommt da jetzt Licht bei raus?
Sagen wir mal Du nimmst einen 12V Blei-Gel-Akku mit ca. 4Ah. Unter guten Bedingungen (Ultra-Low-Drop KSQ) kannst Du daran 4 Nichia Raijin LEDs bei ca. 50mA in Serie betreiben. Die LEDs werden als Tetraeder angeordnet, damit sollte die Ausleuchtung des Globus halbwegs homogen sein. Für 24h sind dann 1.2Ah erforderlich. Ein Standard-12V Modul mit einer Nennleistung von 10Wp (so was gibt es bei ebay auch noch etwas günstiger) liefert an einem sonnigen Tag unter 'Normalbedingungen' etwa 8Ah am Tag. Wenn man das auf 15% reduziert, dann ergeben sich etwa die erforderlichen 1.2Ah am Tag. Reserve für Regentage ist da allerdings nicht dabei.
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Achim H
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Die Solarzelle wird doch nicht permanent zur Sonne hin ausgerichtet. Und da auch nicht jeder Tag einer mit Sonnenschein ist, kannst Du schon froh sein, wenn nur 50% von dem, was Du ausgerechnet hast am Akku ankommen. Meine Meinung: unter Wasser ist Käse. Die Solarzelle muss schwimmend konstruiert werden. Und dafür würde eine reichen, die nur seewasserfest ist. Solarladeregler und Akku müssen auch noch irgendwo hin (am besten direkt bei der Solarzelle, zum Erzeugen eines Schwerpunktes). Kunststoffkette dran (eine aus Metall ist zu schwer), das Kabel zwischen den Kettengliedern durchgefädelt und an die Leds angeschlossen. Damit die Solarzelle nicht von Booten plattgefahren wird, sollte diese ein gelbes Blinklicht erhalten (kann man auch zur Kenntlichmachung für den Taucher verwenden (neben der Taucherboje)).
@ Borax:
Es kommt wohl immer darauf an, wo man nachschaut. Bei den meisten Solarzellen liegt die spektrale Empfindlichkeit im roten Bereich. Siehe:
http://www.ipn.uni-kiel.de/projekte/buw ... zellen.pdf sowie:
http://www.td.mw.tum.de/tum-td/en/studi ... /SolPV_3-1 und
http://www.et.fh-mannheim.de/kni/pvr/pv ... nfo_1.html
Es kommt wohl immer darauf an, wo man nachschaut. Bei den meisten Solarzellen liegt die spektrale Empfindlichkeit im roten Bereich. Siehe:
http://www.ipn.uni-kiel.de/projekte/buw ... zellen.pdf sowie:
http://www.td.mw.tum.de/tum-td/en/studi ... /SolPV_3-1 und
http://www.et.fh-mannheim.de/kni/pvr/pv ... nfo_1.html
Ok. Anscheinend gibt es beides. Dummerweise wird man das beim Kauf eines Standard-Moduls nicht vorher in Erfahrung bringen.
@Achim
Da hast Du auch recht. Die 8Ah am Tag sind ein Maximalwert. An einem 'Durchschnittstag' sind es eher 4Ah/Tag. Erschwerend kommt hinzu (da hatte ich noch nicht drüber nachgedacht), dass die 15% nutzbares Licht nur um die Mittagszeit gelten. Morgens und nachmittags dürfte es noch erheblich weniger sein, weil der Anteil des reflektierten Lichts höher ist (wegen dem flachen Einfallswinkel). Also müsste man wohl ein 50Wp Modul verwenden (z.B. http://www.ebay.de/itm/50Watt-Solarmodu ... 3cb477dc07 ). Wäre mir zu schade um es zu 'versenken', aber inkalima hat ja schon die 'schwimmende' Version abgelehnt:
@Achim
Da hast Du auch recht. Die 8Ah am Tag sind ein Maximalwert. An einem 'Durchschnittstag' sind es eher 4Ah/Tag. Erschwerend kommt hinzu (da hatte ich noch nicht drüber nachgedacht), dass die 15% nutzbares Licht nur um die Mittagszeit gelten. Morgens und nachmittags dürfte es noch erheblich weniger sein, weil der Anteil des reflektierten Lichts höher ist (wegen dem flachen Einfallswinkel). Also müsste man wohl ein 50Wp Modul verwenden (z.B. http://www.ebay.de/itm/50Watt-Solarmodu ... 3cb477dc07 ). Wäre mir zu schade um es zu 'versenken', aber inkalima hat ja schon die 'schwimmende' Version abgelehnt:
Eine Kabelverbindung zur Oberfläche ist ausgeschlossen.
Zuletzt geändert von Borax am Di, 13.09.11, 08:09, insgesamt 1-mal geändert.
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Loong
Das ist aber nicht so dramatisch.Borax hat geschrieben:Erschwerend kommt hinzu (da hatte ich noch nicht drüber nachgedacht), dass die 15% nutzbares Licht nur um die Mittagszeit gelten. Morgens und nachmittags dürfte es noch erheblich weniger sein, weil der Anteil des reflektierten Lichts höher ist (wegen dem flachen Einfallswinkel).
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Also selbst wenn die Solarzelle nur 1% ihrere Nennleistung erreicht, sollte das realisierbar sein. Ausreichend überdiemensionieren ist die Devise.
Als Akku empfehle ich einen A123System LiFePo4-Akku, der hat nach 1000 Ladezyklen noch >90% Restkapazität (IMHO gute Chanchen auch 5000 Zyklen und mehr) und ein tiefentladeschutz ergibt sich durch die LED selbst, seine Nennspannung passt auch perfekt für weiße, blaue und grüne LEDs (nur true-green).
Als Akku empfehle ich einen A123System LiFePo4-Akku, der hat nach 1000 Ladezyklen noch >90% Restkapazität (IMHO gute Chanchen auch 5000 Zyklen und mehr) und ein tiefentladeschutz ergibt sich durch die LED selbst, seine Nennspannung passt auch perfekt für weiße, blaue und grüne LEDs (nur true-green).
Nun mal so rein interessehalber...
Was ist eigentlich der Sinn der Sache? Soll der Globus für die Taucher sein?
Oder für Leute am Ufer? Ist das Deko oder hat das einen praktischen Zweck?
Und was macht man mit einer LED an einem Globus? Einen Ort markieren?
Oben oder unten mittig? Das Ding von innen beleuchten? Wer soll das von wo
und warum sehen? Und wie groß ist der Globus?
Einige dieser Frage wurden schon gestellt, aber nicht beantwortet.
Was ist eigentlich der Sinn der Sache? Soll der Globus für die Taucher sein?
Oder für Leute am Ufer? Ist das Deko oder hat das einen praktischen Zweck?
Und was macht man mit einer LED an einem Globus? Einen Ort markieren?
Oben oder unten mittig? Das Ding von innen beleuchten? Wer soll das von wo
und warum sehen? Und wie groß ist der Globus?
Einige dieser Frage wurden schon gestellt, aber nicht beantwortet.
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Achim H
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Ich hätte da noch eine Idee: Wie wäre es mit einer Luftspule.
Die Dinger funktionieren recht gut direkt unter einer Hochspannungsleitung (Elektromagnetismus ist dort sehr hoch). Die Frage ist nur, würde die auch noch im See (Meer) und/oder unter Wasser funktionieren?
Die Dinger funktionieren recht gut direkt unter einer Hochspannungsleitung (Elektromagnetismus ist dort sehr hoch). Die Frage ist nur, würde die auch noch im See (Meer) und/oder unter Wasser funktionieren?
Hallo, Achim!
Eine interressante Theorie. Die Netzfrequenz bei uns beträgt 50 Hz. Bei dieser Frequenz dringt eine Elektromagnetische Welle nahezu ungehindert in Wasser ein. Energiegwinnung durch eine Antenne - oder auch Spule, was im Prinzip nichts anderes als eine aufgewickelte Antenne ist - wäre theoretisch durchaus möglich. Bei einer Frequenz von 50 Hz beträgt die Wellenlänge im Vakuum ca. 6000 km. Im Wasser reduziert sich die Wellenlänge auf etwa 4500 km. Der optimale Energiegewinn wird mit einer Antenne mit halber Wellenlänge erreicht, also etwa 2250 km.
Da hier nicht allzuviel Energie für die LEDs benötigt wird, könnten eventuell schon ein paar Kilometer Kabel ausreichen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Überspannungsleitung zumindest einen gewissen Bruchteil der halben Wellenlänge erreicht, z. B. ein Achtel der Wellenlämge, also mindestens 750 km. Sonst würde von der Leitung nicht genug Energie als EM-Welle in den freien Raum und damit ins Wasser abgestrahlt.
Sollten alle Voraussetzungen erfüllt sein, müßte nur noch geprüft werden, ob die Spule den See nicht zum Überlaufen bringt - eine einfache Kosten - Nutzenrechnung.
Nimm mir den Beitrag bitte nicht übel, ein wenig Spaß muss auch mal sein!
Gruß
Uwe
Eine interressante Theorie. Die Netzfrequenz bei uns beträgt 50 Hz. Bei dieser Frequenz dringt eine Elektromagnetische Welle nahezu ungehindert in Wasser ein. Energiegwinnung durch eine Antenne - oder auch Spule, was im Prinzip nichts anderes als eine aufgewickelte Antenne ist - wäre theoretisch durchaus möglich. Bei einer Frequenz von 50 Hz beträgt die Wellenlänge im Vakuum ca. 6000 km. Im Wasser reduziert sich die Wellenlänge auf etwa 4500 km. Der optimale Energiegewinn wird mit einer Antenne mit halber Wellenlänge erreicht, also etwa 2250 km.
Da hier nicht allzuviel Energie für die LEDs benötigt wird, könnten eventuell schon ein paar Kilometer Kabel ausreichen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Überspannungsleitung zumindest einen gewissen Bruchteil der halben Wellenlänge erreicht, z. B. ein Achtel der Wellenlämge, also mindestens 750 km. Sonst würde von der Leitung nicht genug Energie als EM-Welle in den freien Raum und damit ins Wasser abgestrahlt.
Sollten alle Voraussetzungen erfüllt sein, müßte nur noch geprüft werden, ob die Spule den See nicht zum Überlaufen bringt - eine einfache Kosten - Nutzenrechnung.
Nimm mir den Beitrag bitte nicht übel, ein wenig Spaß muss auch mal sein!
Gruß
Uwe
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Loong
Wie wär's mit Resonanztransformation? Die kann man nicht nur zur Spannungsüberhöhung, sondern auch zur Energieübertragung nutzen. Dann bräuchte man nur verhältnismäßig kleine Schwingkreisspulen. Ich hab nicht ganz mitgekriegt: Über welche Distanz soll die Energie denn übertragen werden?