Solarlampe mit Kerzensimmulation u. Dimmer

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

Ceeland
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Di, 11.10.11, 15:54

Hallo, ein Neuling hier im Forum mit Fragen an die Speziallisten, ich möchte eine tragbare Solarlampe bauen: mit Flicker-Diodensteuerung (Kerzenlicht) und Dimmer.

Nach dem Plan :von Borax 31.05.10, 14:01 mit Laderegelung, download/file.php?id=17160&mode=view
weiter möchte ich eine PWM zum dimmen einbauen:
viewtopic.php?f=35&t=4512&start=25#p129448 von Borax 11.10.10, 14:14
vielleicht kann man auch diese Endstufe mit Mosfet benutzen:
viewtopic.php?f=35&t=7090#p98916 von Borax 11.06.09, 16:11
Was ich unbedingt mit einbauen möchte wäre eine Flicker-Diodensteuerung (Kerzenlicht) die die Endstufe bzw. das PWM - Signal steuert. siehe:
http://www.evilmadscientist.com/article ... cker/print
Mein Gedanke war, vor der Mosfet-Ansteuerung, das PWM-Signal mit dem Flicker-Diodensignal zu takten. Geht das? Und wie wäre die
Schaltung dazu? ( Also das Flackerlicht zu dimmen ; eine Komplettschaltung wäre toll ).

Für Ideen, im voraus besten Dank Ceeland
Zuletzt geändert von Ceeland am Mi, 12.10.11, 21:07, insgesamt 1-mal geändert.
Borax
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Mi, 12.10.11, 14:37

Hallo Ceeland,
welcome on board!

Fangen wir mal vorne an:
Wie hell soll es denn werden (sprich welche LEDs willst Du daran betreiben)?

Ich bin nicht sicher, das diese Flacker-LED tatsächlich ein PWM Signal erzeugen/verwenden. Aber das ist auch egal. Man kann so was integrieren, das ist kein großes Problem. Soll/kann/muss dieser Flacker-Effekt abschaltbar sein?

Noch was:
Also das Flackerlicht zu dimmen
Also zusätzlich zum flackern auch noch dimmen oder wie?
Ceeland
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Mi, 12.10.11, 22:09

Hallo Borax, freue mich über die erste Antwort!
Also für die Leistung habe ich an ca. 1 - 1,5 Watt gedacht. Nichia warmweiss http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html Die Lampe sollte abends auf der Terrasse auf dem Tisch stehen,deshalb dimmbar.
Für ein Gehäuse und den entsprechenden Platz wird sich schon eine echte Kerzenlaterne zum Umbau finden. Abschaltbar finde ich eine gute Idee, falls es zu stark nervt, ansonsten kann man es auch nur als Deko nebenan benutzen.
Solar Panel muss nicht so gross sein, da die Lampe nicht die ganze Nacht bei großer Leistung brennen sollte. Die Akkus könnten trotzdem
etwas größer ausfallen.( Fete, warme Sommernacht ) Eine Nachladebuchse wollte ich auch einbauen.( zur Not auch im Ladegerät extra laden ) Die hell-dunkel Schaltung kann man heraus nehmen. ( Eigentlich sollte es eine Notlaterne werden, aber von der hat man übers Jahr zu wenig Nutzen!)
Ja das Flackern sollte dimmbar sein.
Ps. Im Schreiben bin ich sehr langsam
Borax
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Do, 13.10.11, 08:45

Ok. Dann weiß ich schon mal etwas mehr :) Aber noch nicht genug...
Die hell-dunkel Schaltung kann man heraus nehmen
Also möchtest Du nur 'von Hand' ein/ausschalten?
Also für die Leistung habe ich an ca. 1 - 1,5 Watt gedacht. Nichia warmweiss
Eine oder mehrere?
Falls eine, dann würde vmtl. eine LiFePo Zelle mit guten 2Ah reichen. 5V Solarplanel dazu (z.B. so einen USB Lader - die gibt es bei ebay recht günstig) und dann halt noch die Schaltung dazu passend 'einmessen'.
Ceeland
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Do, 13.10.11, 09:36

Ja ,ein normaler Ein-Ausschalter genügt.
Die Leuchtstärke bei der vorgeschlagenen LED dürfte für eine Tischlampe ausreichen (Nichia NS6L183AT-H3 105lm warmweiß
( nur eine Led )
Technische Details
Leistung 2,72 W
Farbtemperatur 2700 K
Farbwiedergabe 85 Ra
Abstrahlwinkel 120º
Kurzdatenblatt
Strom 175 mA 350 mA 800 mA
Spannung 2,8 V 3,0 V 3,4 V
Effizienz 106 lm/W 100 lm/W 80 lm/W
Lichtstärke 17500 mcd 35000 mcd 73500 mcd
Lichtstrom 52 lm 105 lm 220 lm
So ein USB-Lader hab ich schon für andere zwecke. Der Akkutyp wäre ok.
Borax
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Do, 13.10.11, 12:06

Hast Du auch noch Angaben zur Flicker-LED? Ich kann die gerade nirgends finden. Und auch in Deinem Link ist ja keine Bezugsquelle genannt...
Ceeland
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Do, 13.10.11, 13:34

natürlich - ursprünglich wollte ich die LED aus einer Dekokerze ausbauen, gib es sogar morgen bei Aldi und anderen Discouder, aber bei C.
gibt es sie auch einzeln. Kerzen-LED CandleLED Gelb
Technische Daten:
Farbe Gelb
Gehäuse 5 mm
Ausführung flackernd
Typ CandleLED
IF 20 mA
Wellen-Länge typ. 590 nm
UF 3.3 V
RoHS-konform Ja
Borax
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Do, 13.10.11, 13:51

Im Prinzip egal (Aldi oder Conrad)... Nur diese Werte:
IF 20 mA UF 3.3 V braucht man halt...
Ceeland
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Fr, 14.10.11, 19:47

Hallo, ich habe mir mal ein Blockschaltbild von der Lampe ausgedacht!
Letzt fehlt nur noch die entsprechende Schaltung dazu. Wenn`s so gehen würde?

Meine Vorstellung von der Lampe als Blockschaltbild.
Meine Vorstellung von der Lampe als Blockschaltbild.
Borax
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Fr, 14.10.11, 23:49

Sorry, hab ich heute 'vergessen'. Kriegst Du aber schon noch - kann aber auch bei mir mal ein paar Tage dauern.
Ceeland
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Sa, 15.10.11, 19:09

Hallo , keine Panik, bin nur froh wenn es über kurz oder lang überhaupt zu einer Schaltung kommt.!
Ich weiß noch einiges über Elektronik, habe aber seit 25 Jahren absolut nichts mehr zu tun mit Elektronik,
da ist vieles verschwunden! :(
Borax
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Sa, 15.10.11, 21:42

Das kriegen wir schon hin. Aber da muss ich auch erst mal in Ruhe drüber nachdenken, was da die sinnvollste Lösung ist.
Ceeland
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So, 16.10.11, 19:48

Hallo, ich habe neue Erkenntnisse über die Flacker-LED. Ich habe mir ein Flacker-Teelicht gekauft und gleich auseinander genommen, - und?
eine Lithium Batterie und eine F-Led kam heraus. Das Ding an einen O-Scope angeschlossen und mir die Batteriespannung angesehen.
Zum Vorschein kam ein PW-Signal mit ständig wechselnder Frequenz für die schwankende Helligkeit. Somit ist die untere Kurve in meinem
Blockschaltbild weiter oben im Beitrag, falsch.
Das Signal müsste doch für die weitere Steuerung zu gebrauchen sein. Siehe auch:
http://www.flickr.com/photos/oskay/5860 ... 020691060/
Borax
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Mo, 17.10.11, 12:14

Klingt gut!
Zum Vorschein kam ein PW-Signal mit ständig wechselnder Frequenz für die schwankende Helligkeit.
Kannst Du da mal ein Bildchen posten? Dann würde ich die 'Eckwerte' schon mal genau wissen...
[EDIT]
So ein paar weitere Überlegungen... Unterspannungsabschaltung kann entfallen, die LIFEPO4 26650FPZ darf bis auf 2V runter entladen werden, da zieht die LED keinen Strom mehr. Um die LED bei ca. 300mA zu treiben ist eine 'KSQ' erforderlich, die quasi keinen Drop hat. Da können wir auf CRIs Schaltung mit Si-Diode zurückgreifen, aber die ist sehr sensibel, muss also sauber von Dir eingemesen werden. Vorteil ist aber, dass man über die Basis-Vorspannung (die auch an die Diode geht), gleich dimmen kann (nicht linear, aber das wäre IMHO verschmerzbar). Wichtig wäre jetzt halt die Frequenz der F-LED, weil ich sonst nicht abschätzen kann, ob diese KSQ bei der PWM-Frequenz noch 'mitkommt'.
Ceeland
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Di, 18.10.11, 00:03

Hallo,
hier sind ein paar Bilder vom Scope:
Bilder der F-LED
Bilder der F-LED
F-LED Zeitbasis 2ms
F-LED Zeitbasis 2ms
Zeitbasis 5ms
Zeitbasis 5ms
sind etwas groß geraten dafür kann man alles erkennen.
Die Frequenz wechselt ja ständig, das kann man im Bild schlecht festhalten, ich denke sie schwankt zwischen 0 und 30 Hz. Die Zeitbasis
war 2 + 5 ms kann man oben im Bild ja sehen.
Ja Einmessen wird schon noch gehen. Vom Strom - dachte ich bei der Nichia LED an ca. 400 mA ganz hell, für kurze Zeit und für Normal-
betrieb runter dimmen muss man sehen.
Die Bilder oben wurden direkt an der Batterie vermessen oder der LED sonst war da nichts in der Kleinen Lampe.
Unterspannungsschutz weglassen ist gut hat man gleich Schaltungsaufwand gespart.
Borax
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Di, 18.10.11, 09:12

Ok. das müsste noch gut so gehen. Wenn die Pulse kürzer als 0.5ms sind, dann wird der Strom nicht mehr voll erreicht (dafür ist diese KSQ zu langsam). Vmtl. würde das aber auch nicht wirklich stören.
Ich weiß jetzt nicht, wie Du das Scope eingestellt hast, aber es sieht so aus, als ob da ein Spannungs-Offset vorhanden ist (die Batterie wird nicht 5V haben...) Ich rechne mal so: 3.5V=Batteriespannung unbelastet (F-LED gerade aus), und 2.5V=Batteriespannung belastet (F-LED gerade an), 1V geht am Innenwiderstand der Batterie flöten. Interessant wäre jetzt folgender Versuch:
Da Du ein Scope hast, wirst Du (hoffentlich) auch irgendeine brauchbare Spannungsquelle mit ca. 3.5V haben (nicht so eine Li-Batterie - die haben einen viel zu großen Innenwiderstand - drum funktioniert das ja bei dem Flacker-Teelicht ohne Vorwiderstand). Geeignet wären: zwei randvolle Alkali Batterien (ca. 3.1V) oder 3 nicht mehr ganz volle NiHM Akkus (ca. 3,6-3.8V) oder natürlich eine einstellbare stabilisierte Spannungsquelle (Labornetzteil oder auch regelbares Universalnetzteil).
Dann den Plus-Pol der Spannungsquelle direkt mit der F-LED verbinden, Kathode (Minus-Pol) der F-LED über einen Widerstand ( je nach Spannung etwa 100 bis 500 Ohm - bei niedriger Spannung kleinerer Widerstand) an Minus der Spannungsquelle. Am Scope die Spannung am Widerstand messen (bitte drauf achten, dass die Nulllinie am Scope auch auf Null ist).
[EDIT]
Mit dem obigen Schätzwert habe ich das mal grob simuliert...
So sollte es etwa hinhauen:
Flacker_Solar1.png
Der Vorwiderstand von 150Ohm für die Flacker-LED ist nur geschätzt. Sollte aber grob passen (10mA reicht ja völlig).
Am Poti P3 kann die Ladeschlussspannung präzise eingestellt werden. Ich würde auf 3.6V 'eichen'. Am Poti P1 kann gedimmt werden, hierzu sollte aber der eingekreiste Widerstand (3.9K) genau passen, je größer der Widerstand, desto mehr Strom... Diese Widerstand sollte also etwa so groß gewählt werden, dass bei max. aufgedrehtem Poti (also max. möglicher Widerstand) etwa 400mA fließen. Weil hier viele Unbekannte/Toleranzwerte (Potis haben oft mehr als 20%!) mit eingehen, sollte man diesen Widerstand also genau einmessen. Der zweite eingekreiste Widerstand hängt vom 'Verhalten' der F-LED ab. Er sollte/muss so gewählt werden, dass bei schwacher und bei voller Batterie der Flackereffekt passt.
Im Prinzip: Wenn F-LED aus, dann liegt am Transistor Q1 die Batteriespannung geteilt über 10K/2.7K an, das sollte im Bereich zwischen 2.8V und 3.6V reichen um diesen Transistor 'durchzuschalten'. Wenn F-LED an, denn wird das Potential am Kreuzungspunkt R6/R15/F-LED so weit abgesenkt, dass die Spannung hinter dem 10K/2.7K Teiler unter 0.5V liegt und der Transistor Q1 sperrt.
S1 ist der 'Hauptschalter', wenn der aus ist, dann fließt kein Strom (außer von Solarzelle zum Akku). Mit S2 kann man den Flackereffekt ausschalten.
Zuletzt geändert von Borax am Di, 18.10.11, 11:39, insgesamt 1-mal geändert.
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Di, 18.10.11, 11:37

Das Flackern wirkt natürlicher, wenn man zwischen 2 versetzt angordenten LED unregelmäßig hin- und herschaltet, als wenn man nur eine LED benutzt.
Ceeland
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Di, 18.10.11, 11:40

Hallo,Borax
Muss mal schauen was sich noch auftreiben lässt, es geht aber erst morgen. Die Schaltung sieh schon mal gut aus.


An CRI+RA+ : daran habe ich auch schon gedacht, aber dann müsste man vermutlich eine 2. Ansteuerung einbauen.
oder 2 F-LED parallel schalten. ? Weiß nicht?
Ich muss weg

Danke
Ceeland
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Mi, 19.10.11, 17:14

[ Da Du ein Scope hast, wirst Du (hoffentlich) auch irgendeine brauchbare Spannungsquelle mit ca. 3.5V haben (nicht so eine Li-Batterie - die haben einen viel zu großen Innenwiderstand - drum funktioniert das ja bei dem Flacker-Teelicht ohne Vorwiderstand). Geeignet wären: zwei randvolle Alkali Batterien (ca. 3.1V) oder 3 nicht mehr ganz volle NiHM Akkus (ca. 3,6-3.8V) oder natürlich eine einstellbare stabilisierte Spannungsquelle (Labornetzteil oder auch regelbares Universalnetzteil).
Dann den Plus-Pol der Spannungsquelle direkt mit der F-LED verbinden, Kathode (Minus-Pol) der F-LED über einen Widerstand ( je nach Spannung etwa 100 bis 500 Ohm - bei niedriger Spannung kleinerer Widerstand) an Minus der Spannungsquelle. Am Scope die Spannung am Widerstand messen (bitte drauf achten, dass die Nulllinie am Scope auch auf Null ist). ]

Hallo,
Ich hatte auf die Schnelle nur 12 V parat, 470 Ohm in Reihe mit der F-LED (19mA ) - das Scope zeigt über R 8,8V und im
unteren Bereich 4,8V
Also 4Vss Rechtecksignal,die blieben auch fast gleich bei einer Verdopplung von R 1k .Ist das, was Du wissen wolltest?
Ah! In der Schaltung ist S1 überbrückt, Zeichenfehler.
Ärger,beim abbauen ist eine Froschklemme abgesprungen, leider hat die LED jetzt nur noch Dauerlicht. :shock:
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Beatbuzzer
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Mi, 19.10.11, 19:08

Ceeland hat geschrieben: An CRI+RA+ : daran habe ich auch schon gedacht, aber dann müsste man vermutlich eine 2. Ansteuerung einbauen.
oder 2 F-LED parallel schalten. ? Weiß nicht?
Ich muss weg
So gehts mit zwei LEDs.
LED1 und LED2 sind die beiden Nutz-LEDs. LED3 ist die Kerzen-LED. Die beiden Transistoren können nur wechselseitig leiten, wenn T1 also sperrt, leitet T2 und umgekehrt.
plan.jpg
PS: Evtl. muss man vor die Basis von T2 noch einen Widerstand setzen, damit wenn T1 sperrt, kein all zu hoher Strom durch die LED1 in die Basis von T2 fließt.
Ceeland
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Mi, 19.10.11, 19:53

Hallo Beatbuzzer,
Danke für Deinen Beitrag, aber bei dieser Kombination hätte ich ein springendes Licht das wechselnden Schatten verursacht.Ich denke
das stört zu viel. Es müssten zwei Steuer LED,s sein die auch zwei End-LED.s steuern, durch die Fertigungstoleranz läuft dann das Flakern aus einander. Es sollte auch dimmbar sein.
Borax
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Mi, 19.10.11, 21:12

Ah! In der Schaltung ist S1 überbrückt, Zeichenfehler.
Stimmt. Sorry! Aber das wäre auch spätestens beim ersten Test aufgefallen :D
Ärger,beim abbauen ist eine Froschklemme abgesprungen, leider hat die LED jetzt nur noch Dauerlicht.
Schade.
Ansonsten... 12V ist ein wenig viel für die F-LED. Da kann man ja nur schwer auf das 'Verhalten' bei 3-3.5V schließen...
Ceeland
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Do, 20.10.11, 19:37

Hallo Borax,
ich schaue morgen dass ich eine neue LED bekomme, dann mache ich den Test mit den zwei 1,5V Batterien.
Hast Du vielleicht auch noch einen guten Tipp für ein Solarpanel? Dann kann ich mir schon einmal Gedanken über die Größe
der Lampe machen.
Danke schon mal für Deine Bemühungen.
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Beatbuzzer
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Fr, 21.10.11, 08:02

Ich schlage monokristalline Zellen vor. Die haben den höchsten Wirkungsgrad. Da bekommst du also am meisten Strom pro mm².
Ladeschlussspannung ist 3,6V, über der Schottky ist je nach Ladestrom nochmal mit 0,4V zu rechnen, und das Solarmodul bricht unter Belastung auch noch ein bisschen ein.
Alles in Allem würde ich eins mit 4,5V oder auch 5V suchen.

Bei 300mA LED-Strom sind die 2,3Ah der LiFePo4 Zelle nach etwa 7,5 Std. verbraucht. Man kann also davon ausgehen, dass sie jeden Morgen leer ist. Ein Ladestrom von 300mA wäre also schon nicht schlecht, damit der Akku wenigstens an einem sehr sonnigen Tag voll wird.

Von diesen hab ich eine für eine Solarlampe im Einsatz. Da betreibe ich eine Q5 mit etwa 100mA. Die machen recht gut ihren Dienst. Wenn du davon so 2-3 nimmst, dann sollte das schon ganz gut gehen.
Ceeland
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Sa, 22.10.11, 12:17

Hallo,Borax
neue Messung mit der F-LED an 3,2V Alkaine Batterien und 470 Ohm. Am Scope zeigt sich eine Spannung von 1,2V über R.
Bei UB= 2,6V NiMh Akku und 470 Ohm, zeigt das Scope 0,6 V, LED flackert noch schwach,wobei der doppelte R- Wert auch noch geht.
Sollte man R14 in der Schaltung nicht auf 6,8K Ohm setzen oder höher?
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