Leuchtende Würfel - ist das möglich

[knäckebrot]

Hallo!
Ich arbeite gerade an einem Projekt und bin beim Informationssuchen auf euer Forum gestossen.
Da ich ein Neuling in Sachen LEDs bin, ich in meinem Projekt aber solche verwenden will (ja eigentlich muss, sonst funktioniert die Idee gar nicht) hoffe ich, dass ihr mir Tipps und Ratschläge geben könnt.
Also mein Grundgedanke war, relativ starke LEDs mit 2 Batterien (eigentlich lieber nur mit einer, dann vielleicht nicht ganz so starke LEDs) zu betreiben. Da ich daheim eine LED Taschenlampe mit starker Leuchtkraft habe die auch nur 2 AA Batterien braucht, weiß ich zumindest schonmal dass das funktionieren kann.

Nun zu meinem Projekt. Also ich möchte es hier mal nicht komplett detailliert beschreiben sondern nur den Teil, der die LEDs, also die "Elektronik" betrifft. Ich füge am Ende des Posts noch eine Skizze dafür hinzu:

Es geht darum, in einen (transluzenten) Würfel eine LED zu befestigen. An der Aussenseite des Würfels befindet sich ein flacher Kontakt der mit der inneren LED verbunden ist. Der Kontakt soll nicht allzuweit aus dem Würfel rausstehen, damit man diesen noch gut "plan" auf eine gerade Oberfläche stellen kann.
Auf besagter Oberfläche befindet sich genauso ein Kontakt, der mit einer (oder zwei) Batterien verbunden ist.
Stellt man nun den Würfel auf die Auflagefläche, so dass beide Kontakte verbunden werden, fliesst Strom und die LED im Inneren des Würfels leuchtet.

Ich setze jetzt mal voraus, das der Würfel so fest auf der Fläche steht, dass die beiden Kontakte gut aufeinander liegen.
Ich hab das jetzt alles mal theoretisch beschrieben wie ich es mir vorstelle. Da ich aber nur sehr wenig bis kaum Wissen in diesem Thema habe, stelle ich nun die Frage an euch, ob das funktioniert und was ich dafür brauche beziehungsweise auf was ich achten muss.

Ich hab schon begonnen mir einige Themen hier im Forum durchzulesen, die Forumsuche hab ich auch schon bedient, nur leider weiß ich nicht wirklich nach was ich suchen soll.

Hier ist noch die versprochene Skizze, damit man sich alles ein bisschen besser vorstellen kann:

[Borax]

Hallo knäckebrot,
welcome on board!

Eigentlich überhaupt kein Problem. Allenfalls mechanisch (Kontaktsicherheit). So gesehen am besten Gold-Kontakte verwenden, diese hinreichend weit voneinander entfernt montieren (damit bei 'schrägem' Aufsetzen des Würfels kein Kurzschluss möglich ist - verpolen ist dagegen kein Problem - dann leuchtet halt nichts). Wegen Batterie... Ich würde schon eher 2 (oder sogar 3) verwenden, oder gleich eine andere Technologie wie z.B. Li-Zellen. Dann passt die Spannung einfach besser. Welche Farbe soll denn die LED haben?

[knäckebrot]

Danke für die prompte Antwort!
Ich hab schon befürchtet, dass ich erstmal zerpfückt werde. Hab in diversen Foren schon viel schlechte Erfahrung gemacht was den Umgang mit Neulingen betrifft, aber hier scheint es kompetent und gesittet zuzugehen , das freut mich schonmal.

Also ich glaube ich sollte doch noch ein bisschen mehr ins Detail gehen, damit ich auch den Kostenfaktor und den Aufwand kalkulieren kann:

Das ganze soll ein Aufbau von etwa 50x50 cm sein, auf den man dann 4x4, also 16 Würfel stellen kann. Wenn man die dann draufstellt, leuchten sie dann eben nach der beschriebenen Methode. Das ganze soll von aussen sehr "sauber" aussehen, also keine (in meinen Augen wahrscheinlich sehr viel leichter realisierbaren) Steckverbindungen.

In die Würfel kommen nur weiße LEDs, Farben mache ich dann mit bunten Folien an den Würfelinnenseiten.

Ich sollte vielleicht noch dazusagen, dass das ganze Konstrukt aus dicker Pappe (notfalls Kappa-Platten oder PVC Platten) bestehen wird. Bekomme ich da Probleme mit Brandgefahr oder sowas?

Du schreibst, dass ich Goldkontakte verwenden sollte, kommt das nicht sehr teuer bei 4x4 würfeln mit jeweils dem gleichen Leucht-System?

Ich hoffe das ist jetzt nicht zu aufwendig, aber ich hab leider auch keine Ahnung, wie dafür ein "Schaltplan" (also wie muss ich Batterie mit Kontakt 1 und Kontakt 2 mit LED verbinden) aussehen?

Grüße

[Strumboe]

Moin, Knäckebrot.

Also eine Brandgefahr geht von "herkömlichen" LEDs nicht aus. Auch nicht von der ihr zugeführten elektrischen Energi.... Hm... ok, bei den LiPos und anden Hochleistungsakkus ist der Kurzschlussstrom wahrlich "brandgefährlich". Da gibt es schöne aufmunternde Bilder und Videos zu Hauf im Netz. Aber wenn alles richtig verarbeitet wird ist es harmlos.

Das was eine Herausforderung ist, ist der "Anprssdruck" der Kontakte, die du benötigst. Wenn hier dieser nicht richtig ist - sprich zu schwach - werden die LEDs ggf. flackern und die Kontaktflächen auch bei so einem geringen Strom über die Zeit "verbrennen". Die mit dem Apfel haben ihre Notebooks mit dieser Technik ausgestattet und hatten zu Anfang damit auch so ihre liebe Mühe. Schau mal nach dieser "Kontakt-Methode".
Fehlanschluss kannst du durch einen Brückengleichrichter elemenieren. Allerdings auf Kosten der notwendigen Spannung von 2 x Durchbruchspannung der Gleichrichter-Dioden. Dieses hätte den Vorteil der polungsunabhängigen "Kontaktaufnahme".

Gruß

[knäckebrot]

Die Würfel werden mit hilfe von Magneten auf der Auflagefläche gehalten. Wenn ich nun diese Halte-Magneten direkt neben die Strom-Kontaktfläche mache, dann wird der Würfel ja genau an der stelle wo der Kontakt ist an die Auflagefläche gezogen und somit auch die beiden Kontakte aneinandergepresst. Sehe ich das richtig?

Bei dieser Methode hab ich mich ja von meinem Apfelnotebook "inspirieren" lassen.

[Strumboe]

Yep. Das ist ein brauchbarer Weg. Allerdings: Neodyme sind extrem temperaturempfindlich. Mehr als 80° halten diese in der Regel nicht aus. Die anderen über 100° sind sehr teuer und auch noch unter der Löttemperatur. Du musst also mit den Magneten und als "Übergabepunkt" für die Spannug eletrisch leitende Metallplätchen nehmen.

Gruß

[knäckebrot]

Also die Magneten sollten nie zu Leitung des Stroms dienen. Zur Stromseitung wollte ich soweiso nur ein Leiterplättchen neben dem Magneten anbrigen, ich muss die Magneten also auch nicht verlöten sondenr kann sie ganz normal daneben Aufkleben.

Okay sehr schön. Ich glaube ich hab schonmal eine gute Basis jetzt um ein Modell zu bauen.

Fotos und weitere Fragen werden hier im Threat dann präsentiert!

Danke schonmal!

[Borax]

Wegen Kurzschluss... Darauf habe ich ja auch schon hingewiesen. Irgendwie dafür sorgen, dass man die Würfel nicht so stellen kann, dass ein Kurzschluss entsteht. Falls das nicht möglich/zu schwierig/aufwändig wird, können wir auch über eine Schutzschaltung nachdenken. Halbwegs günstige Goldkontakte kriegt man z.B. hier:
http://www.reichelt.de/Zubehoer-fuer-Ak ... CLE=108493
8 Stück für 2.30€ finde ich jetzt noch erträglich. Die kannst Du wahrscheinlich auch noch in der Mitte durchschneiden, dann sind es schon 16 Stück, reicht also für 4 Würfel (pro Würfel 2 Kontakte + 2 an der Auflagefläche). Noch billiger geht es auch, wenn man alten Computerschrott rumliegen hat. Die Steckkontakte von AT-BUS Karten (zur Not auch PCI - aber da sind die Kontakte schon wieder arg klein) kann man mit ein wenig Geschick per Skalpell von der Platine trennen und für solche Zwecke verwenden (nehmen ich z.B. auch gerne als Batteriekontakte).
Schaltplan ist einfach. LEDs mit jeweils passenden Vorwiderstand (ggf. mehrere LEDs parallel) an die Kontakte anlöten, Batterie direkt an die Kontakte auf der Fläche. Hier ist halt die Frage, wie viele Positionen die Würfel auf der Fläche haben sollen, bei denen es leuchtet.

[stoske]

> Also die Magneten sollten nie zu Leitung des Stroms dienen.

Warum nicht? Das habe ich schon oft gemacht und das klappt ganz wunderbar.
Es gibt sogar vergoldete Magnete. Und über einen weiteren kleinen Ringmagneten
kann man leicht rückwärtig und lötfrei ein Kabel anschliessen.



Man isoliert das Kabel etwas ab, schiebt es durch den Ringmagneten und biegt die möglichst
zahlreichen Einzelseelen in alle Richtungen um. Dann auf die Rückseite des Kontaktmagenten
schnappen lassen. Die Magnetkraft quetscht die feinen Drähte dann auf beide Flächen, das
ergibt einen dauerhaft guten Kontakt ohne löten zu müssen. Natürlich kann man auch eine
winzige Kupferzunge dazwischen legen und daran ein Kabel löten.

Nachtrag: Indem man Plus anziehend und Minus abstossend auslegt, dazu dieses Prinzip auf
dem Raster des Grundbrettes wechselseitig anlegt, kann man Verpolung und Kurzschluss
sicher verhindern.

[knäckebrot]

Vielen Dank für die guten Ratschläge!
Also ich rücke jetzt mal noch mit ein paar Details raus, da diese wahrscheinlich doch sehr entscheidend für die zu verwendende Technik sind:

Das ganze wird eine Art Memory-Farbrätsel. Wobei jetzt das Rätsel ansich schnell "geknackt" sein dürfte, es geht mehr um den Effekt den man damit erzielt.
Das ganze wird wie gesagt ein etwa 50x50 großer Kasten auf den 4x4 Würfel stehen.
Zunächst einmal ist der ganze kasten und auch die Würfel weiß.
Nimmt man einen Würfel ab, so sieht man, dass die Würfelunterseite eine Farbe hat und die Auflagefläche auf der der Würfel war eine andere Farbe hat.
Insgesamt gibt es auf dem Spiel 3 verschiedene Farben. ich hab in meiner Skizze jetzt mal Rot, Grün und Blau genommen:





Mit der Zeit merkt man "hey es gibt zB blaue Würfelunterseiten und blaue Auflageflächen. Steck ich doch mal einen blauen Würfel auf eine blaue Fläche!" und Schwupp, der Würfel leuchtet (haha wenns mal so einfach wär).
Jetzt darf natürlich ein blauer Würfel nicht leuchten, wenn er auf einer zB roten Fläche sitzt. Ein weiteres Problem ist, dass der blaue Würfel auch noch leuchten muss, egal wie er auf der fläche sitzt (die Auflageflächen sind etwas vertieft, so dass man den Würfel auf jeden Fall "Quadrat auf Quadrat" setzen muss")
Dazu müssen alle roten Würfel und Auflageflächen gleiche Kontakte haben als die blauen und diese wieder andere als die Grünen.

Ich hab mir das in etwa so vorgestellt:



Das Gelbe sind die Kontaktflächen sowohl vom Würfel als auch von de Auflagefläche. Somit bräuchte ich wohl sowas wie diese runden Kontakt-Magneten, nur Quadratisch bzw als Quadrat mit einem "Quadrat-Loch" und das dann auch noch in 3 verschiedenen Größen.



diese sache mit den Magnetleitern ist auf jeden Fall schonmal Goldwert, da ich damit gleichzeitig die Elektro-Kontakte verbinden kann UND die Würfel an die Auflagefläche Magnetisiere.

[Borax]

Im Prinzip gut. Nur Du brachst natürlich 2 Pole. So gesehen am besten immer in der Mitte Minus als kleines Quadrat und dann eben größere Rechtecke für Plus je Farbe.

[knäckebrot]

Das hört sich gut an!

Kann man solche Kabel-Magnete irgendwo kaufen? hab grade mal die Seite von reichelt-elektronik durchforstet aber noch nichts gefunden,
Ausserdem hab ich gelesen, dass vor einer LED immer ien Vorwidersand ist. Ist das immer der Fall? Also muss ich bei meinem Aufbau auch einen Widerstand einbauen oder reicht 'Batterie-Pluspol > Kabel > LED > Kabel > Batterie-Minuspol'?

[unoptanium]

Hallo.

Wie wäre es, wenn man das Brett transparent ausführt,
von unten mit Schwarzlicht LEDs permanent beleuchtet und in die
Würfel kommt einfach UV aktive Farbe im gewünschten Ton.



Gruß, unoptanium

[knäckebrot]

Klingt zwar gut, aber ich glaube das Ist dann nciht das was ich erreichen will.

Das ganze mache ich für ein Projekt an der FH. Die Aufgabenstellung ist eben, dass das Objekt im Urzustand komplett weiß sein muss. Durch bewegen und verstellen einzelner Elemente wird das ganze dann immer mehr farbig.

Wenn ich das jetzt richtig einschätze würden bei der Methode mit dem Schwarzlicht ja schon von Anfang an alle Würfel leuchten und man. kann sie nur noch anders anordnen.

[stoske]

Meine Magnete hole ich mir immer bei www.supermagnete.de

[Borax]

Durch bewegen und verstellen einzelner Elemente wird das ganze dann immer mehr farbig.

Da würde ich aber doch über farbige LEDs nachdenken. Ist farblich meist schöner und 'sauberer' als weiße LEDs + Farbfilter.
Wenn das nur ein 'Vorführprojekt' ist, dann muss es vmtl. auch nicht viele Jahre halten. In diesem Fall würde ich einfache Kupfer-Kontakte verwenden. Hierzu könntest Du z.B. doppelseitige Standard-Kupfer-Platinen verwenden und die Kontaktflächen einfach ätzen. Per Durchkontaktierung auf die Rückseite entfällt auch ein großer Verkabelungsaufwand.
Du solltest die LEDs mit einem Widerstand betreiben. Batterien sind nicht sehr konstant was die Spannung angeht. Also Widerstand so berechnen, dass bei maximaler Batterie/Akku-Spannung gerade der max. erlaubte LED-Strom fließt. Im Betrieb reduziert sich das dann schnell auf den eher 'typischen' Wert. Und Widerstände kosten fast nichts (100' er Packung bei Pollin kostet gerade mal 1.20€)

[knäckebrot]

Hallo!
Lange ists her seit ich mit dem Projekt angefanen habe. Vor etwa einer Woche hab ichs dann fertig gebaut.

Hier einige Bilder wies geworden ist. Danke nochmal für die super Hilfe!