Brauche Hilfe :)

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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Gerrit
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Di, 30.10.07, 11:04

Schönen Guten Tag,

meine Name ist Gerrit und ich bräuchte für ein Projekt eure Hilfe.
Ich bin relativ neu in der Welt der LED´s und mir fehlt halt noch das nötige Hintergrundwissen.

Ich bin im Rahmen eines Projektes auf der Suche nach einer Lösung für eine oder zwei Batteriebetriebenen LED´s. Ziel ist es einen 10 x 10cm großen Bereich bei ca. 15cm tiefe (Modellbau, Tunnel) auszuleuchten. Die Stromquelle müsste dabei aber min. 4 Wochen (oder länger) dauerhaft Strom geben können ohne die Batterie zu wechseln. Die Möglichkeit über Solar einen Akku zu laden wäre auch ne Lösung. Ich habe keine andere Möglichkeit der Stromzufuhr als über Batterie/Akku.
Es sollte helles, weißes Licht sein mit einem Abstrahlwinkel von 120° um das Licht im Tunnel auch am Tage relativ Sichtbar zu haben.
Was muss ich beachten bzw. welche Komponenten brauche ich überhaupt?? Widerstände, Akku, Autobatterie, Solar?????


9V Block soll ja nicht so viel bringen da zuviel Energie durch den Widerstand verloren geht. (soweit ich das richtig verstanden habe) Auch das die meisten Led´s mit 20mA laufen habe ich verstanden. Aber wie passen nun die einzelnen Dinge zusammen. Nehme ich z.B. eine Autobatterie, müsste die ja bei 3V Verbrauch länger halten. Oder ist das egal weil eh alles was drüber geht durch den Widerstand verbraten wird???


Ich wäre für Eure Hilfe sehr Dankbar.


Grüße,
Gerrit
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Mirfaelltkeinerein
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Di, 30.10.07, 12:26

Pfffff, vier Wochen lang 24Stunden am Tag? Weia. :shock: :shock: :shock:
Mit einer LED wirst du wahrscheinlich nicht auskommen, damit man das Am Tag sieht, zumindest nicht mit einer Standard-20mA-LED. Aber mal kurz überschlagen:

Leistungsaufnahme: 3,6V*0,02A=0,072W
vier Wochen sind 4*7*24 Stunden=672 Stunden.
Das ergibt eine benötigte Energie von 48,384 Wattstunden für eine EINZELNE LED bei einer Versorgung mit 100% Wirkungsgrad (geht natürlich nicht).

Man könnte jetzt einen Akkupack mit vier in Reihe geschalteten Zellen (4,8V) nehmen, von denen jede einzelne eine Kapazität von ca. 13,5Ah haben muss. Sowas gibt's natürlich nicht, also müsste man mehrere Zellen parallel schalten. Die LED könnte man dabei einfach mit einem Vorwiderstand betreiben. Besser, d.h. effizienter wäre natürlich ein Spannungswandler. Dann könnte man auch einen Notebookakku nehmen. Die haben meistens eine viel höhere Spannung (ca. 19V). Der Spannungswandler würde die Spannung dann ziemlich effizient heruntertransformieren.
Einen Autoakku könnte man im Prinzip auch nehmen, eventuell sogar mit einem Vorwiderstand für mehr als eine LED (genauer 3 Stück bei immernoch 20mA aber dreifachem Energiebedarf). Dummerweise sind Autoakkus nicht besonders gut darin kleine Ströme zu liefern. Solarakkus oder andere Blei-Gel-Akkus sind da besser.

Die Stromversorgung wird schon ein ziemlicher Aufwand. Wieviel Elektronikerfahrung hast du denn? Ist es wirklich wirklich wirklich nicht möglich, eine Externe Stromversorgung zu legen?


P.S.: Willkommen im Forum!
Gerrit
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Di, 30.10.07, 16:04

Hallo, vielen Dank für die schnelle Antwort und nette Aufnahme hier im Forum :D
Bin zwar Handwerker aber halt kein Elektriker oder so. Erfahrung nur im Hobbybereich, nicht wirklich viel...

Ne, eine andere Stromquelle ist leider nicht möglich aber wie funktionieren denn beispielsweise diese billigen Gartenlampen??? Die brennen doch auch per Akku und Solar.
Darauf gekommen bin ich ja erst nachdem ich folgendes probiert habe.
Ich kaufte mir bei Conrad folgendes LED Backlight...

http://www.Conrad.de und Nr. 183747 - 62 (der Link war ein wenig zu lang )

...ne normale 4,5V Blockbatterie dazu und angeklemmt. Das war am 01.Juli 2007 und das Dingen brennt immernoch. (mittlerweile zwar recht schwach aber immerhin)
Kein Akku, kein Widerstand, nichts dazwischen.

Ich meine wenn irgendwie 2 Wochen Brenndauer umzusetzen wären, wäre mir auch schon sehr geholfen. Oder aber ein Bewegungsmelder. (Muss ja nicht leuchten wenn niemand da ist der sieht das es leuchtet :shock:

Gibt es überhaupt Bewegungsmelder für diesen niedrig Strom???
Den Notebookakku find ich auch gut :) Probieren würde ich das als erstes. Was für einen Spannungswandler brächte ich dafür??? Nen Link zu nem passenden wäre an dieser Stelle nicht schlecht...

Grüße Gerrit
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jm2_de
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Di, 30.10.07, 18:44

Für was für ein Modell ist das ganze denn ?
Vieleicht kann man da ja irgendwo Strom abzweigen.
Gerrit
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Di, 30.10.07, 21:06

Ne, Strom abzwacken is nicht da kein Strom vorhanden...

Ich bin Steinmetz/Steinbildhauer und möchte bei einer meiner Arbeiten ein Detail ausleuchten.
Ist dann sowas wie der "Punkt" auf dem "I" oder die Sahne auf der Torte :D

Das ganze soll dann voraussichtlich in einem Garten stehen bzw. wechselnde Ausstellungen haben wo nicht überall Strom gelegt werden kann. Die gewünschte Brenndauer von 4 Wochen hat eigentlich Wirtschaftliche Gründe. (Jeden Tag ne neue rein für 3€ steht halt nicht im Verhältniss zu dem Ganzen) Muss ja wie gesagt nicht 4 Wochen sein, halt so laaaaaaaangggge
wie nur irgendwie möglich.
Im Grunde ist die Umsetzung ohne Strom aus der Dose dieses Detail auszuleuchten bereits Teil der gesamten Idee. Suche dafür halt ne funktionierende bzw. relativ profesinelle Lösung.

Grüße, Gerrit
gil
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Di, 30.10.07, 21:22

naja, das schreit doch nach Solarlampe!
Es gab hier mal son ellenlangen thread über Umbau und Nachbau einer Solarlampe.Wenn Du wirklich mit einer LED auskommst, solltest Du mal drüber nachdenken so eine 5Euro Solarlampe zu entfremden, allerdings hab ich keine Ahnung ob man das als Nichtelektroniker sprich Steinmetz hinbekommt. Aber man wächst mit seinen Aufgaben :wink:
Gerrit
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Mi, 31.10.07, 11:43

Moinsen…

Ja, Solar als Lademöglichkeit wäre nicht schlecht und ein wenig mehr Erfahrung im Elektronikbereich zu sammeln ist ohnehin meine Absicht. Ich finde die Möglichkeiten die man mit LED´s im gestalterischen Bereich hat, sehr faszinierend.

So ne billige Gartenlampe umbauen finde ich nichts so toll. Die Dinger kosten 4,99€ und genauso viel wird die Technik darin auch Wert sein. Außerdem reizt mich halt das Wissen welche Komponenten dazu nötig sind, wie was mit wem und warum funktioniert. Wollte außerdem schon was dauerhaftes, gut durchdachtes und relativ professionelles verbauen. So ganz unerfahren bin nun auch wieder nicht, halt nur wenn es um wirkliches Fachwissen geht was bei meiner Idee nun offensichtlich von Nöten ist.

Habe aber noch ne Frage. Ich habe vor einiger Zeit mal (ebenfalls zum Testen) eine Solarpumpe gekauft. Stellte man diese direkt in die Sonne war auch alles kein Problem.
Sobald man aber Schatten hatte (bereits eine Hand zwischen Solarmodul und Sonne oder ein kleines Wölkchen am Himmel), ging gar nichts mehr.
Wo ist da der Unterschied bei den Solar-Modulen? Mein Taschenrechner geht doch auch ohne direkte Sonneneinstrahlung. (quasi nur mit Licht, oder???)

Und, was ist mit Goldkondensatoren? Kann ich diese nicht anstelle eines Akkus nehmen um eine oder zwei LED´s damit zu betreiben und nebenbei über Solar wieder aufladen??

Und noch was nur zum besseren Verstehen meinerseits. Eine LED läuft meist mit 20mA und z.B. 3V. Möchte ich nun 3 LED´s betreiben, muss ich dann 9 V als Quelle haben und 60mA oder…..???

Diese Fragen gehören jetzt bestimmt zum Grundwissen oder so, aber entsprechende Lektüre ist bereits bestellt. :lol:

Grüße Gerrit
NOX
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Mi, 31.10.07, 12:31

erstmal.. Es gibt natürlich batterien mit 13,5Ah! Bzw das ist überhaupt nicht viel... Gute Mono-zellen haben ca 15-20Ah (oder auch mehr.. kp wie weit die entwicklung jetzt ist). 3 Davon in reihe würde das ganze auf jeden fall schon betreiben. mit 4,5V hat man zudem noch mehr als genug spannungsreserven für die stromregelung.
Eine weitere alternaive wären Li-ion-Batterien. Eine Mono mit 3,6V und 16,5Ah würde aber 20€ kosten...
In der Theorie wären das dann 825h. Realistishc sehe ich hier aber eher 500-700h. Und da die 3,6V sher knapp sind würde es sich hier auch empfehlen einen typ mit niedrigerer spannung zu nehmen.


Solartechnisch wäre aber auch machbar.
Zu deiner beobachtung. Dein taschenrechner braucht ganz einfach nur so wenig strom, dass das diffuse reflexionslicht ausreicht für den betrieb. Zudem sind die oft auch noch gepuffert.
Die pumpe benötigt einen hohen strom (entsprechend hohe beläuchtungstärke) und wird nicht gepuffert.

Für deine LED würde sich auf jeden fall ein kleines Solarmodul anbieten und das ganze schön mit ein paar Goldcaps zu puffern (wegen wölkchen). Wil man längere zeiträume puffern sollte man sich gedanken über eine batterie gespeißte pufferung machen... bzw akkus. Also z.B. eine kleine Lipo-zelle. Würde aber wieer mehr elektronik erfordern.
Und pass auf, nicht jede solarzelle ist gleich solarzelle! Jeh nachdme wie hoch deine ansprüche in sachen platz sind, muss du hier entscheidungen treffen.
Am besten sind meines wissens noch die monokristallinen dünnschichtzellen (mein wissen hinkt hier aber... das lette mal, dass ich mich mit solarzellen inteniv beschäftigt habe liegt 4 jahre zurück).


und nein. Wenn du 3 LED's in riehe schaltest teilt sich die spannung auf die 3 LED's auf (vorrausgesetzt es sind die gleichen LED's bzw gleiche daten). Also brauchst du die dreifache eingangsspannung. Der strom bleibt hier bei den typischen 20mA (jeh nach LED und spannung). Wenn du 3 LED's parallel schaltest bleibt die spannung gleich, aber der strom verdreifacht sich. bzw verteilt sich auf die 3 LED's.


Gruß, Max
Gerrit
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Mi, 31.10.07, 14:46

Okay, dankeschön…

Wäre dann demnach folgendes machbar?

• Hochwertiger Lipo Akku
• Spannung: 3.7 V
• Strom: 2300 mAh
• Hochstromfähig. Dauerbelastung 23A (10C)
• Hochstromfähig. kurzzeitige Belastung bis 27.6 A (12C)
• Selbstentladung <5% pro Monat
• Temperatur Bereich: 10 - 60 Grad
• Gewicht ca. 52 Gramm
• Abmessungen 75 x 42.5 x 7.5 mm (l x b x h)
• Länge der Lötfahne: ca. 10 mm

Daran z.B. folgende Solarzelle zum Laden des Akkus:

Technische Daten:
Monokristalline Solarzelle
Abm.: (L x B) 50 mm x 50 mm
Kurzschluss-Strom: 650 mA
Nennspannung: 0,45 V
Nennstrom: 0,77 A

Kann man mit den Angaben irgendwas anfangen???
Wie viel von den Dingern bräuchte ich beispielsweise zum effektiven Laden des Akkus???


Was bräuchte ich noch??? Einen Widerstand, ne Led, Kabel, Lötkolben….is klar :D
Was ist mit der Verbindung zwischen Solarmodul und Akku? Da brauche ich doch sicher noch etwas das den Strom nicht zurück lässt oder nen Überladungsschutz oder so???

Gruß Gerrit
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Mi, 31.10.07, 18:44

Hallo,
Der akku ist zwar möglich aber wohl etwas übertrieben... Das ist ein Hochstrom-typ. 23A dauerbelastung :roll: :lol: deine LED braucht 0,02A!!!
Ich würde hier eher auf kleinere zurückgreifen. z.B. Handy-akkus. Bekommt man günstig, muss aber aufpassen, dass einem kein schunt angedreht wird!!! (vorallem bei ebay). Oder akkus aus camcordern oder so. Sind z.B. auch Li-ION... Wie genau da jetzt noch die unterschiede zu Lipos liegen weiß ich auch nicht. Bei pollin gibts aber beispielsweise auch kleinere Lipos bzw Li-Ion (Stromversorgung -> akkus -> sonstiges). 2 zellen a 3,7V und 650mA kosten 5€. Sind klein, und preislich meines erachtens ok. Jeh nachdem wie lang du überbrücken willst würde ich hier eben entsprechend kaufen. bei 5 packs, also 25€ sind das dann 6,5Ah bei 3,7V. Das ist schon recht ordenlich.

Das laden ist so eine sache. Diese haben wie ich sehen kann keinen balancer-anschluss. Sollte also im rahmen bleiben. Ich würde hier einfach mit strom und spannungsbegrenzung arbeiten und den rest den solarzellen überlassen. Ist zwar nicht das ausgefeilteste und auch nicht das beste für die akkus, aber ich denke für die mirkige belastung wird das kein problem sein.


Die solarzellen hören sich ganz gut an von den werten. ich würde aber 10-15 davon in reihe schalten.
bei 10 stück wären das dann eben 4,7V (ausreichend für die akkus.) und die 770mA nennstrom (warum ist hier der maximale kurzschlussstrom geringer???!). Das ist genügend um die LED zu betreiben und nebenher die akkus zu laden. ich würde 12 stück nehmen. wären dann angenehme 5,64V. da hat man dann noch genügend platz für regeln und so. ergäbe jeh nach bau (ich würde 3*4 nehmen) eine fläche von 20*15cm. Nicht klein, aber ok.
Bitte beachte, dass man bei der reihenschaltung von Solarzellen auch ein paar dinge beachten sollte (sonst kommt es bei defekt einer zelle oder abdeckung bzw verschmutzung einer zu erheblichen leistungseinbußen bzw totalem ausfall).

Für die elektronik müsste man sich dann noch was überlegen. Also das primär die LED versorgt wird und nur die überschüssige energie zu den akkus geleitet wird. Ich würde zusätzlich das ganze noch mit kleinen goldcaps (sagen wir 1-10F) puffern. Das schont akkus. Hiermit würde man dann so kleinigkeiten wie kleine wolke oder schatten eines menschen noch überbrücken. Wäre aber auch verzichtbar wenn nicht.
Aber eine ladeelektronik für die akkus ist auf jeden fall nötig! das mindeste eben Strom und spannungsbegrenzung!


Aber irgendwie ganz schön viel aufwand und auch kosten für eine LED.
Ich würde mir einmalig ein paar akkus (die oben genannten) holen und dann eben immer wieder mal aufladen anstatt batterien zu wechseln.


Gruß, Max
Gerrit
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Di, 06.11.07, 08:35

Moinsen, bin wieder da...

Ja vielen Dank Nox. Sehr verständlich erklärt, da kann ich was mit anfangen :D

Ist ja sicherlich egal ob ich 10x 650 mA bei 3,7V überbrücke um auf die 6,5 Ah zu kommen oder
gleich 2 x 3,5Ah als Quelle nehme. (vorausgesetzt ich finde so nen Akku)

Wenn ich das alles jetzt richtig verstanden habe ist es ja so, dass wenn ich mehrere, gleiche Quellen (Akkus oder Batterie) miteinander überbrücke, sich die Voltzahl dadurch nicht verändert, wohl aber die Ah sich addieren und dadurch mein Verbraucher (Led) länger leuchtet. Richtig ????

Grüße Gerrit
NOX
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Di, 06.11.07, 13:37

Ja, das ist egal. parallelschaltung ist meistens relativ unproblematisch. Auf jeden fall hier. Bei halbleitern ist das wieder nicht mehr so unproblematisch.

Kleine bemerkung am rande... ist aber nur zur schreibweise.... "Die voltzahl ; die Ah" hört sich doof an :P Die Voltzahl ist die Spannung und die Ah sind die kapazität. Hört sich einfach besser an. Volt udn Ah sind nur die einheit.

Nochwas am rande: Ah ist die einheit für die kapazität. steht für Amperestunde. Bildlich gesprochen kann ein akku beispielsweise mit 6,5Ah eine stunde lang 6,5A strom liefern. bei mAh entsprechend eben Milliamperestunde (milli steht nur für 1/1000tel).
Muss man aber aufpassen, das sind idealisierte werte meist unter bedingungen, die man in der praxis nie einhalten kann. Die reelle kapazität für seinen eigenen betrieb muss man im Datenblatt nachgucken.


Gruß, Max
Gerrit
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Di, 06.11.07, 14:22

Salve...

V= Spannung
Ah= Kapazität

Werd ich mir merken :mrgreen:
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