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noch eine LED-Taschenlampe
Vor einer Weile hatte ich mir mal bei CONRAD-electronic eine solche Taschenlampe mit einer 1Watt-LUXEON-LED geleistet. Die funktioniert zwar ganz gut, sie hat aber als Stromversorgung eine teure 3 Volt CR-123 Lithiumzelle und die ist immer im ungünstigsten Moment leer. Schaut man sich im Internet um, so werden LED-Taschenlampen in allen Preisklassen angeboten. Teilweise ist das echter Schrott aus Fernost, bei dem die weißen LEDs direkt aus 3 R6-Zellen betrieben werden, um billig zu sein. Sinkt die Spannung der Batterien im Betrieb nur um wenige Zehntel Volt ab, läßt die Helligkeit der LEDs rapide nach und dann weiß man, warum eine LED-Taschenlampe nur 5 € bei Ebay gekostet hat, ein Schaltregler wäre für so eine Anwendung natürlich Pflicht. Ich versuche mal, so ein Billig-Teil aufzutreiben (nein, nicht zu kaufen ;-) ) und hier mit Fotos darzustellen.
Also ist wiedermal selberbauen angesagt, wenn auch ein kommerzielles Produkt vielleicht schöner aussieht. Die Firma Linear Technology stellt eine ganze Palette verschiedener Schaltregler her, Step-up- und Step-Down-Wandler. Um 10 weiße LEDs aus 3 Volt zu versorgen, eignet sich besonders der LT1932 (Kennzeichnung PDFDatenblatt). Die Applikationsschaltung aus diesem kann unverändert übernommen werden:

Schaltplan
Der Schaltregler erzeugt am Ausgang eine Spannung, die genau so groß ist, damit durch die LEDs ein Strom fließt, der mit dem Widerstand Rset bestimmt werden kann, hier 750Ω. Damit ergeben sich 30mA, die sich auf 2 Gruppen zu je 5 LEDs aufteilen.
Schaltplan
Der Hersteller gibt bei 30mA Strom und knapp 3 Volt immerhin noch 70% Wirkungsgrad an:
Eine Messung der Stromaufnahme bei nicht ganz taufrischen R20-Batterien ("Monozellen", 2.9 Volt unter Last) ergibt 307mA, bei einer LED-Spannung von 17.11 Volt und 26.2mA LED-Strom. Daraus folgt eine Input-Leistung von 2.9 V * 0.29 A = 0,84 W. Die Output-Leistung ist 17.11 V * 0.0262 A = 0,45 W. Daraus ergab sich im ersten Musteraufbau ein Wirkungsgrad von 53%, das ist nicht berauschend. In den beiden 100Ω-Widerständen werden je P = R * I² ⇒ 100Ω * 0.0131² A = 0,017 W "verbraten", das kann nicht die Ursache sein. Also die Speicherdrossel. Mit einer anderen beträgt die Input-Leistung nur noch 0,77 W, damit steigt der Wirkungsgrad schonmal auf 59%. Endergebnis mit den vorhandenen Bauelementen war dann 0.677 W Input, das sind 66.4% Wirkungsgrad.

Stückliste

Ich habe einige Teile als SMD-Version verwendet, selbstverständlich gehen auch bedrahtete Bauteile:
  • 1 Step-Up-Regler LT1932 (Linear-Technology)
  • 1 Schottky-Diode MBR0540 (Motorola)
  • 10 LEDs, weiß, ultrahell 9000mcd
  • 1 Drossel 10μH
  • 1 Elko 4,7μF/16V
  • 1 Elko 1μF/25V
  • 1 Widerstand 750Ω
  • 2 Widerstände 100Ω
Die Spezialbauteile können bei in Berlin bestellt werden.

die LEDs werden auf einem Stückchen Lochrasterplatine angeordnet


auf der Unterseite wurden die wenigen Bauteile verdrahtet


für die LEDs gibts einen Plexiglasblock als Halterung


die Taschenlampe hat schon harte Zeiten in Werkzeugkästen hinter sich


der originale Reflektor wird entfernt


an diese Stelle kommt die Plexiglasplatte


fast fertig


und es werde Licht!


Als Gehäuse habe ich eine alte DDR-Artas-Taschenlampe genommen, Zielsetzung war ja nicht klein, sondern Betrieb mit LR20-Zellen.
Technische Daten werden bei Batterien selten angegeben, aber eine LR20-Alkali-Batterie hat mindestens 10 000 mAh Kapazität. Ich habs noch nicht ausprobiert, aber es läßt eine Leuchtdauer von mindestens 30 Stunden erwarten.
Beim Basteln darauf achten, daß der Schaltregler immer eine Last hat, ansonsten läuft die Spannung am Ausgang auf 35 Volt hoch und zerstört den Ausgangselko (25V!) und evtl. auch die Diode (je nach techn. Daten).

Zum Abschluß noch ein Vergleichsbild, links die LUXEON-1Watt-LED, rechts die 10 weißen LEDs. Die LUXEON ist heller und das Licht gelblicher.

In eine Strapubox 2027 (85*50*23 mm) habe ich noch eine weitere, hosentaschentaugliche, Minilampe gebaut. Leuchtmittel sind vier superhelle 8mm-LEDs (je 1500mcd), das ist wesentlich weniger, als die oben benutzten ultrahellen von Segor. Stromversorgung sind 3 R6-Zellen (Size AA). Eigenlich könnte das Gehäuse kleiner sein, es würden auch zwei Zellen ausreichen, nur hab ich da keine geeignete Größe gefunden.
In die Strapubox paßt ziemlich genau ein 3*AA-Batteriehalter, darüber bleibt etwas Platz für die Elektronik und die LEDs. Diese leuchten übrigens auch noch, wenn als Stromversorgung 3 völlig leere Batterien eingesetzt werden, die in Reihenschaltung gerade mal 0.9 Volt Spannung ergeben!

Siehe auch:
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