LEDs basteln und betreiben
#1
(29.06.2011, 15:56)Björn schrieb: Ich hab von sowas ja keine Ahnung. Der kundige Arbeitskollege, der leider gerade krank ist, schlug eine Versorgung mit 8 AA Batterien vor.

Da ja immer mal wieder Fragen/Wünsche in die Richtung aufkommen versuche ich mich mal in einer groben Anleitung wie man sowas ausrechnet.

Um eine LED zum leuchten zu bringen müssen 2 Dinge erfüllt sein: Es muss eine Gewisse Spannung überschritten werden und je nach gewünschter Helligkeit muss Strom fließen (es kann auch weniger sein). Die Höhe der Spannung hängt von der Farbe der LED ab, die Höhe des Stroms von der Maximalhelligkeit. Typische Werte sind:

Spannung:
3,3 Volt: Weiße, Blaue LED
2,2 Volt: Gelbe/Grüne LED
1,6 Volt: Rote LED

Strom:
1-2 mili-Ampere: normale LED in zB. einem Netzteil
20 mA: „ultrahelle“ LED (die verwende ich meistens)
350 mA: 1 Watt LED
750 mA: 3 Watt LED

Als Energieversorgung nehmen wir ja normalerweise Batterien (mit Netzteilen ist eh alles einfach weil man ja Energie aus der Steckdose bekommt bis der Arzt kommt). Für Batterien gelten grob folgende Werte:

AA Batterien: 1,5V und ~2500mAh (mili-Amperestunden)
AAA Batterien: 1,5V und ~1200mAh
Baby Batterien: 1,5V und ~8000mAh
Mono Batterien: 1,5V und ~20000mAh

Um jetzt grob zu überschlagen wie lange eine LED leuchtet muss man zuerst die benötigte Spannung erreichen und dann den Stromverbrauch betrachten. Dabei gilt: Man darf immer nur die Spannung oder die Stromkapazität zusammen zählen. Der andere Wert bleibt gleich. (Also 2xAA Batterien ergeben 3V und 2500mAh ODER 1,5V und 5000mAh). Kapazitäten kann man nur addieren, wenn die Spannung gleich ist.

Beispiel:
Wir wollen eine 1 Watt LED in Gelb für mindestens 24 Stunden betreiben.

Also brauchen wir mindestens 2 Zellen um über die 2,2 Volt zu kommen. Nun haben wir 350mA „Stromverbrauch“. Bei 24 Stunden brauchen wir also eine Kapazität von mindestens 24h*350mA=8400mAh. Hier könnte man nun also entweder 2 Baby Batterien nehmen und die LED ein klein wenig dunkler Betreiben oder je 2x AA Batterien (=3V, 2500mAh) zu 4 Paketen zusammenschalten (=3V, 10000mAh -> dann leuchtet sie ~28,5 Stunden).

Wenn es einem wichtig ist, dass die LED während der gesamten Zeit gleich hell leuchtet (und nicht schwächer wird, wenn die Batterie sich langsam leert) sollte man einfach schauen ob die Schaltung auch mit einer fast leeren Batterie noch die Spannung erreichen kann. Eine leere Batterie liefert nur noch ~0,8V-1,0V. In dem obigen Beispiel mit 2x Baby Batterien kommt man also nur noch auf 1,6V-2,0V. Das ist weniger als 2,2V und daher würden die Batterien nicht vollständig entleert werden sondern die LED vorher irgendwann dunkler werden und dann ausgehen.

Um gleichmässiges Leuchten zu bekommen sollte man also darüber nachdenken ob man nicht 3 Batterien nimmt. Dann wird aber gerade am Anfang viel Energie verschwendet (nämlich die Spannungs-Differenz zwischen Batterie und LED). Das kann man mit „schlauen“ Schaltungen etwas vermindern aber diese Schaltungen brauchen selbst ja auch wieder Energie...

Zum Überschlagen der Laufzeit kann man aber mit dem obigen Werten rechnen und für gleichmässige Helligkeit grob 1,0V-1,5V „Puffer“ hinzurechnen.

Gruß,
Stefan
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#2
Danke, toller Artikel!
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