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Benötige Hilfe bei Versuchsaufbau

14 März 2017
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Hallo liebe TLFler,


ich bin etwas verzweifelt. :(
Ich bräuchte eure Hilfe.:)


Ich möchte folgende LED betreiben:
Seoul 3.5W Star LED (P4 Version)

Als Energiequelle möchte ich folgende zwei Li-Ion 1,5V Akkus verwenden:

AAA blackube 1,5V mit jeweils 600mAh.


Dazu habe ich einen in Reihe geschalteten Batterie-Halter besorgt.


Die LED ist mit einem Kühlkörper verbunden. Die Kabel des Batteriehalters sind über eine Lüsterklemme mit den Kabeln der LED verbunden.


Die Messungen mittels Multimeter bei Betrieb befinden sich in folgendem Bereich:

Spannung: 2,985V

Stromfluss: 300mA

Laut Datenblatt auf der Internetseite des Vertriebs ist ein Stromfluss von 350 mA bei 2,9-3,2V angegeben.


Voll aufgeladene Akkus hielten mit Stoppuhr überprüft 1h und 10 Minuten.


Ich bin nun von einer Leuchtdauer bei diesem Aufbau von ca. 2h ausgegangen.

Ist die Rechnung richtig?

Falls ja, woran könnte es liegen, dass die LED bei diesem Aufbau nur die Hälfte der berechneten Zeit leuchtet?


Anbei noch ein Thread auf dem TLF welcher die “neue” Art Akkus beleuchtet:

https://www.taschenlampen-forum.de/threads/lithium-akkus-mit-1-5v.69226/#post-979422



Ich danke euch sehr für eure Hilfe!


Peter
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Die Messungen mittels Multimeter bei Betrieb befinden sich in folgendem Bereich:

Spannung: 2,985V

Stromfluss: 300mA
Wie genau wurde denn der Stromfluss gemessen?
Induktiv mit einer Strommesszange oder mit einem handelsüblichen DMM eingeschleift in den Stromkreis?
Falls ohne Strommesszange direkt eingeschleift, dann beeinflussen der Innenwiderstand von Amperemeter und Leitungen das Ergebnis!
Ist die Rechnung richtig?

Falls ja, woran könnte es liegen, dass die LED bei diesem Aufbau nur die Hälfte der berechneten Zeit leuchtet?
Entweder fließt tatsächlich mehr Strom, als du gemessen hast oder die nutzbare Kapazität der Akkus ist geringer, als angegeben.
Vermutlich treffen beide Faktoren gemeinsam zu...
Als Energiequelle möchte ich folgende zwei Li-Ion 1,5V Akkus verwenden:
AAA blackube 1,5V mit jeweils 600mAh.
Dazu habe ich einen in Reihe geschalteten Batterie-Halter besorgt.
Die LED ist mit einem Kühlkörper verbunden. Die Kabel des Batteriehalters sind über eine Lüsterklemme mit den Kabeln der LED verbunden.
Wie wird denn bei dir der Strom begrenzt?
LEDs sind Halbleiterbauteile und als solche Heißleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten. So ein Halbleiterbauteil benötigt ein den Strom begrenzendes Bauteil.
 
Zuletzt bearbeitet:

Flummi

Moderator
Teammitglied
26 Oktober 2015
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Nähe Hannover
10440er LiIon-Akkus liegen bei etwa 300mAh @3,6V. Bei perfektem Spannungswandler entspräche dies etwa 720mAh @1,5V.

Die Wandler sind aber nicht perfekt und schlucken, zusammen mit der Ladeelektronik, viel Platz. Insofern sind die angegebenen 600mAh nicht sehr glaubwürdig.

Entladetest macht schlau :).
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
12.425
113
im Süden
Ich vermute einfach mal, dass die Akkus keine 600mAh haben.....
+1

Die Messungen mittels Multimeter bei Betrieb befinden sich in folgendem Bereich:
Spannung: 2,985V
Stromfluss: 300mA
Ich vermute, du hast zur Strommessung das Multimeter in Reihe mit der LED geschaltet (was ja korrekt ist).
Weiterhin vermute ich, du betreibst die LED direkt an den Akkus ohne Stromregelung oder Vorwiderstand (hm, naja, nicht so toll).
Das würde bedeuten, dass ohne Multimeter signifikant mehr Strom fließt (weil der Innenwiderstand von Multimeter und Zuleitungen wegfällt) und somit auch die Laufzeit entsprechend abnimmt.

Laut Datenblatt auf der Internetseite des Vertriebs ist ein Stromfluss von 350 mA bei 2,9-3,2V angegeben.
Das bedeutet nicht, dass von 2,9-3,2 V dieser Strom fließt, sondern dass sich der Stromwert von 350 mA irgendwo bei einer Spannung zwischen 2,9 und 3,2 V einstellt. Weicht man von diesem "idealen" Spannungswert ab, ändert sich der Strom stark.

Genau genommen bedeutet o.g. Angabe: bei einem (geregelten Konstant-)Strom von 350 mA hat die LED eine Vorwärtsspannung von irgendwas zwischen 2,9 und 3,2 V. Wieviel genau, hängt stark vom LED-Exemplar und der Temperatur ab.

Deswegen werden LEDs stromgeregelt oder mindestens strombegrenzt betrieben, nie spannungsgeregelt.
 
Zuletzt bearbeitet:
14 März 2017
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Hallo,

zu aller erst: herzlichen Dank für eure Hilfe!:thumbup:

Als nächstes: mir war klar, dass ich ne schallende Ohrfeige erhalten werde…:(



Zu euren Kommentaren:


@danny18650: das könnte natürlich sein.


@steidlmick:


-habe es mit nem DMM in den Stromfluss eingeschleift gemessen. So wie Du es gesagt hast.


-habe den Stromfluss nicht begrenzt. Gibt es Strombegrenzer, die so klein sind, dass sie nicht viel größer als die LED auf Sternplatine (Durchmesser 19mm, 4mm tief) sind?

Da merke ich, dass ich zu wenig Ahnung habe. Sollte ich mir für mein Projekt nen Profi hinzuziehen oder schaffe ich es auch ohne? Falls ohne Pofi nicht möglich, woher bekomme ich professionelle (bezahlt, versteht sich) Hilfe?


@Flummi:

-was brauche ich zum Entladetest?


@Light-wolf:

-ja, habe es in Reihe geschaltet.

-ja, habe leider die LED direkt an die Akkus angeschlossen. Dachte fälschlicherweise, wenn die Spannung 3V beträgt, wäre der Stromfluss konstant. Eieieiei. Ich merke, ich weiß deutlich zu wenig.

Hast es sehr gut erklärt, warum der Stromfluss ohne Multimeter höher ist. Leuchtet ein.


Woher bekomme ich möglichst kleine Stromregler/-begrenzer?




1000 Dank für eure Mühen.

Hoffe ich nerve euch nicht zu sehr!


Beste Grüße,


Peter
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
6.331
5.404
113
Bielefeld, NRW
-habe es mit nem DMM in den Stromfluss eingeschleift gemessen. So wie Du es gesagt hast.
OK, das ist zwar nicht grundsätzlich falsch, aber wenn sonst im Stromkreis kein bedeutender Widerstand vorhanden ist, dann wirkt sich der Widerstand des DMM und der Leitungen aus.
Daher sind vermutlich die von dir gemessenen Ströme nicht die, welche ohne DMM durch die LED fließen werden.
-habe den Stromfluss nicht begrenzt. Gibt es Strombegrenzer, die so klein sind, dass sie nicht viel größer als die LED auf Sternplatine (Durchmesser 19mm, 4mm tief) sind?
Die einfachste Möglichkeit den Strom zu begrenzen ist ein entsprechend dimensionierter Widerstand. So würde man das z.B. auch bei einfachen LED-Abzeigen machen und eigentlich immer dann, wenn die Spannung nahezu unverändert ist.
Insofern wäre das ggf. eine mögliche Lösung für dein Projekt.

Allerdings muss man bedenken, dass die Arbeitsspannung deiner Akku-Konstruktion und die Nenn-Betriebsspannung der LED ziemlich dicht beieinander liegen, da wird es schwierig einen passenden Widerstand zu finden.
Ich würde daher einen anderen Ansatz vorschlagen, siehe weiter unten.
Da merke ich, dass ich zu wenig Ahnung habe. Sollte ich mir für mein Projekt nen Profi hinzuziehen oder schaffe ich es auch ohne?
Hmm, schwierig zu sagen.
Nachdem ich jetzt zuvor den Vorwiderstand als Strombegrenzer erwähnt habe, wüsstest du, wie du den zu berechnen hast, hinsichtlich Wderstandswert und Verlustleistung?
Falls nein, dann solltest du dir zumindest mal die Grundlagen der Elektrik (z.B. Ohmsches Gesetz) noch mal genau aneignen.

Und noch mal grundsätzlich zum Betrieb von LEDs:
Weil LEDs Halbleiter sind und einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, steigt die elektrische Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur nicht linear und meistens sehr stark an.
LEDs verhalten sich da vollkommen anders als klassische ohmsche Leiter (z.B. Glühlampen).

Wenn man z.B. eine LED hat, die bei Raumtemperatur und 3.0 V Spannung 300 mA Strom fließen lässt, dann erwärmt sich die LED dadurch völlig natürlich ein wenig.
Durch die Erwärmung sinkt der elektrische Widerstand der LED deutlich (negativer Temperaturkoeffizient), weshalb mehr Strom fließt.
Mehr Strom führt zu noch stärkerer Erwärmung, der Widerstand sinkt noch mehr, es kann noch mehr Strom fließen, die LED wird noch wärmer, wodurch ihr Widerstand noch weiter sinkt, was zu noch mehr Stromfluss führt, weshalb die Temperatur noch weiter steigt, ... usw., man kann sich das Ende ja denken, ein sich selbst verstärkender Effekt, der bis zur Zerstörung der LED führen kann.

Deshalb müssen LEDs für einen sicheren Betrieb mit einer Strombegrenzung (z.B. Vorwiderstand) oder besser noch einer Stromregelung betrieben werden, damit ihre Betriebsparameter über den gesamten Betrieb hinweg nicht überschritten werden.

Die Lösung mit einem passend dimensionierten Vorwiderstand ist einfach und kostengünstig, erfordert aber ein paar Berechnungen und es müssen auch alle Betriebsparameter einen gewissen Rahmen einhalten.
Eine Halbleiterschaltung (z.B. mit AMC7135-Chip) ist einfacher zu handhaben, aber auch dort müssen gewisse Parameter bedacht werden.

Ich persönlich würde das Projekt anders angehen:
1.: Einen normalen Lithium-Akku verwenden, idealerweise eine geschützte Zelle, z.B. 14500 oder 18650.
2.: Einen AMC7135 als Strombegrenzer verwenden, z.B. das zuvor verlinkte Teil. Ein AMC7135 lässt genau 350 mA Strom fließen.

Damit hast du alles zusammen, es fließen fest eingestellt 350 mA durch die LED, alles so, wie's sein soll.
Eine gute 14500er-Zelle kommt auf etwa 900 mAh Kapazität, so dass du deine zwei Stunden Laufzeit locker erreichen kannst.

Ich habe dir auch noch eine PN geschrieben.
 
Zuletzt bearbeitet:
  • Danke
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