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Akku-Verschaltung: 4P, 4S, 4S2P...

Kasperrr

Flashaholic***
30 Mai 2017
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Servus!

Ich habe schon öfters gelesen, dass bei den Taschenlampen die Akkus unterschiedlich verschaltet sind. Z.B sind die Akkus bei der Imalent RT35/RT70 4P also parallel und bei einer Acebeam K65 4S also in Serie, verschaltet!?

Doch was genau bedeutet dieses 4P im Falle einer Imalent RT35/RT70??? Dass alle 4 Zellen gleichzeitig beansprucht werden und wie sieht das dann bei der Acebeam K65 mit 4S aus???
Dann gibt es wohl noch Lampen mit 4S2P oder 2S2P(?) Verschaltung...

Doch wie kann ich es mir genau vorstellen, was damit gemeint ist?? Welche Verschaltung ist die sinnvollste bezogen auf Leistung (Helligkeit) und auf die Laufzeit?? Mir geht es hauptsächlich um Talas, die mit 4 Akkus betrieben werden.

Ich hoffe, die Fragen sind einigermaßen verständlich und in diesen Thread auch richtig.
Würde mich sehr freuen, wenn es mir jemand erklären könnte!

Gruss Kasper
 

kirschm

Flashaholic***
13 April 2017
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Welche Verschaltung ist die sinnvollste bezogen auf Leistung (Helligkeit) und auf die Laufzeit?? Mir geht es hauptsächlich um Talas, die mit 4 Akkus betrieben werden.

Als User von Single-Akkus muss ich hier mein theoretisches Halbwissen heranziehen:

Bei Serienschaltung (also an der Perlenschnur hintereinander) wird die Spannung addiert aber nicht die Kapazität... man hat also die Spannung von vier Akkus (also z.B. 4x 3.7V), aber nur die Kapazität von einem... also viel Hell aber wenig Laufleistung... Viele AA-Geräte machen so aus 4x AA 6Volt.

Bei Parallelschaltung wird die Spannnung nicht addiert, jedoch die Kapazität... also viel Kapazität, aber nur die Helligkeit von einem Akku...

Wie gesagt, alles kirschm-Halbwissen, was auch falsch sein kann... aber einer hier wird den Fehler dann schon bemerken...
 

Kasperrr

Flashaholic***
30 Mai 2017
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@kirschm
Danke Dir!
Das hilft mir schon weiter und beantwortet somit manche meiner Fragen. Zugleich kommen bei mir neue Fragen auf...

Wenn die RT35/70 also parallel verschaltet ist und die Spannung vom nur einen Akku nutzt, wird sie wohl einen Boost-Treiber verwenden um eben auf die Spannung von 12V bzw. 6V zu kommen die die XHP35/70.2 benötigt.
Demnach nutzt die K65 einen Buck-Treiber der für konstante Spannung sorgt, was auch ihre konstante Laufzeit in der High-Stufe (Lampe regelt kein einziges Mal runter) erklärt.

Ist das so richtig???
 
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Flashaholic**
23 März 2018
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Wie gesagt, alles kirschm-Halbwissen, was auch falsch sein kann... aber einer hier wird den Fehler dann schon bemerken...

Nun stell deine LED mal nicht untern Scheffel. M. E. sehr gut erklärt, ich jedenfalls kann mit meinem Viertelwissen was damit anfangen :thumbup:

Noch eine Ergänzungsfrage: Spielt das aus Sichherheitsgründen empfohlene "Verheiraten" von LiIon-Akkus in beiden Fällen eine Rolle? Ich meine vor allem bei serieller Schaltung, aber sicher bin ich mir da nicht :thumbdown:
 

Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
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Als User von Single-Akkus muss ich hier mein theoretisches Halbwissen heranziehen:

Bei Serienschaltung (also an der Perlenschnur hintereinander) wird die Spannung addiert aber nicht die Kapazität... man hat also die Spannung von vier Akkus (also z.B. 4x 3.7V), aber nur die Kapazität von einem... also viel Hell aber wenig Laufleistung... Viele AA-Geräte machen so aus 4x AA 6Volt.

Bei Parallelschaltung wird die Spannnung nicht addiert, jedoch die Kapazität... also viel Kapazität, aber nur die Helligkeit von einem Akku...

Wie gesagt, alles kirschm-Halbwissen, was auch falsch sein kann... aber einer hier wird den Fehler dann schon bemerken...


Stimmt schon soweit, nur mit der Helligkeit - das hängt davon ab, was dann in der Lampe mit dem Strom weiter passiert - das Stichwort ist Leistung (= Stromstärke x Spannung)

So kann eine Lampe mit 4P Schaltung 16W ziehen, indem aus jedem der 4 Akkus (bei 4V) 1A Strom gezogen wird - also insgesamt 4A bei 4V in die Lampe fließen.
Oder aber bei 4S zieht die Lampe nur 1A - allerdings bei 16V Eingangsspannung.

Nur braucht jetzt jede LED eine bestimmte Nennspannung - das muss dann ein Treiber richten. In der Praxis sieht es allerdings so aus, dass Treiber, die aus einem hohen Strom bei geringer Spannung eine höhere Spannung mit geringerem Strom produzieren einen schlechten Wirkungsgrad haben - der Nachteil einer 4P-Schaltung wie bei der Imalent.

Die Vorteile der 4P Schaltung sind:
- geringere Größe des Akkukäfiges (es muss nur minus auf minus und plus auf plus, kein Umpolen mehr)
- kein Verheiraten der Akkus mehr (es können sogar Akkus verschiedener Kapazität genutzt werden - spielt keine Rolle) - aber beim Einlegen benötigen alle die gleiche Spannung. Bei Serienschaltungen wie 4S oder 2S2P brauchen die Akkus unbedingt die gleiche Kapazität und den gleichen Ladezustand (an Kapazität), die Spannung spielt keine Rolle.
- es reicht auch 1 Akku, um die Lampe zu betreiben (sofern der genügend Strom liefern kann). Am Beispiel der Imalent RT35: Die leuchtet immer noch auf maximaler Helligkeit, wenn ich 2 Akkus entferne (zB. für eine kleinere, gleichzeitig benutzte Lampe)
 

Flummi

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26 Oktober 2015
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Von mir nur eine Ergänzung:
Im Grunde haben Parallelschaltungen von LiIon-Akkus für den Anwender eindeutige Vorteile gegenüber Serienschaltungen. Warum überhaupt Serienschaltungen?
Nun, früher waren Boosttreiber ziemlich exotisch, und um auf höhere Spannungen (Vf) zu kommen, wurden häufig 2S-Konfigurationen gewählt.

Heute kommt bei sehr leistungsfähigen Lampen noch etwas anderes hinzu: Verlustleistung in z.B. Kontaktierungen und Kabeln.
Beispiel: Für 36 Watt zieht eine Lampe 10A aus dem 2P-Akku. Die Tailcapfeder hat (z.B.) 20 mOhm. Macht dann 10A x 10A x 0,02 Ohm = 2 Watt Verlustleistung in der Feder. Das ist schon nicht wenig und die Feder wird schnell heiß werden!
Nun das Ganze für eine 2S-Konfiguration: 36 Watt / 7,2 Volt = 5A. Verlustleistung in der Feder = 5A x 5A x 0,02 Ohm = 0,5 Watt.

Bei hoher Leistung versucht man daher, die Spannung zu erhöhen und den Strom zu reduzieren. Deshalb haben Stromtrassen auch viele Tausend Volt...
 
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@Flummi: Da wird es für Nichtphysiker wie mich bereits schwierig mitzuhalten, aus irgendeinem Grund steige ich aus, sobald es mathematisch wird. Aber danke für den Input, man wird nicht dümmer hier!
 

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Beispiel: Für 36 Watt zieht eine Lampe 10A aus dem 2P-Akku. Die Tailcapfeder hat (z.B.) 20 mOhm. Macht dann 10A x 10A x 0,02 Ohm = 2 Watt Verlustleistung in der Feder. Das ist schon nicht wenig und die Feder wird schnell heiß werden!

Ich habe versucht, das zu verstehen.

Jeder Akku hat eine eigene Feder, durch die jeweils 5A fließen. 5A und 0,02 Ohm ergeben 0,1V Spannungsabfall an jeder Feder, durch die jeweils 5A fließen, ergibt 0,5W Verlust je Feder, beide Federn zusammen 1W.

Was ist daran falsch?

Nun das Ganze für eine 2S-Konfiguration: 36 Watt / 7,2 Volt = 5A. Verlustleisung in der Feder = 5A x 5A x 0,02 Ohm = 0,5 Watt.

Hier komme ich zum gleichen Ergebnis.

Gruß Jörg
 

Flummi

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26 Oktober 2015
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Was ist daran falsch

Gar nichts :).

Ich bin von einer Feder ausgegangen, meine beiden Akkus sind quasi miteinander verschweißt. Es wäre auch mit 1S- 2S gegangen, aber das erschien mir nicht so eingängig o_O.

In der Praxis wäre deine Rechnung richtig, denn der 2. Akku muss ja auch kontaktiert werden...
 
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0ssi1973

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11 Oktober 2015
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Spielt das aus Sichherheitsgründen empfohlene "Verheiraten" von LiIon-Akkus in beiden Fällen eine Rolle? Ich meine vor allem bei serieller Schaltung, aber sicher bin ich mir da nicht :thumbdown:

Verheiraten sollte man die Akkus dann, wenn man sich nur auf die Abschaltung der Lampe bei zu niedriger Akkuspannung verlässt. Das bedeutet die Akkus sollten so wenig wie möglich von der Kapazität abweichen, da es sonst passieren kann das ein Akku leer ist bevor die Lampe abschaltet und der Akku damit Schaden nimmt. Ich persönlich nehme das nicht so genau, da ich die Akkus nicht bis Endanschlag entlade, wenn die Lampe mehr als einen Akku hat. Meistens laufen sie auch nicht so lange das sie leer werden.
 

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Verheiraten sollte man die Akkus dann, wenn man sich nur auf die Abschaltung der Lampe bei zu niedriger Akkuspannung verlässt.

Insoweit dürfte also nur bei ungeschützten Akkus "Gefahr" bestehen - das allerdings sowohl bei paralleler als auch serieller Verschaltung.

Dagegen spräche, dass es laut @Phantom bei Parallelschaltung nicht auf die Kapazität ankommen soll.

Wat nu?
 

0ssi1973

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11 Oktober 2015
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Normaler Weise nicht da sich die Akkus in Parallelschaltung ausgleichen. Bei geschützten Akkus geht der Akku der vorher leer wird in die Schutzschaltung( schaltet ab ohne Schaden zu nehmen) aber ob das funktioniert habe ich noch nicht ausprobiert.

@Phantom meint damit das wenn 4 Akkus vorhanden sind z.B. einer 1000, einer 2000, einer 3000 und einer 3500 mAh haben kann wenn die Spannung gleich ist, das der Akku nur soweit entladen wird bis alle z.B. 3 V haben und die Lampe abschaltet Der mit 1000 mAh hat ja dann trotzdem noch eine Restkapazität von z.B. 200 mAh da er erst bei 2,5 V leer ist.
 
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User02

Flashaholic*
16 September 2015
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vielleicht ist es so verständlicher.

nimmst nun 4x3000 mah in parallel, also alle + seiten werden mitteinander verbunden und alle - seiten werden auch von allen verbunden.

dann hat du einfach einen einzigen 3,7 Volt akku der 12000 mah hat und da alle verbunden sind haben sie immer eine einheitliche spannung.
diese gleicht sich immer untereinander aus und werden auch gemeinsam leer!!!
wenn da ein akku deutlich weniger kapazität haben sollte oder einfach nur entladeschwächen hat, auch egal, die stärkeren gleichen die schwächeren ja permanet aus und übernehmen beim entladen dann halt die hauplast.

wenn du seriell verbindest hast du ne theoretische gesammtspannung.
theoretisch weil, die auch beim entladen bei jedem akku individuell einbricht entsprechende der aktuellen fähigkeit jeder zelle."bsp: 3,5V,3,7V,3,4V,3,6V"
bei ner reinen parallelschaltung gleichen stärkere zellen die schwächeren aus wie oben beschrieben, bei seriell gibts diese eigenschaft nicht!!!

als nutzbare kapazität bei seriell gilt, die der kleinsten und schwächsten zelle.
bedeutet=sobald die kleinste zelle in die schutzschaltung fährt bricht der gesammte akkuverbund ein auch wenn die anderen 3 noch beispielsweise halb voll sein würden.

wennst was sorgloses suchst, parallel the way to go.;)
 
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Flashaholic**
23 März 2018
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Wow... so verständlich erklärt verstehe selbst ich das :thumbup:

Vor allem werden damit auch andere Postings zu dem Thema für mich klarer. Thanks!
 

Kasperrr

Flashaholic***
30 Mai 2017
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Solangsam begreife ich das auch! :)

Merke, dass die 4P Verschaltung viele Vorteile mit sich bringt... Doch im Falle der RT35/70 wird wohl ein Boosttreiber verwendet, der keine konstante Regelung ermöglicht (zumindest auf Turbo und High)

Da scheint mir die 4S Regelung effizienter zu sein, wie bei der K65. Die hält über die gesamte Laufzeit, die Spannung aufrecht.
Oder wie kann man sich hier diesen Unterschied erklären???

Screenshot_20180507-021737.png
Man sieht hier nach der 4000sek kommt ein step down und die RT70 läuft noch etwas auf einer niedrigeren Helligkeit.

Screenshot_20180829-045638_Physics Toolbox Light Meter.jpg
Bei der K65 gibt es diesen step down nicht, sie läuft nahezu konstant geregelt auf der gleichen Stufe solange es die Akkus hergeben...
 

Flummi

Moderator
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26 Oktober 2015
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Es gibt ja nicht nur den Spannungswandler/-regler, sondern auch noch eine Steuerung. Da gibt der Hersteller den Lampen unterschiedliche Philosophien mit. Lieber Akkus auf voller Stufe bis zum Ende leer lutschen oder dem Anwender gegen Ende noch die Möglichkeit geben, auf niedriger Leuchtstufe die Höhle zu verlassen?
Dann gibt es noch Thermomanagement...
 

Kasperrr

Flashaholic***
30 Mai 2017
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Da gibt der Hersteller den Lampen unterschiedliche Philosophien mit. Lieber Akkus auf voller Stufe bis zum Ende leer lutschen oder dem Anwender gegen Ende noch die Möglichkeit geben, auf niedriger Leuchtstufe die Höhle zu verlassen?

Das macht natürlich auch Sinn! Habe es aus dieser Perspektive nicht betrachtet... Zum Glück hat die K65 noch eine Akkustandsanzeige, die den Nutzer rechtzeitig signalisiert, dass die Akkus langsam leer werden.
 

Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
1.022
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Und auch so eine Sache: Mit sinkender Akkuspannung muss zwangsläufig die Stromstärke steigen, um die gleiche Leistung zu bringen. Wenn ich zB. aus 4P Akkus eine Leistung von 24W ziehen will, brauche ich bei 4V Akkuspannung eine Stromstärke von 6A (es muss also jeder Akku - sofern die gleiche Zelle - 1,5A liefern), bei 3V Akkuspannung allerdings 8A (entsprechend 2A je Akku).

Wie gesagt, dann kommen wieder die Probleme ala Verlustleistungen und die Regelung/Steuerung wird aufwändiger. Es ist leichter - elektronisch gesehen - den Ausgang mit den Eingang um einen bestimmten Faktor zu Multiplizieren als aus einen sich ändernden Eingang einen konstanten Ausgang zu erzeugen. Möglich ist es - aber wie gesagt teuerer und mit weiteren Verlusten verbunden.

Gleichzeitig bringt aber das leichte Herunterdimmen die Vorteile, dass eine zu starke Erwärmung hinausgezögert wird und ich kann sowohl mit einer hohen Lumenangabe als auch mit einer guten Laufleistung werben. Wenn man es dann wie bestimmte Hersteller übertreibt (zB. von 1000 Lumen auf gut 200 Lumen in 2 Minuten), dann begeistert man damit auch nur noch die Baumarkt-Kundschaft...

In wieweit aber hier der Unterschied zwischen Imalent und Acebeam auf die Schaltung zurückzuführen ist? Ich weiß es nicht, da müsste man sehr viele Details kennen. Aber ich behaupte mal: Nur Aufgrund der Schaltung besteht dieser Unterschied nicht.