2021-08-06 | LED-Rotlicht
LED-Rotlicht
Idee: Rotlichtbeleuchtung für den Gefechtszustand daheim. Natürlich mit energieeffizienten LEDs!
Diese Schätzchen hatte ich aus purer Neugier und von maschinenübersetzter Produktbeschreibung kaum verschreckt, bei Mannsweib bestellt: https://www.amazon.de/Lumetheus-Farbe-40000-St%C3%BCck-Leuchtdiode/dp/B07RPBKS45
„Unboxing“: Die LEDs im klassischen 5-mm-Gehäuse kamen gegurtet an, sind also vermutlich alle aus derselben Charge. Das Päckchen enthielt nicht den geringsten Hinweis auf den Hersteller. Keine Typenbezeichnung, kein Datenblatt. Stecken die Illuminaten dahinter? Ganz unten auf der „Händlerseite“ fand sich immerhin eine Tabelle mit technischen Daten:
LUMETHEUS 5mm ROT extra hell LED 40000 mcd ------------------------------------------ Farbtemperatur : rot / 625 nm Wellenlänge Gehäuse : 5 mm wasserklar (durchsichtig) Öffnungswinkel : ca. 20° Spannung : 1,8 - 2,4 V Betriebsstrom : max. 90 mA (empfohlen 30 mA) Leistung : 70 mW Reverse voltage : 5 V Reverse current : 10 µA Max. Leuchtstärke : 40.000 mcd Betriebstemperatur : - 30 °C ... + 85 °C
Na, diese 90 Milliampere werden wohl der Impulsbetrieb sein. Ich halte mich da lieber an 20 bis 30 mA Maximalstrom. Das passt zur angegebenen Strahlungsleistung von 70 mW (= 2,3 V * 30 mA), die vermutlich im Dauerstrich gerade noch zulässig ist.
Aufgrund der nebulösen Informationswetterlage griff ich zunächst ein paar Exemplare heraus und testete sie an einem stabilisierten 5-V-Netzteil mit verschiedenen Vorwiderständen.
Kleine Überraschung: Die Elektrode, die aussieht, wie die „Kathodenwanne“ ist in Wirklichkeit die Anode. Immerhin stimmte die Zuordnung langes Beinchen = Anode (Pluspol), kurzes Beinchen = Kathode (Minuspol). Die abgeflachte Gehäuseseite kennzeichnete ebenfalls die Kathode, was ich auch schonmal anders gesehen hatte.
Erfreulich #1: Die Teile sind brutalst hell schon bei 20 mA. The future's so bright, I gotta wear shades... (Kein Witz!)
Erfreulich #2: In der Stichprobe waren keine Abweichungen in Helligkeit, Lichtfarbe, Flussspannung oder Betriebsstrom feststellbar.
Mittelwerte von je 5 Exemplaren:
R(Ohm) | I(mA) | U(V) --------+--------+--------- 470 | 7 | 1,95 220 | 12 | 2,19 100 | 23 | 2,22 75 | 27 | 2,38
Mit hasenfüßigem Imax um 20 mA ist man auf der sicheren Seite und hat noch Sicherheitsabstand nach oben. Ich entwickle nicht für die Mülltonne.
Schaltungsfindung:
Nach einigem Hin und Her (19-V-Laptop-Netzteil, Kondensatornetzteil wie in netzuhr.htm) wollte ich mein Glück nicht weiter aufs Spiel setzen und kam, wie so oft, auf die eher konservative Variante zurück:
Reihenschaltung von je 5 LEDs an 12 Volt
Mit 5 Rot-LEDs an 12 Volt und Vorwiderstand 100 Ohm fließt ein Reihenstrom von fast genau 20 mA.
Ich schalte 20 solcher 5er-Reihen parallel und nutze einen gemeinsamen niederohmigen Vorwiderstand von 3 bis 5 Ohm. Nur die Endpunkte der Reihen sind an den Plus- und Minuspol angeschlossen. Keine Parallelschaltung einzelner LEDs, wie in Billig-Taschenlampen mit eingebauter Selbstzerstörung. Die parallelgeschalteten Reihen stabilisieren sich auf eine Maximalspannung und wirken wie eine großflächige Z-Diode. Selbst wenn eine Reihe komplett ausfällt, steigt der Strom über die verbliebenen Reihen nur um etwa 1/20 an. Das sollten die übrigen LEDs abkönnen...
Zur Speisung nehme ich ein kleines 12-V-Steckernetzteil, wie es als Zubehör zu externen 3,5-Zoll-Festplattengehäusen dabei ist. Die stabilisierte Ausgangsspannung wird (meinen Erfahrungen nach) auf ca. ±5 % genau eingehalten. Das ist für ein Schaltnetzteil zwar nicht überragend gut, reicht aber für diesen Einsatzzweck vollkommen aus. Mit dem LED-Cluster wäre so ein Netzteil zu immerhin 30 % ausgelastet und hätte noch genügend Reserven für weiteren Lichtzauber.
Let's do it!
Aufbau auf Lochraster:
Schaltplan:
Stückliste:
R1 4,7...10 Ohm, 1 Watt oder mehr
D1 1A Si-Diode, z. B. 1N4001 (Verpolschutz)
C1 Kerko 100 nF / 50 V (Impulsschutz)
C2 Elko 100...470µF / 16V
LEDx Ultrahelle Rot-LED (siehe Text!)
sowie: Platine / Lochrasterplatte 80 x 100 mm,
Betriebsspannungsbuchse (z.B. Hohlstift),
12V/1A stabilisiertes Steckernetzteil,
frohen Mut, Laserschutzausrüstung,
mechanisch-optisch sinnhaftiger Aufbau.
Ergebnisse:
Erfreulicherweise ist bei den Tests keine einzige LED draufgegangen. Ein optimiertes Platinenlayout könnte in Frästechnik realisiert werden, sodass besonders viel Kupfer stehenbleibt, welches zur Wärmeableitung beiträgt. Bei den hier auftretenden Strömen und in dieser LED-Bauform scheint die Verlustwärme aber noch kein kritischer Faktor zu sein. Ich habe es drauf ankommen lassen und die Baugruppe eine halbe Stunde im Wärmestau laufen lassen. Obwohl hier bis zu 4 Watt an elektrischer Leistung umgesetzt werden, erhitzte sich die Platine gerade einmal von 20 °C auf knapp 42 °C (gemessen mit IR-Thermometer). Für Elektronikkram gar nicht so wild.
Nachtrag: Der Photonenhammer in Kirschrot ist mit seinem schmalen Abstrahlwinkel noch nicht wirklich als anheimelnde Raumbeleuchtung geeignet. Es fehlt noch eine Art „Lampenschirm“ zur Strahlstreuung. Derzeit nutze ich als Gehäuse eine Butterbrotdose aus rotem halbtransparentem Kunststoff.