2022-03-03 | Langlebige LED-Taschenlampe
Langlebige LED-Taschenlampe
Eine „LED-Werkstattleuchte“ von Tchibuscho fiel aufgrund ihres nicht wirklich werkstatttauglichen Plastikgehäuses schon fast auseinander, und wie sich beim Ausschlachten herausstellte, waren alle 24 superhellen kaltweißen Leuchtdioden im klassischen 5-mm-Kaliber nach chinesischer Tradition direkt parallel geschaltet!
Dennoch hatten diese LEDs den bisherigen Betrieb mit Alkalizellen und NiMH-Akkus, eine improvisierte Ladeschaltung und schließlich meine Auslöt-Aktion (wegen verschissenem Bleifrei-Lot das reinste Vergnügen) schadlos überstanden.
Die Dinger könnten in einer vernünftigen Schaltung „ewig“ leben. Ein verlockender Gedanke. So entstand dieses kleine Recycling-Projekt.
Kompakte Montageart: Auf Reststreifen von einseitig kupferkaschiertem Platinenmaterial (ca. 17 x 50 mm) lötete ich jeweils 8 LEDs mit ihren Kathodenanschlüssen an die vordere „Sammelschiene Minuspol“; die Anoden gehen über separate Vorwiderstände auf die hintere „Sammelschiene Pluspol“. Davon habe ich 3 Module gemacht, einzeln getestet und später gestapelt angeordnet.
Die gutsortierte „Bastelkiste“ steuerte bei:
Alu-Druckgussgehäuse, Batteriehalter 3xAA, Kippschalter, Ladebuchse, Kleinteile. Ich muss zugeben, das Handwerkliche, insbesondere die eckigen Gehäusedurchbrüche, machte mal wieder einen Riesenspaß...!
Sie gewinnt keinen Schönheitswettbewerb, aber sie ist robust und erfüllt ihren Zweck...
Neue Schaltung: Die Batteriespannung von 3 NiMH-Zellen liegt knapp über der Flussspannung von „Weiß“-LEDs (UV+Leuchtstoff). Ein Vorwiderstand kann niederohmig ausgelegt sein und verheizt nur wenig Leistung. Die Entladekurve kann gut ausgenutzt werden. In dieser Schaltung bekommt jede einzelne LED sogar ihren eigenen strombegrenzenden Vorwiderstand spendiert, was die gegenseitige Beeinflussung minimiert. Ein vernünftiger Kompromiss aus Schaltungsaufwand, Wirkungsgrad und Betriebssicherheit!
Betriebsstrom: Am 0,27-Ohm-Hauptwiderstand fallen bei knackevoll geladenen NiMH-Zellen (Summenspannung 4 Volt!) bis zu 180 mV ab. Das entspricht einem Betriebsstrom von 666 mA. Dieser teilt sich gleichmäßig auf die 24 LEDs auf, wobei jede maximal 28 mA abbekommt. Bei Nenn-Batteriespannung um 3,6 V sind es gut 23 mA pro LED. Sinkt die Spannung unter 3 V, also 1 V pro Zelle, geht die Helligkeit stark zurück und es fließen nur noch wenige Milliampere. Ein effektiver Tiefentladeschutz! (Vergleiche das mal mit der fiesen PTC-Charakteristik von Glühlämpchen!)
Der Hauptwiderstand erleichtert die Messungen, trägt aber durchaus bis zu 20 % zur Strombegrenzung bei. Wer diesen Widerstand weglassen will, sollte die LED-Vorwiderstände auf etwa 27 Ohm vergrößern, um weiterhin unter 30 mA zu bleiben.
Bei den hier verwendeten Recycling-LEDs war ich aufgrund ihrer Vorgeschichte von 30 mA Spitzenstrom ausgegangen. Das ist auch bei aktuellen LEDs dieser Bauform ein typischer Wert, siehe z. B. hier [1].)
Ladestrom: Die Ladeschaltung ist einfach gehalten und für DC-Netzteil 6 Volt ausgelegt. Mit dem 10-Ohm-Vorwiderstand ergibt sich an praktisch leeren NiMH-Zellen ein anfänglicher Ladestrom von 250 mA, der mit der Zeit auf unter 150 mA absinkt. Moderne NiMH-Akkus mit Nennkapazität von 2500 mAh wären nach etwa 12 Stunden aufgeladen.
In meiner Steckernetzteil-Sammelkiste fanden sich mehrere kleine Schaltnetzteile für „Gigaset“-Basisstationen. Die liefern vorstabilisierte 6 V / 300 mA und haben einen dünnen 3,5-mm-Hohlstecker, der bei mir sonst nirgendwo vorkommt. Passende Einbaubuchse für Zentralbefestigung hatte ich noch da. Damit sollte der versehentliche Anschluss eines ungeeigneten Netzteils praktisch ausgeschlossen sein. Für eine noch idiotensichererere Schaltung wären vermutlich weitere Maßnahmen angebracht.
Sicherheit: Die mit Sternchen (*) gekennzeichneten Bauteile sind optional. Eine Zenerdiode um 4-5 V / 0,25 W löst bei überhöhter oder verpolter Betriebsspannung eine Flinksicherung oder Polyfuse aus. Ein keramischer Abblockkondensator verhindert, dass höherfrequente Spannungsspitzen, wie sie von einem schlechten Schaltnetzteil oder aus einem Kfz-Bordnetz eingeschleppt werden könnten, bis zu den LEDs vordringen. Geeigneter wäre vermutlich ein sogenanntes Transil (ham' wa nich'). Die Tatsache, dass man in kommerziellen Taschenlampen fast nie derartige Schutzmaßnahmen antrifft, wundert mich in dem Zusammenhang ... nicht wirklich.
Neuware: Je nach LED-Typ müssen evtl. die Vorwiderstände angepasst werden. Bei der vorgeschlagenen Senkrechtmontage Anschlussbeinchen beherzt auf 3 mm kürzen. Zügig bei hoher Temperatur löten. Bestes Feinlot Sn60Pb40 verwenden!
Zusammenfassung: Ich wählte die einfachste und sicherste Schaltungstechnik, um aus vorhandenem Material einen langlebigen Gebrauchsgegenstand zu zaubern. Endlich eine Taschenlampe, mit der man einen Nagel blenden oder einen Angreifer in die Wand schlagen kann. Auch prima geeignet, um im Streiflicht auf dem Teppich kleinere Objekte wiederzufinden. Das Beste; hierfür musste keine extra Kohle erwirtschaftet und das Hamsterrad nicht weiter beschleunigt werden.
- Vergleichstyp LED „kaltweiß“: https://www.reichelt.de/led-5-mm-bedrahtet-kaltweiss-22500-mcd-20--led-el-5-22500kw-p164227.html?&trstct=pol_4&nbc=1