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LED Hausnummernleuchte

Olaf Runge / 8 Antworten / Baumansicht Nickles

Hallo,

kennt sich jemand mit Elektronik aus?  Wir haben Solarhausnummernleuchten - leider ist die Ladung bei den nunmehr kürzer werdenden Tagen unzureichend. 

Da hinter den Leuchten noch ein Stromanschluss liegt bin ich auf die die Idee gekommen die Elektronik eines USB-Ladegerätes mit einem Schalter für Winter- oder Sommerbetrieb  zusätzlich einzubauen. Das Solarpanel liefert 6 Volt, die Akkus (3 Stck.) haben zusammen 3,6 Volt, das Ladegerät würde 5 Volt liefern. Es sind fünf LEDs verbaut. Bei geladenen Akkus würde sich das Ladegerät ja ausstellen. 

Kann mir jemand sagen, ob dies evtl. Probleme mit den LEDs geben kann. Halten diese die evtl. höhere Spannung aus? Oder sollte ich einen zusätzlichen Widerstand oder einen Transistor einbauen, der gei eingeschalteten LEDs den Ladestrom unterbrechzen würde?

Gruss und Danke für evtl Hinweise.

Olaf  

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gelöscht_238890 Olaf Runge „LED Hausnummernleuchte“
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Elektronik eines USB-Ladegerätes

Dann kann man doch gleich fertige LED-Lampen ohne Solar installieren, die an 230V arbeiten.
Netzgeräte/Ladegeräte verbrauchen ja auch Strom.

3,6 Volt, das Ladegerät würde 5 Volt liefern.

Wenn das Ladegerät über die Batterien läd, dürfte das keine Rolle spielen.

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Olaf Runge gelöscht_238890 „Dann kann man doch gleich fertige LED-Lampen ohne Solar ...“
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Danke für die Antwort,

die Lampen sind gerade neu und ich kann der Gemeinschaft jetzt nicht nochmals die Anschaffung neuer Lampen zumuten.

Ich will das Ladegerät im Sommer ja abschalten. Der Ladestrom geht ja an die Pole der Akkus und von da geht der Strom ja auch an die LEDs. Wen die Akkus geladen sind stellt das Ladegerät ja ab. Die Frage ist nun ob die LEDs den etwas höheren Strom 5 statt 3,6 Volt auf Dauer aushalten und nicht geschädigt werden. Solch ein Ladegerät kostet übrigens nur ein paar Euro.

Gruss und Dank Olaf

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gelöscht_238890 Olaf Runge „Danke für die Antwort, die Lampen sind gerade neu und ich kann ...“
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Du musst den Ladestrom über die Batterien (parallel) anschließen, dann spielt der leicht erhöhte Ladestrom (der ist immer höher) keine Rolle.

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nemesis² Olaf Runge „Danke für die Antwort, die Lampen sind gerade neu und ich kann ...“
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Wen die Akkus geladen sind stellt das Ladegerät ja ab.

Bist du sicher? Und selbst wenn: wie/warum würde es wieder einschalten?

Was sind das für Akkus? 3 x NiMH? Ist dein Ladegerät auch für 3x (bzw. 1-3x) NiMH etc. vorgesehen?

Die Frage ist nun ob die LEDs den etwas höheren Strom 5 statt 3,6 Volt auf Dauer aushalten

Kommt drauf an, was drin steckt und wie es gebaut ist!!!

Falls es 5 parallele LEDs mit je einem Vorwiderstand sind: Bei 5 V wären die LED etwas heller und die Lebensdauer (Leuchkraft) würde vorzeitig sinken.

Falls die Akkus (angenommen NiMH) da parallel noch dran wären: in wenigen Tagen dürften die Müll sein. Beim Solar-/Akkuteil würde ich pauschal auf kleine Solarzelle + Diode als "Ladegerät" tippen - ist aber nur geraten. Es kann auch mehr drin sein - muss aber nicht.

Ein paar mehr Elektronikkenntnisse (= sehen, was wirklich drin ist) wäre hier wirklich nötig!

Einfachere Lösung:

Weg mit dem Solar-/Akkuteil, nur die LEDs (gilt jetzt nur bei Parallelschaltung mit je eigenem Vorwiderstand!) am 5 V Netzteil betreiben, da aber noch zwei Dioden (1 A?) in Reihe dazu => macht ca. 3,6 V. Willst du mehr Bumms, eine Diode + Schottky-Diode dazu (macht dann um 4 V).

Lösungsmöglichkeiten gibt es viele, was die LEDs gesamt ziehen, wäre wichtig zu wissen und ein Netzteil sollte auch halbwegs witterungsgeschützt moniert sein (soll heißen: das Zeug nur für Innenräume nur drinnen verwenden oder ordentlich abdichten ...).

So ein paar Fotos von der Platine usw. könnten viele Dinge einfach erklären.

Machbar ist vieles. Eventuell noch Fotozelle für automatische Einschaltung nur bei Dämmerung gewünscht?

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nemesis² Nachtrag zu: „Bist du sicher? Und selbst wenn: wie/warum würde es wieder ...“
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Andere Möglichkeit:

Bei der Solarzelle einspeisen (Oder aus zwei Dioden). Damit die automatische Einschaltung bei Dämmerung noch funktioniert (wird wohl über die Solarzelle gesteuert), muss das 5 V Netzteil noch über einen Transistor abgeschaltet werden (die + 5 V Ausgang). Der Transistor wird wiederum von der Solarzelle angesteuert (Spannungsteiler etc. mit dran).

Vorteile:

- es wird nur (nach-)geladen, wenn es halbwegs hell ist (Tag)

- für den Sommerbetrieb müsste/könnte das Netzteil ganz abgeschaltet werden, ohne irgendwelche anderen Änderungen.

Fraglich ist, ob das org. "Ladegerät" in der Lampe bei vollen Akkus abschaltet. Falls nicht, Netzteilstrom durch Widerstand oder Konstantstromquelle auf ähnlichen Wert (eher weniger) begrenzen, wie Solarzelle liefern würde.

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Olaf Runge nemesis² „Andere Möglichkeit: Bei der Solarzelle einspeisen Oder aus zwei ...“
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Hallo nemesis,

so habe ich mir das auch gedacht. Einspeisung durch das Ladegerät vor der Steuerungselektronik - zuschalten wenn schwacher Strom (>0,<5V) der Solarzelle fliesst durch einen Transistor. Wenn Solarzelle 6V (von mir gemessen) liefert übernimmt diese die Einspeisung.  Überlastung der LEDs wird vermieden. Wenn kein Strom aus der Solarzelle fliesst, dann liefert das Ladegerät auch keinen Strom (Dämmerungsanschaltung). Das Ladegerät müsste bei vollem Akku oder wenn die Solarzelle mehr als 5V liefert abschalten - ist ja mehr als nur Netzteil. Ich kann mir das so vorstellen. Da ich aber kein Elektroniker bin fehlen mir die Werte des Transistors, welchen ich da einbauen sollte.

Gruss und Dank Olaf

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nemesis² Olaf Runge „Hallo nemesis, so habe ich mir das auch gedacht. Einspeisung durch ...“
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Hallo Olaf,

beim Transistor gibt es viele Möglichkeiten (PNP; NPN; N-CH/P-CH FET, ...) und der braucht auch noch "Hühnerfutter" (z. B. Widerstände), um korrekt zu arbeiten.

Da etwas zu basteln macht oft mehr Arbeit als anfangs gedacht und die Sache bläht sich langsam auf.

Am Ende könnte man das Netzteil primärseitig noch über Triac + Optokoppler vom Netz trennen, müsste gar nicht mehr schalten und die Standby-Verluste wären nahezu weg ....

Das ist aber noch komplizierter, gefährlicher und nur für Fortgeschrittene!

Überhaupt müssten erst mal Daten gesammelt werden:

  • was für Akkus genau (NiMH/NiCd und welche Nennkapazität?)
  • was bringt die Solarzelle für Spannung (Leerlauf, d. h. abtrennen und in volle Sonne halten)
  • was bringt die Solarzelle für Spannung und welchen Strom unter Last (von noch hell genug zum Laden bis volle Sonne direkt drauf)
  • welcher Ladestrom fließt dabei max. bzw. durchschnittlich
  • mit vollen Akkus (separat laden) den Versuch wiederholen - jetzt würde sich zeigen, ob das Ladegerät (original in Lampe) überhaupt bei vollen Akkus abschaltet

Ein separates (USB-)Ladegerät für NiMH-Akkus würde (ziemlich sicher) nicht abschalten, wenn es bei der Solarzelle (per Dioden-Oder) einspeisen würde!

Direkt an den Akkus dürfe es zwar abschalten, die Solarzelle würde ggf. aber dann trozdem noch "drüberballern" und die Akkus mächtig überladen ...

Bei NiMH/NiCd ist das Problem, dass die immer mehr Strom ziehen, wenn die voll (d. h. eigentlich schon leicht überladen) sind. Bei relativ geringen Ladestrom hält sich die Schädigung durch Überladung noch in Grenzen.

Mal ganz grob, was recht einfach funktionieren könnte und wenn NiMH/NiCd-Akkus mit nur mal angenommen 600 mAh drin wären:

Kleines Netzteil (jetzt eher 7- 9 V nötig), per 1117 oder LM317 etc. auf Konstantstrom von ca. 10 % Ah des Akkus drosseln => wären in meinem Beispiel 60 mA und dann per Dioden-Oder bei der Solarzelle einspeisen.

So, da würden die Akkus geladen und bei dem geringen Strom auch nicht sooo gravierend überladen bzw. über den Tag gerade voll.

1117/LM317 + 1 Widerstand = Strombegrenzung (einfacher geht es kaum).

Es geht aber nicht gleich ins Dioden-Oder, sondern noch über einen Transistor (P-Ch FET). Das Gate des FET hängt zwischen zwei Widerständen (etwa gleich groß) pauschal auf halbe Betriebspannung oder ähnlich. Damit leitet der FET. Vom + der Solarzelle nun noch über Z-Diode + Diode (oder eher 3-4 Dioden) + ggf. Widerstand noch mit auf das Gate. Kommt halbwegs Sonne (angenommen ab 3 V Solar oder was auch immer), stegt die Spannung am Gate und der P-CH FET leitet weniger bzw. sperrt komplett => nur Solarladung.

So lädt es aber noch bei Dunkelheit nach ...

Also den Widerstand vom Gate nicht direkt auf Minus, sondern über einen NPN-Transistor (BC547) auf Minus. Basis vom Transistor mit Widerstand + 1 oder 2 Dioden noch auf + von Solarzelle. So leitet der FET erst, wenn z. B. 1,2 oder mehr Volt an der Solarzelle anliegen. Rbe sollte ggf. ach dazu.

So käme ich mit ein paar Widerständen, Spannungsregler, FET (z. B. IRF9Z34N für 50 Cent oder vergleichbaren, handlichen, robusten TO220 "Overkill" für den Zweck), und einem Zehnerpack Dioden (und/oder Z-Dioden) + Transistor (unter 10 Cent) aus. Das wäre so ziemlich die einfachste Lösung für um 5 Euro (ohne NT), die ich mir vorstellen könnte.

Schwellwerte könnte man z. B. mit Potis einstellen und auch den (Zu-)Ladestrom - besonders beim Prototyp in der Testphase kann das hilfreich sein.

Ich weiß nicht, ob du das noch immer durchziehen willlst ...

Ist so eigentlich simpel, mal sehen, ob noch Jemand eine einfachere (sinnvolle, funktionierende Lösung findet).

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Olaf Runge nemesis² „Hallo Olaf, beim Transistor gibt es viele Möglichkeiten PNP NPN ...“
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Danke nemesis für die doch sehr ausführliche Beschreibung und Aufklärung.

Das hat mich doch zunächst abgeschreckt, irgendwie an diesem Projekt weiterzuarbeiten.

Ich finde die Beschäftigung mit solchen Problemen sehr lehrreich und sehe dies auch aus sportlicher bzw. zur Horizonterweiterung. Man muss sich manchmal Probleme stellen um daraus zu lernen auch wenn es hier nicht um grosse Werte oder so geht.

Auf diese Weise hab ich mir als Betriebswirt umfangreiche Computerkenntnisse angeeignet (insbesondere im Bereich Linux) so dass ich jetzt meine Kenntnisse auf dem Markt anbiete.

Ich werde jetzt ganz einfach vorgehen - das Innenleben eines USB-ladegerätes werde ich in eine der betreffenden Lampen einbauen. Es soll angeschlossen werden an die Akkus. Gesteuert werden soll es über einen Mosfet der gesteuert wird von der Solarzelle. Ich habe festgestellt, dass diese bei bedecktem Himmel nur ca 3.5 V liefert - zu wenig um die 3.6 V der Akkus zu laden. Diese Ladeleistung soll nur unterstützt werden.

Entweder es funktioniert oder die Lampe geht in den Orkus. Learning by doing.

Ich werde berichten.

Gruss und Danke Olaf

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