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Die wiederaufladbare LED-Leseleuchte

Idee: Harald Weis

 

Anleitung

Diese wiederaufladbare LED- Leseleuchte ist in der Lage, unabhängig von konventionellen Stromversorgungsnetzen (Steckdosen) ein gut geeignetes Leselicht für mehrere Stunden täglich zur Verfügung zu stellen. Das Wiederaufladen der Akkus geschieht tagsüber mithilfe des Sonnenlichts.

LEDs (Lumineszenzdioden) gelten als sparsam und langlebig. Deshalb sind sie immer häufiger dort zu finden, wo früher Glühlampen im Einsatz waren.  In allen möglichen Farben, Größen und Formen haben sie die Welt erobert. Durch ständige Neuentwicklungen werden sie auch immer leistungsfähiger. Es gibt überraschend viele Einsatzgebiete, in denen LEDs mittlerweile Licht spenden oder bei technischen Vorgängen wichtige Geschehnisse signalisieren. 

Die in diesem Bausatz enthaltenen vier LEDs heißen Superflux, sind von sehr guter Qualität und für unseren Zweck gut geeignet, weil sie bei einem großen Abstrahlwinkel (80°) ein sehr helles weißes Licht (jeweils ca. 20 lm) abgeben. Der Abstand und ihre Anordnung zueinander ergeben im Betrieb ein gleichmäßiges Flächenlicht, das in etwa bis ein Meter Distanz ausreicht, bequem ein Buch zu lesen. 

Die quadratische Bauform der Superflux-LEDs  mit den vier Anschlüssen ist zunächst ungewöhnlich, wobei eine der vier Ecken sogar etwas „angebissen“ ausschaut. Die „fehlende Ecke“ dient der Orientierung, welche Anschlüsse der Plus- und welche der Minuspol sind. Jeweils zwei Anschlüsse gehören immer zusammen. Schaut später während des Baus der Lampe nochmal genau auf die Skizzen und den Schaltplan. Prüft und vergleicht zwischendurch, damit ihr alles richtig macht. 


Vorbereitung

Schaut Euch vor Beginn der Arbeit die Bauelemente des Bausatzes gut an und sucht deren Position auf dem Aufbauschema des Grundbretts. Jedes Bauelement findet dort seinen Platz. Achtet auch darauf, dass nichts verloren geht oder durcheinander gerät. Wenn ihr einen guten Überblick über das gesamte, zum Bau dieser Leuchte notwendige Material habt, kann es losgehen. 

Wie soll deine persönliche Leselampe aussehen?

Aus verschiedenen Gründen könnte es sinnvoll und nützlich sein, eine Leselampe mit einem Gehäuse auszustatten, z. B. damit sie zu den Seiten nicht blendet, damit die Technik nicht so zum Vorschein kommt, weil sie besser zu bedienen ist, etc. 

Wenn du dich für eine Form, ein Gehäuse und den Ort, wo die Lampe zum Einsatz kommen soll, entschieden hast, wählst du das Format für das Grundbrett aus, das für deine Idee am besten passt. Das Grundmaß des Brettchens kann rechteckig, quadratisch, oval, rund etc. sein, sollte jedoch den Durchmesser von ca.8 cm nicht unterschreiten.  

Bauanleitung

1. Grundbrett

Übertrage die gekennzeichneten Stellen in der Schaltung auf das vorgefertigte Grundbrett und drücke die 20 beiliegenden Reißzwecken an den entsprechend markierten Positionen ein. 

Verzinne alle Reißzwecken mit dem heißen Lötkolben, bis sie schön silbern glänzen. Sie sind die Kontakt- Stützpunkt und Träger der meisten Bauelemente zugleich. Verbinde die Reißzwecken, zwischen denen auf dem Aufbauschema ein Strich aufgezeichnet ist, durch Anlöten eines in der Länge angepassten blanken Schaltdrahtes. Dadurch wird eine leitende Verbindung (Leitung) hergestellt.

Achtung: Leitungen, die sich im Aufbauschema kreuzen, haben keine leitende Verbindung zueinander. Deshalb ist ein Strich rot gezeichnet, d.h. diese Leitung ist auf jeden Fall als isolierter Draht auszuführen oder mit dem beiliegenden Stück Schrumpfschlauch zu versehen.

Im nächsten Schritt lötet ihr die Widerstände, die untereinander nicht verwechselt werden dürfen mit ihren Anschlüssen auf die Reißzwecken, und zwar möglichst genau an die Stellen, die im Aufbauschema angegeben sind.

Wenn das geschafft ist, kommen die vier LEDs an die Reihe. Damit man sie bequem verlöten kann, muss man alle vier Kontaktbeinchen vorher mit der Flachzange möglichst auf gleiche Weise im rechten Winkel nach außen biegen. Das sind bei vier LEDs immerhin 16 Biegevorgänge. Die LEDs sehen danach aus wie vierbeinige Krabbeltiere. 

 

Wie alle Dioden, haben LEDs zwei unterschiedliche Anschlüsse: eine Kathode und eine Anode. Schaut man von oben auf die Leuchtseite der LED und dreht sie so, dass die abgeknabberte Ecke nach rechts unten zeigt, dann befindet sich unten links und unten rechts der Anschluss für die Kathode (Anschluss 4 und 1). Oben links und oben rechts befindet sich die Anode (Anschluss 3 und 2). Die Kathodenanschlüsse werden an die Reißzwecken gelötet, an der sich der blanke Draht befindet, die Anodenanschlüsse an die Reißzwecken, an der  ein 8,2 Ohm- Widerstand angelötet ist.

Bevor ihr den Solarladeteil baut und den Einbau des nun fertigen Grundbretts in das Dosengehäuse vornehmt, macht ihr einen einfachen Test, ob die LEDs leuchten. 

Dazu setzt ihr die bereits vorgeladenen Akkus in die Akkuhalterung ein (Polung beachten) und befestigt den Batterieclip- Kabelanschluss an der Akkuhalterung. Nun haltet den abisolierten Teil dieses roten Anschlusskabels (der Pluspol) an die Reißzwecke auf dem Grundbrett, von der später das rote Kabel zum Schalter führt. entsprechend das  schwarze Anschlusskabel (der Minuspol) an die Reißzwecke auf dem Grundbrett, an die später die zwei schwarzen Kabel zur Ladebuchse und zur Akkuhalterung (nämlich dieses Kabel) angelötet werden. 

Ein wichtiger Sicherheitshinweis: Schaut nie direkt auf das  LED- Licht, eure Augen könnten Schaden nehmen, weil Verbrennungen auf eurer Netzhaut entstehen

Wenn nun die LEDs leuchten, habt ihr alles richtig verbunden und die schwierigste Phase liegt hinter Euch. 

Wenn nicht, überprüft noch mal genau, woran es liegen könnte. Die Akkus solltet ihr vor den folgenden Arbeiten in jedem Fall zunächst wieder aus der Akku- Halterung nehmen.

Den Akku- Halter könnt ihr nun auf dem Holzbrettchen mit zwei Spanplattenschrauben befestigen. Wird die kreisrunde Rückseite der Lampenplatte für die Montage der Akkuhalterung genutzt, achtet auf die grünen Hilfsmarkierungen auf der Verdrahtungsskizze. Liegen sie auf Deckung und richtet sich man bei der Positionierung des Akkubehälters nach der Skizze, gibt es keine „bedrohlichen Begegnungen“ zwischen Reißzwecken und Holzschrauben (bedenkt: die Holzplatte ist nur 8 mm dick).

Bevor ihr die fertig bestückte Grundplatte in das Dosen- Gehäuse eurer Wahl einbauen könnt, muss  gestalterisch entschieden werden, wo die im Folgenden aufgezählten Bauelemente ihren Platz finden, also wie eine für eure Zwecke praktikable Bedienung der Lampe am besten aussehen soll:

  • Lade- /Licht-/Kipp-Umschalter
  • Ladekabel-Buchse  
  • rote Ladekontroll-LED
  • 1 Kiloohm-Widerstand
  • Montageteile zur Befestigung der Lampe

Wie lang die Zuleitungen zwischen den oben aufgezählten Bauteilen untereinander und zur Entladeschutz-Diode, dem Anschluss-Clip der Batteriehalterung und der Lampen- Grundplatte sein müssen, hängt von der speziellen Gestaltung jeder einzelnen Lampe ab. Wie die elektrische Verdrahtung zwischen all den Bauteilen nun genau aussieht, könnt ihr auf der Skizze nachvollziehen. 

Ihr könnt den Solarlader jetzt testen, indem ihr eine Ladestrommessung vornehmt. Die Akkus klemmt ihr dazu in die Halterung (bitte richtige Polung beachten), die Lampe wird dazu ausgeschaltet, das Solarpanel ist über die Ladebuchse angeschlossen und optimal zum Sonnenlicht ausgerichtet. Jetzt befindet sich der Schalter in Aufladestellung und die rote Ladekontroll-LED leuchtet. 

Die Skizze zeigt Euch, zwischen welche Stellen der Strommesser bequem geschaltet werden kann. Je nach Intensität des Tageslichts und dem Winkel direkter Sonneneinstrahlung auf die angeschlossene Solarzelle solltet ihr zwischen 50 mA und 140 mA messen. In diesem Bereich könnt ihr sicher davon ausgehen, dass der Akku während der hellen Tageszeit eine ausreichende Wiederaufladung erhält. Ist die Kontroll-Strommessung erfolgreich, nicht vergessen, den Clip wieder vollständig an die Akkuhalterung anzuschließen.

Material

Für die Lampe:

  • 4 x LED Nichia Super Flux, 20 lm, 80°, weiß
  • 4 x Widerstand, 8,2 Ohm
  • 1 x Widerstand, 3,3 Ohm
  • 1 x Widerstand, 1 Kilo Ohm
  • 1 x Schottky- Diode, 1 N 5817 oder SB 130 o. ä.
  • 1 x LED, rot, 5 mm, low current (2 mA)
  • 1 x verzinnter Kupferdraht, blank, 16 cm
  • 1 x isolierter Schaltlitzendraht, rot, 20 cm
  • 1 x isolierter Schaltlitzendraht, schwarz, 20 cm
  • 1 x Schrumpfschlauch, rot, Ø1,2 mm, 2 cm
  • 1 x Hohlstecker- Buchsenanschluss, 5,5/2,5 mm
  • 1 x Kippschalter, 1 x UM mit rundem Befestigungsgewinde und Schraubmutter  
  • 1 x Batteriehalterung, für 3 x AA
  • 1 x Batterieclip- Kabelanschluss, 9V Block
  • 3 x  NIMH- Akkus, Größe: AA Mignon, Typ: sofort einsatzbereit/
    ready to use (weil vorgeladen)
  • 4 x Spanplattenschrauben, 3 x 12 mm
  • 1 x Holzbrettchen, Stärke: 8 mm, entweder rund, Ø mind. 80 mm 
    oder rechteckig, 80 x 140 mm
  • 1 x Solarpanel, M-6V-1,5W-Mk-B, mit Anschlusskabel und 
    Hohlstecker 5,5/2,5 mm  
  • 1 x Konservendose, z.B. von Kidneybohnen, 
    Heringsfilet Brathering etc. als Lampengehäuse
  • 20 x Reißzwecken


Als Werkzeug:

  • Schraubendreher (Kreuzschlitz)
  • Pricker, zum Vorstechen für Holzschrauben und Löcher in Alublech  
  • evtl. Heißklebepistole, für dekorative Anbauten
  • Lötkolben, Lötzinn
  • Seitenschneider  
  • Flachzange, gerade, zum Abwinkeln der LED-Anschlusspins
  • Rundzange zum Biegen und Richten der Bauteil-Anschlüsse und des Schaltdrahts
  • evtl. Multimeter, zur Fehlersuche und zum Messen
  • Säge, für die Bearbeitung des Holzbrettchens
  • Schleifpapier zum Formatieren der Holzplatte

 

Download

Wiederaufladbare LED-Leuchte.pdf (1,1 MB, 8 Seiten)