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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lampe mit Akku/Batterie betreiben


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Autor: Jannes L. (Gast)
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Hallo zusammen,

Ich studiere Produktdesign und möchte gerne für meinen Entwurf/Prototyp 
eine tragbare Leuchte bauen, die für eine kurze Dauer ohne Kabel 
weiterhin leuchtet. Sie soll mit Akku betrieben werden.

Gestern wurde mir empfohlen diese Bestandteile für den Akku 18650 zu 
besorgen 
(Ebay-Artikel Nr. 173924963899) 
und mit meiner Leuchte zu verbauen. Leider finde ich keinen passenden 
LED Strip, der ebenfalls eine Stromspannung von 5V hat mit ausreichend 
Lumen.

Es würde reichen wenn die Lampe für sehr wenige Minuten leuchtet.
Der LED Strip, den ich gerne verwenden möchte hat eine Spannung von 24V.

Kann ich Akkus in einer Reihe schalten oder ist das zu riskant?
Oder soll ich einfach Batterien in einer Reihenschaltung benutzen? 
Vielleicht auch mit Knopfzellen?..
Es soll ja nur kurz die Idee darstellen und muss noch nicht voll 
funktionsfähig sein und die .

Gibt es denn Möglichkeiten? Und was genau muss ich kaufen?


Anbei findet ihr ein paar Bilder zu meinen Entwurf.

Ich wäre sehr dankbar für eure Hilfe!!!

Viele Grüße
Jannes L.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Jannes L. schrieb:
> Leider finde ich keinen passenden
> LED Strip, der ebenfalls eine Stromspannung von 5V hat mit ausreichend
> Lumen.

Oje.

Zwischen Akku (der eine schwankende Spannung je nach Ladezustand hat, 
bei LiIon von 4.2V (voll) auf 2.5V (leer), und LEDs (die möchten einen 
STROM, die Spannung stellt sich dann je nach Temperatur und Exemplar und 
Laune auf irgendeinen Wert laut Datenblatt) braucht man einen 
Spannungswandler, der möglichst noch eine Tiefentladung des Akkus 
verhindert und die LEDs mit konstantem Strom versorgt.

Der Vorteil: Es reicht dann eine Akkuzelle (sie soll ja sowieso nicht so 
lange leuchten), die Spannung wird hochgewandelt BIS der von der LED 
gewünschte Strom fliesst.

Du brauchst aber auch noch eine Ladeschaltung für den Akku, die ein 
Überladen verhindert.

Eventuell tut es https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MIC3289
und 
https://www.nxp.com/products/power-management/battery-management/battery-chargers/1.2a-single-cell-li-ion-li-polymer-battery-charger:MC34673

Fertige boards mit denen sind mir nicht bekannt, passen wohl sowieso 
nicht in deine Lampe.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Muss es unbedingt ein Led-Stripe sein? Und weshalb 24Volt?

Die Auswahl an hochwertigen Leds ist doch so umfangreich, und gerade für 
den Lampenbau gibt es bessere Alternativen wie Led-Stripes.

Wenn wenige Minuten reichen würde ich auch nur einen Akku verwenden, so 
wie auch Michael B. schreibt. Wenn man genaue Daten hätte käme evtl. 
sogar ein Supercap als Puffer in Frage.

Ich kann anhand deiner Grafik nicht genau erkennen wie die Leuchtfläche 
aussehen soll. Scheinbar ist die Leuchtfläche rund, da gibt es einige 
Möglichkeiten an Led-Varianten.

Interessantes Projekt;-)

: Bearbeitet durch User
Autor: Jannes L. (Gast)
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Danke für die schnellen Antworten.
ich würde einen von diesen LED Streifen benutzen.
https://www.leds.de/lumiflex700-eco-tw-led-streifen-einstellbar-2100lm-700-leds-5m-24v-56039.html
https://www.leds.de/lumiflex700-eco-tw-led-streifen-einstellbar-2100lm-700-leds-5m-24v-56039.html
https://www.leds.de/lumiflex700-eco-led-streifen-warmweiss-3900lm-700-leds-5m-24v-56046.html

Ich muss LED Streifen benutzen, weil ich sie einmal innen um das 
Aluminiumgehäuse befestigen kann (siehe Bild). Darunter liegt eine 
Reflexionsplatte und dazwischen eine Lichtleitende Platte und ein 
Diffusor, damit das Licht flächig dargestellt wird. Außerdem benötige 
ich so keinen zusätzlichen Kühler.



> Du brauchst aber auch noch eine Ladeschaltung für den Akku, die ein
> Überladen verhindert.
>
> Eventuell tut es https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MIC3289
> und
> 
https://www.nxp.com/products/power-management/battery-management/battery-chargers/1.2a-single-cell-li-ion-li-polymer-battery-charger:MC34673

Ich kann leider mit der Information nicht viel anfangen... Bzw. ich kann 
mir darunter nicht viel vorstellen, wie das alles zusammen kommt.

Kann ich denn auch wie in der Darstellung in einer Reihe normale 1.5V 
Batterien benutzen und diese umwandeln auf 24V?
8x 1.5V Batterien sind ja 12V....

Es gibt auch LED Streifen mit 12V aber die haben nur 100 LEDs pro Meter 
und mehr ist besser meint mein Professor.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Jannes L. schrieb:
> Es gibt auch LED Streifen mit 12V aber die haben nur 100 LEDs pro Meter
> und mehr ist besser meint mein Professor.

Das kommt natürlich auf die Leds an. In deinem Fall ist es aber so das 
die Fläche gleichmäßiger ausgeleuchtet wird, je dichter die Leds 
aneinander sitzen. Also mehr Leds je Meter.

Die von Dir verlinkten Streifen haben zwischen 24W bis 48W, bei 5m 
Länge. Wie lang ist denn das Stück was in die Lampe kommt und wie lange 
soll/muss durch den Akku überbrückt werden?

Wieviel Platz hast Du für die Akkus bzw. die Elektronik?

: Bearbeitet durch User
Autor: Jannes L. (Gast)
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Jörg R. schrieb:
> Die von Dir verlinkten Streifen haben zwischen 24W bis 48W, bei 5m
> Länge. Wie lang ist denn das Stück was in die Lampe kommt und wie lange
> soll/muss durch den Akku überbrückt werden?

Das Stück ist ca. 47cm lang und es reicht wenn es zwischen 2-5 min 
leuchtet. Ich muss es beim Präsentieren zeigen können und für die Fotos.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Jannes L. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Die von Dir verlinkten Streifen haben zwischen 24W bis 48W, bei 5m
>> Länge. Wie lang ist denn das Stück was in die Lampe kommt und wie lange
>> soll/muss durch den Akku überbrückt werden?
>
> Das Stück ist ca. 47cm lang und es reicht wenn es zwischen 2-5 min
> leuchtet. Ich muss es beim Präsentieren zeigen können und für die Fotos.

Zu welchem der 3 verlinkten tendierst Du? Wieviel Platz hast Du für die 
Akkus bzw. die Elektronik?

: Bearbeitet durch User
Autor: Jannes L. (Gast)
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> Wieviel Platz hast Du für die Akkus bzw. die Elektronik?

Das Rohr sollte einen Außendurchmesser von 12x1mm haben. 15x1mm ist auch 
möglich. Ich hätte also im gesamten Innenraum des Rohrs Platz dafür.

Die Ladestation muss erstmal nicht funktionieren. Zur Präsentation und 
für den Prototypen reicht es, wenn sie erstmal nur Standfuß ist.

Autor: Jannes L. (Gast)
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> Zu welchem der 3 verlinkten tendierst Du? Wieviel Platz hast Du für die
> Akkus bzw. die Elektronik?

eher das hier 
https://www.leds.de/lumiflex700-eco-tw-led-streifen-einstellbar-2100lm-700-leds-5m-24v-56039.html

aber ich habe in der Uni einen Streifen liegen mit 240 LED/Meter. Ich 
habe die Daten gerade nicht hier Zuhause. Ich werde morgen früh dann 
hier eintragen.

Autor: Lothar J. (black-bird)
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Rohr 12x1 (mm) heißt 10mm Innendurchmesser, nutzbarer Durchmesser sind 
dann 9,5mm. Bei 15x1 sind es dann 12,5mm.
Da würde ich viele Alkali-AAA-Zellen (notfalls Lady-Zellen) nehmen und 
einen Widerstand für die LEDs. StepUp mit Konstantstromausgang paßt da 
nicht mehr rein und selber bauen scheidet für den TO aus.

Soll ja nur einmal für ein paar Minuten leuchten.

Blackbird

: Bearbeitet durch User
Autor: Sebastian (Gast)
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Ich würde möglichst viel in den Standfuß packen, sonst bleibt die Lampe 
nicht stehen. Zwei Batterien mit Stepup sollten da rein passen. Und die 
einfach leersaugen. Geht schnell und ist günstig.

Autor: Lach (Gast)
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Sebastian schrieb:
> Ich würde möglichst viel in den Standfuß packen, sonst bleibt die Lampe
> nicht stehen.

So wie sie gezeichnet ist bleibt sie ziemlich sicher nicht stehen, nicht 
mal wenn er den Standfuss aus massiv Gold oder abgereichertem Uran 
macht.
Spätestens wenn jemand die Lampe zur Seite dreht (ich gehe davon aus daß 
die "Lagerung" im Fuss drehbar sein soll) kippt sie ziemlich sicher.

Man sieht schön warum ein Designer auch immer noch einen Ingenieur oder 
guten Mechaniker/Elektroniker braucht.
:-)

Autor: GEKU (Gast)
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Jannes L. schrieb:
> Der LED Strip, den ich gerne verwenden möchte hat eine Spannung von 24V.

Google nach "Power Gorilla"

Diese Power Bank liefert 24V.  Kapazität der Li-Zellen: 24000 mAh
Aber nicht ganz billig.

Autor: Lothar J. (black-bird)
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Der "Fuß" ist die Ladestation, die wird sicher ortsfest angebracht sein. 
Aber zum gelegentlichen Ausleuchten anderer Ecken nimmt man die Leuchte 
raus und geht eben dahin wo man Licht braucht.
Nur sollte die Leuche dann auch noch weiterleuchten.

So habe ich das verstanden.

Für eine Demo kann das Ladegerät auch ein Dummy sein.

Und bei der Fragestellung des TO bezweifle ich sehr, dass irgendwas mit 
Elektronik basteln noch vor dem Demotermin fertig wird.

Blackbird

Autor: Jannes L. (aybii)
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> Zu welchem der 3 verlinkten tendierst Du? Wieviel Platz hast Du für die
> Akkus bzw. die Elektronik?

Der LED Strip hat diese Daten:
210 LED/meter
14.4W/M
24V



> mal wenn er den Standfuss aus massiv Gold oder abgereichertem Uran
> macht.
> Spätestens wenn jemand die Lampe zur Seite dreht (ich gehe davon aus >daß
> die "Lagerung" im Fuss drehbar sein soll) kippt sie ziemlich sicher.

Der Fuß (Ladestation) ist auch noch nicht fertig entworfen. Ich muss ja 
erstmal wissen, wie viel die Stange + Leuchtfläche wiegen wird.


> Da würde ich viele Alkali-AAA-Zellen (notfalls Lady-Zellen) nehmen >und einen 
Widerstand für die LEDs.

Ich kann maximal 9 AAA-Zellen hintereinander ins Rohr reinsetzten. Das 
reicht nicht um auf 24V zu kommen oder? Oder ist das für die DEMO nicht 
so wichtig?

>StepUp mit Konstantstromausgang paßt da nicht mehr rein und selber >bauen 
scheidet für den TO aus.

Was bedeutet denn TO?


> Der "Fuß" ist die Ladestation, die wird sicher ortsfest angebracht
> sein.
> Aber zum gelegentlichen Ausleuchten anderer Ecken nimmt man die >Leuchte
> raus und geht eben dahin wo man Licht braucht.
> Nur sollte die Leuche dann auch noch weiterleuchten.
> So habe ich das verstanden.

Alles richtig verstanden!

> Für eine Demo kann das Ladegerät auch ein Dummy sein.
> Und bei der Fragestellung des TO bezweifle ich sehr, dass irgendwas >mit 
Elektronik basteln noch vor dem Demotermin fertig wird.

Ich hätte noch 5 Wochen Zeit um etwas zu basteln, aber ich kenne mich da 
gar nicht aus und der Hackerspace in Kassel ist nur Dienstags 
erreichbar...

Sebastian schrieb:
> Ich würde möglichst viel in den Standfuß packen, sonst bleibt die
> Lampe
> nicht stehen. Zwei Batterien mit Stepup sollten da rein passen. Und die
> einfach leersaugen. Geht schnell und ist günstig.

Was ist denn genau zwei Batterien mit Stepup gemeint? Es gibt im 
Internet so viel davon zu finden und was genau davon ist für mich 
geeignet. Meine Vorstellungskraft und Wissen über Batterien/Akku und 
Elektronik ist sehr mager...

Autor: Udo S. (urschmitt)
Datum:

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Jannes L. schrieb:
> Ich kann maximal 9 AAA-Zellen hintereinander ins Rohr reinsetzten. Das
> reicht nicht um auf 24V zu kommen oder? Oder ist das für die DEMO nicht
> so wichtig?

1. Suche dir passende Leds oder auch Led Stripes aus.
2. Nimm einen oder mehrere Akkus/Primärzellen in das Rohr
3. Suche bei ebay, amazon oder sonstwo einen zu deinen Leds passenden 
Aufwärtswandler der den entsprechenden konstantstrom oder 
Konstantspannung liefert.
4. konstruiere deinen Lampenkopf so, daß der Wandler in den Lampenkopf 
passt.
5. Wahlweise zu 4. beauftrage einen Elektronikentwickler dir einen 
ultraflachen Wandler zu konstruieren der passt (teuer!)

Alternativ zu 2. könnte man eventuell auch ein kleinen flachen LiIon 
pack mit in den Lampenkopf packen.

Das man einem angehenden Akademiker so etwas so detailliert erklären 
muss stimmt mich schon etwas traurig.

Autor: Jannes L. (aybii)
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> Das man einem angehenden Akademiker so etwas so detailliert erklären
> muss stimmt mich schon etwas traurig.

Ich werde einfach in die Elektrowerkstatt des Fachbereiches 
Elektrotechnik/Informatik gehen. Danke euch allen hier.

Autor: Lothar J. (black-bird)
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TO = Thread Opener, also Du.

Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, sind das 700 LEDs auf 5m, 
jeweils 350 warmweiße und 350 kaltweiße. Alle 10 cm kann man 
abschneiden, das sind dann 700 / 50 dm = 14 LEDs, 7 von jeder Sorte in 
Reihe. Damit kommt auch die Betriebsspannung von ca. 18,5 bis 24V für 7 
LEDs hin (Datenblatt Seite 7).
Der Strom von 1A max. für 5m (für einen Strang) ist bei einem 10cm 
Teilstück (das ist 1/50) dann nur noch 20mA.
47cm (50cm) ergeben dann 100 mA pro Strang.
Da der Betrieb lt. Datenblatt ausdrücklich "Konstantspannung" vorsieht, 
ist hier wirklich 24V / 200mA für volle Lichtstärke erforderlich.
Für geringere Lichtstärke auch noch 20 bis 21V.

Die Frage ist nun, wie kommen 22 bis 24V / (200mA für 5 Minuten) in ein 
ca. 50cm langes 9,5mm dünnes Rohr? Und das alles ohne technischen und 
elektronischen Firlefanz, schon gar nicht mit Mikrocontroller oder 
Leiterplatten bestücken!

Das ist wohl die Kernfage, die der TO hatte, mangels Wissen aber so 
nicht stellen konnte.
Aber wir können sie doch sicher beantworten, oder?

Blackbird

Autor: Joachim B. (jar)
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Jannes L. schrieb:
> Ich studiere

echt jetzt?

Jannes L. schrieb:
> Ich kann maximal 9 AAA-Zellen hintereinander ins Rohr reinsetzten. Das
> reicht nicht um auf 24V zu kommen oder?

hmm, schwere Mathematik 9x Zellenspannung, das kann man nicht ohne
"Summit des Oak Ridge National Laboratory mit nochmals gesteigerten 
143,5 PFLOPS.[4]" rechnen.

Es soll aber noch stepup Regler geben....

Autor: Arne (Gast)
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Jannes L. schrieb:
> Das Stück ist ca. 47cm lang und es reicht wenn es zwischen 2-5 min
> leuchtet
[...]
> 14.4W/M
> 24V
[...]
> Ich kann maximal 9 AAA-Zellen hintereinander ins Rohr reinsetzten.

9 AAA-Zellen sind gut 40 cm, auf der gleichen Laenge passen 13 
Lady-Zellen (N), reicht also auch nicht fuer 24V.

Such' dir einen Streifen mit 12V, dann reichen 8 Zellen.
Und je niedriger die Spannung fuer den Streifen ist, desto mehr Stellen 
zum Trennen hat er, du kommst also naeher an die gewuenschten 47 cm -- 
die von dir verlinkten Streifen lassen sich alle 10 cm trennen, bei 
12V-Streifen mit gleicher LED-Dichte waeren es 5 cm, du kannst also auf 
45 cm ablaengen.

Fuer 5 Minuten sind AAA-Zellen allemal gut, auch die Helligkeit sollte 
nach so kurzer Zeit noch nicht merklich gesunken sein.

Autor: Jannes L. (aybii)
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Danke für die Tipps!
Beitrag kann gelöscht werden.

Autor: Joachim B. (jar)
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Jannes L. schrieb:
> Danke für die Tipps!
> Beitrag kann gelöscht werden.

sagt wer?

üblicherweise löschen die Moderatoren schon recht gut auch ohne 
Anweisung :)

Autor: Jannes L. (aybii)
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Joachim B. schrieb:
> Jannes L. schrieb:
>> Danke für die Tipps!
>> Beitrag kann gelöscht werden.
>
> sagt wer?
>
> üblicherweise löschen die Moderatoren schon recht gut auch ohne
> Anweisung :)

Ich habe diesen Beitrag erstellt und möchte, dass er gelöscht wird.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Jannes L. schrieb:
> Der LED Strip hat diese Daten:
> 210 LED/meter
> 14.4W/M
> 24V

Das ist zwar ein anderer als der den Du gestern auf Nachfrage von mir 
benannt hast. Trotzdem sollte es mit 2 oder 3 Lithium-Ionen Akkus 
funktionieren. Es soll ja wohl auch erst einmal zur Demonstration 
dienen.

Problem ist der verfügbare Platz in dem Rohr mit 10mm bzw. 13mm 
Innendurchmesser.

Als Akku würde ich daher 2 oder 3 vom Typ 10440 nehmen.

Beispiel:
https://www.akkuteile.de/lithium-ionen-akkus/14500/trustfire/trustfire-10440-600mah-3-7v-geschuetzte-li-ionen-zelle/a-101106/

Ein 13450 könnte in das 15mm Rohr passen. Allerdings muss ein Draht vom 
unteren Pol des Akkus am Akku vorbei zum Lampenkopf geführt werden.

https://www.akkuteile.de/efest-imr-13450-600mah-3-6v-3-7v-li-ion-akku-pluspol-flach/a-100212/


Als StepUp kann ich Dir auch nur einen Tipp geben was man nehmen könnte. 
Mein Beispiel passt aber nicht in das Rohr, auch nicht in das größere.

https://www.pololu.com/product/2569

Der Led-Streifen benötigt ca. 7,5W je Meter. Bei einem Akku am Eingang 
des StepUp wäre der Strom zu hoch den der kleine Akku liefern kann. Bei 
2 Akkus fließen ca. 1,2A, mit angenommenen 80% Wirkungsgrad des StepUp. 
Damit sollte die Lampe knapp 10 Minuten leuchten. 3 oder mehr Akkus 
würden die Laufzeit entsprechend erhöhen. Problem ist das die Akkus 
nicht einfach so geladen werden können. Durch die Serienschaltung ist 
ein BMS notwendig.

Ob es fertige und passende StepUp gibt die in das Rohr passen weiß ich 
jetzt nicht. Ich möchte auch nur einen Denkanstoß geben.

Wie sieht es mit dem verfügbaren Platz im Lampenkopf aus?


Jannes L. schrieb:
> Ich werde einfach in die Elektrowerkstatt des Fachbereiches
> Elektrotechnik/Informatik gehen.

Vielleicht können dir die Studenten etwas passendes herstellen.

Das Endresultat würde mich schon interessieren.


Joachim B. schrieb:
> Jannes L. schrieb:
>> Danke für die Tipps!
>> Beitrag kann gelöscht werden.
>
> sagt wer?
>
> üblicherweise löschen die Moderatoren schon recht gut auch ohne
> Anweisung :)

Den Kommentar hättest du dir schenken können;-)

: Bearbeitet durch User
Autor: Joachim B. (jar)
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Jörg R. schrieb:
> Den Kommentar hättest du dir schenken können;-)

der TO aber auch :)

https://www.mikrocontroller.net/articles/Hilfe:Forum_Nutzungsbedingungen#Nutzungsrecht_an_Beitr.C3.A4gen
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: Bearbeitet durch User
Autor: Dieter (Gast)
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Die Stripes so dicht angebracht, koennten noch ein Abwaermeproblem 
bekommen.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Hier mal eine Alternative mit 12 Volt.

600 Leds auf 5m, teilbar alle 2,5cm. 47,5cm sind daher machbar.

Bei der Leistungsaufnahme blicke ich nicht durch. Einerseits steht in 
der Beschreibung 25W effektiv, andererseits 9,6W/Meter.

Warmweiß: 3000k

https://www.it-tronics.de/LED-Streifen-Band-Leiste-500cm-5m-12V-IP20-600LEDs-Warm-Weiss-3000K.html

Neutralweiß: 4500k

https://www.it-tronics.de/LED-Streifen-Band-Leiste-500cm-5m-12V-IP20-600LEDs-Neutral-Weiss-4500K.html


Der verlinkte StepUp passt in das kleine Rohr. Es sind aber 2 Akkus 
notwendig. Bei nur einem Akku wäre die Stromaufnahme des Wandlers zu 
hoch. Zudem würde der notwendige Ausgangsstrom nicht erreicht. Ich gehe 
dabei von 9,6W/Meter aus, also ca. 5W für die 47,5cm. Der Wirkungsgrad 
liegt bei ca. 85%.

https://www.pololu.com/product/2117

: Bearbeitet durch User

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