Konstantstromquelle für Lichterkette mit Batterien

Gast #6126458
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Hallo liebes Forum, ich habe verschiedene Batterie Lichterketten in 
meinem Fundus. Da sind welche mit 2 AA Batterien aber auch welche mit 3 
AA Batterien. Die mit 3 AA Batterien hat einen Vorwiderstand von 18 Ohm. 
An den LED's messe ich 2,7V. Zur 4,5V Batteriespannung sind das 1,8V 
Differenz. Der Strom ist also in der Anfangsphase, der Batteriesatz ist 
noch frisch, 100mA. Wenn so eine AA Batterie 2400mAh hat, ist schon nach 
einem Tag das Licht merklich dunkler und nach einer Woche nur noch eine 
wirklich trübe Funzel. Klar, könnte ich jetzt den Widerstand auf 180 Ohm 
ändern, aber mich würde es interessieren, eine Konstantstromquelle 10mA 
zu bauen, mit sehr geringem Spannungsabfall. Ganz toll wäre es wenn man 
diese Konstantstromquelle leicht modifiziert nicht nur für 4,5V sondern 
auch für 3V benutzen könnte.
Liebe Grüße
Gast #6126579
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Matz Stubenhocker schrieb:
> Ganz toll wäre es wenn man diese Konstantstromquelle leicht modifiziert
> nicht nur für 4,5V sondern auch für 3V benutzen könnte.

Bei 3V Anfangsspannung wird die verfügbare Spannung sehr schnell unter 
die Vorwärtsspannung der LEDs fallen, da kann keine Konstantstromquelle 
der Welt was richten.

Da bräuchtest du zusätzlich noch einen Step-up davor
Gast #6126763
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Der haken ist: Wenn die Konstantstromquelle die ganze zeit für konstante 
100mA sorgt, werden deine Batterien letztendlich noch schneller 
entladen, als jetzt.

Deswegen magst du vielleicht bei der Gelegenheit auch die Stromstärke 
z.B. auf 25mA reduzieren. Da das Auge logarithmisch auf Helligkeit 
reagiert, könnte das ein guter Kompromiss sein.
Gast #6126800
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Matz Stubenhocker schrieb:
> eine Konstantstromquelle 10mA
> zu bauen, mit sehr geringem Spannungsabfall

Siehe http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8
ab "Bei stärker schwankender Versorgungsspannnung (wie aus 
Batterien/Akkus oder der ungeregelten Netzspannung gleichgerichtet), die 
nur etwas über dem Spannungsbedarf einer LED liegt, muss man 
Konstantstromquellen einsetzen. "

Bis 2V Verlust sind die Dinger einfach fertig zu bekommen, wie BCR401.

Darunter wird es schwer. Keine Ahnung, warum die IC Hersteller nichts 
passendes liefern.

Damit eine weisse LED an nur 2 Batteriezellen mit 10mA versorgt werdne 
kann, braucht man iene step up Schaltregler.
Damit eine weisse LED an 3 Zellen (4.5V) mit 10mA versorgt werden kann, 
muss man runter regeln.

Man muss also rauf und runterregeln können.

Der Chip, der das am besten kann, ist der TPS63030. Er arbeitet als 
Aufwärtswandler wenn die Eingangsspannung zu niedrig ist, und als 
Linearregler wenn sie zu hoch ist. Leider ist er schwer einzulöten.
1
              +-10uH-+
2
              |      |
3
             +--------+     LED
4
+1.8..4.5V --|        |--+--|>|--+
5
             |        |  |       |
6
          +--|        +--(-------+
7
          |  |        |  |       |
8
       100nF +--------+ 10uF     |
9
          |      |       |       |
10
GND ------+------+-------+--47R--+
Gast #6126970
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Hallo, erst mal vielen Dank für eure Beiträge. Das richtige war leider 
bis jetzt noch nicht dabei.

Die erwähnte Schaltung mit 2 Transistoren und die BCR401 haben 
mindestens eine Diodenspannung (0,65V) Spannungsabfall. Mit FET BF245 
geht es bei sehr geringen Spannungen auch nicht.

Der Wunschschaltung erlaube ich 100mV Spannungsabfall. 100mV an 10 Ohm 
ergibt die gewünschten 10mA. 100mV das ist in der Nähe der 
Sättigungsspannung eines Bipolartransistors. Als Regelelement würde ich 
deshalb an einen MOSFET denken.
#6126974
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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Weil es bereits ein passendes Bauteil gibt:
> 
http://www.gsc-elektronic.net/elektronik/experimente/led/led_erw/led_erw.html#fet
> Für mehr Strom kann man vielleicht einfach 3-4 davon parallel schalten.
> Das würde ich mal versuchen.

Blödsinn.

Offenkundig hast du deine 'Ratschläge' nie ausprobiert aber immer wieder 
gerne dumm geschwätzt.

So ein JFET braucht ca. 3V mehr Spannung damit sich der gewünschte Strom 
einstellt.

Steht übrigens auch im verlinkten Artikel, bist zu Faul zum Lesen.
Gast #6126983
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Es gibt in den billigen Discounter-Gartenlampen den YX8018.
Mit 1.2-2.5V versorgen die eine weiße LED mit bis zu 20mA aus einer 
NiMH-Zelle, die tagsüber über eine Solarzelle geladen wird.

Leider ist das japanische Datenblatt schwer zu lesen, viel scheint auch 
nicht drin zu stehen.
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#6126987
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Matz Stubenhocker schrieb:
> aber mich würde es interessieren, eine Konstantstromquelle 10mA
> zu bauen, mit sehr geringem Spannungsabfall.

Mit einem Präzisions-Operationsverstärker kann man den 
Shunt-Spannungsabfall deutlich reduzieren.
Die Frage ist nur, ob man diese Schaltung auch noch heute selber 
zusammenlöten muss, ob es nicht vielleicht schon längst fertige 
LDO-LED-Driver gibt.
Gast #6127033
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Georg M. schrieb:
> ob es nicht vielleicht schon längst fertige
> LDO-LED-Driver gibt.

Leider nicht so ganz.

Es gibt die LowDrop Strom-Linearregler MIC2843 für 6 20mA LEDs, und 
MEL7136 für 1 von 10mA-1A, aber natürlich ncht bei Reichelt.

Aus 2 Batteriezellen bekommen die natürlich keine weisse LED zum 
Leuchten, aber so lange die Spannung reicht fressen sie nur ca. 0.15V 
für sich,
Gast #6127233
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Matz Stubenhocker schrieb:
> Der Wunschschaltung erlaube ich 100mV Spannungsabfall. 100mV an 10 Ohm
> ergibt die gewünschten 10mA.

Da es hier nicht auf hohe Genauigkeit ankommt, könnte man das Problem 
mit nur einem PNP Transistor lösen. Diese Low Drop KSQ arbeitet zwischen 
2 und 12 Volt Eingangsspannung.
Der Temperaturdrift von Diode und Transistor kompensiert sich zumindest 
bei niedriger Eingangsspannung (bis 6V) fast von selbst.
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#6127298
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Diese Low Drop KSQ arbeitet zwischen 2 und 12 Volt Eingangsspannung.

Warum hier immer so ein Stuss gepostet wird

"Never tried"

140uA, schneller steigend als die Spannung.

Reduziert man R1 auf 10 Ohm, wird wenigstens ab 3.8V so 14mA erreicht, 
langsamer steigend bis 16mA bei 5V, aber es fliessen dann 420mA durch 
D1.
Angehängte Dateien:
#6127761
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Nachtrag: Das funktioniert aber nur bei 6 Volt Eingangsspannung. Für
> eine Eingangsspannung von nur 3 Volt muss der 1k Trimmer auf 5k
> vergrößert werden!

Nachtrag: Es funktioniert nie.

Warum zum Teufel kannst du nicht vor dem Absenden deiner untauglichen 
Schaltungen sie ein mal ausprobieren oder zumindest simulieren ?

Das würde jede Menge Richtigstellungsscherereien vermeiden helfen.
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Gast #6127807
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Meine Güte Michael. Warum wird in deiner Abszisse ständig die Zeit 
angegeben? Die tut hier nichts zur Sache. Da gehört die Eingangsspannung 
hin!

Und wenn man den Trimmer R3 und R4 auch noch in der Simulation genau 
gleich mit je 500R aufteilt, dann kann ich auch gleich bei meiner ersten 
Schaltung mit nur einer Diode bleiben.

Bevor ich hier weiterdiskutiere, werde ich die Schaltung selbst 
aufbauen. In Echt!
Gast #6127997
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Die Idee habe ich auch nur übernommen (vom großen Kritiker vor längerer 
Zeit). Hierbei ist I zwar nicht wirklich konstant, aber es ist sehr viel 
besser als nur mit einem Widerstand.

Mit Widerstand:
2V hätte die LED, wenn R passend für 3V dimensioniert wäre, dann hätte 
man bei 6V den 4-fachen Strom.

Mit JFET:
2V hätte die LED, wenn die R's und JFET passend für 3V dimensioniert 
sind, dann fließt bei 6V der 1.3-fache Strom.
BC245C wird benötigt, oder man müßte zwei JFET parallel schalten.

Für den TO wäre das sicherlich genug Genauigkeit.
Gast #6128490
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Die erste Schaltung habe ich jetzt getestet und sie funktioniert 
hervorragend.
Bei geringer Belastung unterhalb der eingestellten 10mA kommen bei 5V 
Eingangsspannung gute 4,9 Volt raus (0,1 Volt Drop Spannung). Beim 
Überbrücken einer roten LED (Flussspannung 2V), ändert sich die 
Helligkeit der anderen roten LED nicht (Strom bleibt weiterhin konstant 
10mA). Auch der Kurzschlussstrom beträgt exakt 10mA.

Allerdings muss ich Laberkopp ein bisschen in Schutz nehmen, weil sich 
bei Eingangsspannungsänderung der Ausgangsstrom stark ändert. Das ist 
aber genau das, was der TO nicht gebrauchen kann. Er will ja gerade 
einen konstanten Ausgangsstrom von 10mA bei einer 
Eingangsspannungsänderung von 3 bis 4,5 Volt haben. Das funktioniert mit 
der ersten Schaltung tatsächlich nicht!

Die zweite Schaltung könnte das Problem mit der 
Eingangsspannungschwankung mit einer Referenzspannung mit dem LM385-1,25 
lösen. Das konnte ich aber wegen Bauteilemangel leider noch nicht 
testen.

Vielleicht reicht dafür aber Dieters Schaltung schon aus.
Oder die Idee von Georg mit dem MEL7136, für den Preis unschlagbar.
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Gast #6128545
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> weil sich  bei Eingangsspannungsänderung der Ausgangsstrom stark ändert

Weil du nicht merkst warum.

Die Dioden bringen überhaupt keine Stabilisierung.

Weil sie von zu wenig Strom durchflossen wrrden.

Weil der ganze Strom durch die 2k2 in die Basis vom Transistor fliesst.

Und der im Endeffekt bloss als Stromverstärker arbeitet, er macht aus 
Basisstrom*hFE eben 10mA (mit Poti justiert).

Daher schwankt der Strom so mit der Versorungsspannung, so als ob bloss 
ein simpler Vorwiderstand vor der LED wäre.

Denn im Endeffekt liegt der Basisstrom bei 4V/2k2*hFE.

Der Rest der Schaltung ist wegen weitreichender Fehldimensionierung 
wirkungslos.

Behebung wurde genannt 2k2 verkleinern auf 10R, hast du aber igoriert.

Und ist natürlich nicht so gut, weil der Strom durch die Diode bei 
steigender Versorgungsspannung schnell zu hoch wird.
Murksschaltung.
Gast #6128569
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Transistorschaltung:

Wenn die LED 2,45V als Startspannung habe, dann sind für 10mA noch die 
0,1V Spannungsabfall am Widerstand und 0,05...0,15V Spannungsabfall der 
Collektor-Emitter-Strecke zu rechnen. Dh die Steigung von 0 bis 10mA 
findet im Bereich von 2,50 bis 2,70V statt.

JFET:
Wenn die LED 2,45V als Startspannung habe, dann sind für 10mA noch die 
0,1V am Widerstand zu rechnen. Der Spannungsabfall der 
Drain-Source-Strecke ist zunächst ohmisch, so dass die Steigung ab 2,45 
0mA beginnt. Allerdings ist der Verlauf auf 10mA nicht so steil und die 
Begrenzung auf 10mA setzt zwischen 3.0 bis 3.5V ein.

Fazit:
Wenn die Schaltung wie bisher mit Widerstand mit sinkender 
Versorgungsspannung die Helligkeit von 3 bis 2,5V abnehmen soll, aber 
der Strom für höherer Spannung gegenüber einen reinen Widerstandslösung 
begrenzt werden soll, dann kann die einfache Schaltung mit JFET 
verwendet werden.

Wenn die Schaltung wie bisher mit Widerstand mit sinkender 
Versorgungsspannung die Helligkeit nur noch von 2.7 bis 2,5V abnehmen 
soll, dann ist die Transistorschaltung vorzuziehen.
Beide Transistorschaltungen, vor allem jene mit den zwei Dioden in 
Reihe, werden verbessert, wenn statt R2 eine Konstantstromlösung mit 
JFET an dieser Stelle eingesetzt würde.
Gast #6128580
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MaWin schrieb:
> Weil du nicht merkst warum.

Das habe ich natürlich deutlich gemerkt und den 2k2 Testweise auf 220R 
verkleinert. Das brachte aber keine Stabilisierung. Wenn ich erst auf 
10R runter gehen muss, dann ist die Schaltung nicht mehr praxistauglich. 
Und selbst wenn es mit dem LM385 besser funktionieren sollte, ist immer 
noch der Temperaturdrift von der B-E-Strecke ein Schwachpunkt.
Gast #6129561
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Dieter schrieb:
> Anbei noch die Schaltung mit 2 Dioden und FET anstelle von nur R2.

Ergibt diese Schaltung die blaue Kurve? Das ist genau die Kurve, die ich 
eigentlich mit wenigen Bauteilen erreichen wollte. Ich habe die alte 
Schaltung noch auf dem Steckbrett und noch einen BF245B in der Kiste. 
Ist es egal wie rum D und S angeschlossen werden müssen? Dann könnte ich 
das eben mal testen und dann berichten.

Ich fände es jetzt noch interessant wie die Kurve ausschaut, wenn statt 
des FET und an die Stelle der Dioden ein LM385 eingesetzt wird, weil der 
FET nur noch selten angeboten wird. Hast du die Möglichkeit das auch 
nochmal zu simulieren?
Gast #6129627
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Ist es egal wie rum D und S angeschlossen werden müssen?

Die kann man vertauschen. Der Unterschied ist gering (liegt im Bereich 
der Bauteilstreuung).

Bei dieser Schaltung sollten Dioden und Transistor die gleiche 
Temperaturdrift haben.

Es ginge aber auch die Schaltung mit nur einer Diode (zweite Diode wäre 
ein Transisor) als Stromspiegel. Damit diese thermisch gekoppelt sind, 
werden beide Transistoren zusammengebunden.
Das Übersetzungsverhältnis kann noch eingestellt werden über die 
Vorwiderstände im Emitterpfad. Wenn das Verhältnis größer werden soll, 
dann kämen noch kleine Widerstände im Basispfad hinzu.

https://praktische-elektronik.dr-k.de/Praktikum/Analog/DiodenTransistoren/Stromspiegel/Le-Elektronischer-Stromspiegel-3.html
Gast #6129656
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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Der Gerhard hat gerade im parallel-Thread eine Schaltung gepostet, die
> man vermutlich ganz einfach batterietauglich bekommt, indem man parallel
> zum Poti eine Diode schaltet (so dass am Poti immer 0,7V anliegen).
>
> Beitrag "Re: KSQ-IC für 30mA, dimmbar und ohne PWM"

Bei dieser Schaltung müßte R1 durch eine Konstantstromschaltung mit FET 
ersetzt werden, so dass die Eingangsspannung variieren kann, ohne dass 
der Strom ebenfalls stark variiert.
Als Prinzip ist da auch ein Stromspiegel dahinter versteckt.
#6129667
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Ergibt diese Schaltung die blaue Kurve? Das ist genau die Kurve, die ich
> eigentlich mit wenigen Bauteilen erreichen wollte.

Warum nicht die übliche Schaltung a la BCR401
1
            LED
2
+3-12V --+--|>|--+
3
         |       |
4
        10k      |
5
         |       |
6
         +------|< BC547
7
         |       |E
8
   BC547 >|------+
9
        E|       |
10
GND -----+--68R--+

Dieter schrieb:
> Anbei ein paar grobe Vergleiche der Lösungsvarianten.

Die Lösungsvariante blau liefert gute Ergebnisse, geht vermutlich bis 
20V bevor dem JFET zu heiss wird.

Leider wurde die Lösung hier nicht vorgestellt...
Sie wird auch mit 1 Diode und ohne Poti akteptabel funktionieren.
Gast #6129913
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Ich habe die Transistorschaltung von 15:13 Uhr von Dieter mit dem 
zusätzlichen BF245 nachgebaut. Dadurch wird die Schaltung etwas besser, 
aber längst nicht so gut wie die blaue Kurve in Dieters Diagramm. Ich 
habe einen BF245B und C eingesetzt und auch mal die Anschlüsse D und S 
vertauscht. Auch eine Z-Diode anstelle der beiden 1N4148 brachte keine 
Besserung.
Ein Versuch mit einem LM385 steht noch aus, aber den kann ich mir 
wahrscheinlich auch getrost sparen.
Die letzte Hoffnung habe ich da nur noch in Georgs Vorschlag mit dem 
MEL7136, wenn der auch wirklich Low Drop fähig ist.
Gast #6130573
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Zappenduster schrieb:
> Kann man es so machen, wie ich im Anhang skizziert habe?

Der MOSFET-OpAmp braucht noch eine Kompensation.

Siehe LM10 Schaltung aus
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

> Welchen MOSFET würde man nehmen? BUZ**

Bei 3V offenbar einen der bei deutlich weniger voll durchsteuert,
so was wie DMG6968U oder IRLML2502. Verlustleitung im Linearbetrieb bei 
kleinem Gehöuse beachten.
#6130916
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Die letzte Hoffnung habe ich da nur noch in Georgs Vorschlag mit dem
> MEL7136, wenn der auch wirklich Low Drop fähig ist.

Der MEL7136 war nicht mein Fund, ich habe nur sekundiert.

"Die letzte Hoffnung" klingt übermäßig fatalistisch. Es muss auch andere 
IC dieser Funktion geben.

Und wer gerne lötet, kann selbstverständlich alles selbst machen. Ist 
nicht verboten.
Angehängte Dateien:
Gast #6131866
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Hier noch eine erprobte Lösungsvariante die in etwa der blauen Kurve 
(oder besser) vom Dieter entspricht. Es werden keine Spezialbauteile 
benötigt.
Ich habe einfach dem Laberkopp seine Variante mit meiner Variante für 
immer fest verschmolzen. Das größte Bauteil ist der 5k Trimmer für die 
Konstantstromeinstellung. Diese Schaltung würde auch die Anforderungen 
des TO erfüllen:

1. Low Drop fähig
2. Standard Bauteile
3. Strom einstellbar
4. Konstanter Ausgangsstrom bei variabler Eingangsspannung

Nachteil: Höherer Bauteileaufwand als erwartet.
Eine Fertiglösung, oder eine einfachere Lösung ist deshalb vorzuziehen.
Angehängte Dateien:
#6132417
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Hier noch eine erprobte Lösungsvariante

Bald wird ein ganzer rPi verwendet,
um eine blöde LED mit Strom zu versorgen.

Einfacher wäre wohl
1
3-12V ---+-------+   
2
         |       |
3
      +->I      LED
4
      |  |       |
5
      +--+---+   |
6
         |   |   |
7
         >|--+--|<
8
        E|       |E
9
GND -----+-------+
Der JFET arbeitet war erst ab einigen Volt,
aber der Stromspiegel frisst nichtmal 0.1V.
Angehängte Dateien:
Gast #6136187
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Dieter schrieb:
> BF264A waere der best geignete JFET.

Schwachsinn.

Erstens ist dee BF264 kein JFET sondern ein NPN der nur 20mA aushält, 
zweitens wurde schon festgestellt, dass zu wenig Differenzspannung 
zwischen LED und Batterie übrig ist, damit ein JFET den Strom konstant 
regeln kann, er bräuchte ca. 3V für sich.

Also wieder ein grandioser Unsinnsbeitrag von Dieter.
Gast #6136214
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Unangebracht ist einzig das wiederholte Posten von Unsinnsbeiträgen 
durch den Troll Dieter. Aber du hâltst offenkundig den Überbringer der 
Botschaft für den Schuldigen, statt dem Täter. Das nennt ma 
Kollaboration mit dem Täter.
Gast #6136286
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Es muss BC264 lauten.

Siehe unter:

http://www.guitar-letter.de/Knowledge/Grundlagen/DieFETVergleichsliste.htm

Nachdem in einem anderen Thread der Link ausgelegt wurde, haette man 
darauf kommen koennen. Zweitens wurde bei aehnlichen Fehler, dies sonst 
ganz anders moniert. Entweder die Korrektur, oder schau doch nochmal 
nach ob vertan, verrutscht oder vertippt. Eingehen koennen oder 
unpaedagogische Ausserungen sind es immer wieder.

Danke Stefan. Gut erkannt.
Gast #6145899
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Hallo,
Verstehe ich das richtig, dass die Lichterkette zu Anfang mit mit 100mA 
= 4,5*0,1 = 0,45 Watt leuchtet, und Matz möchte, dass sie von Anfang an 
nur mit 10mA versorgt wird? 10mA sind 0,045 Watt, also ein Zehntel des 
Anfangsstroms, da ist sie doch gleich von Anfang an eine Funzel, (was er 
ja anscheinend vermeiden wollte) oder etwa nicht?
Gast #6145907
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PS. Wenn eine Lichterkette 100mA braucht zum hell leuchten, wie kann sie 
dann mit 10mA auch hell leuchten? Das wäre ja eine ungeheure 
Energieverschwendung, wenn die Lichterketten üblicherweise so betrieben 
werden!
Gast #6145923
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Natürlich leuchtet die Lichterkette mit 10 mA deutlich schwächer, als 
mit 100 mA. Die Frage ist, ob es hell genug ist. Denn wenn das der Fall 
ist, kann er damit die Laufzeit seiner Batterie erheblich verlängern. 
Ich denke, darum ging es dem TO im Prinzip.

Wie viel mA das dann sein werden, muss er selbst ausprobieren.

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