Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarleuchte umbauen (Achtung Newbie)


von Carola O. (crolla)


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Hallo, liebe Leute,

ich möchte gern eine Solarleuchte mit Bewegungsmelder anpassen und hoffe 
dabei auf eure Hilfe. Ich selbst bin leider (noch?) nicht so die große 
Leuchte mit Elektronik, so dass ich mich bei einigen Dingen ganz schön 
schwer tue.

Ich habe im Baumarkt diese Leuchte gekauft:
https://www.obi.de/solar-wandleuchten/rev-ritter-led-solarleuchte-mit-pir-sensor-300-lm-10-000-k-ip44-schwarz/p/1760248

... und habe sie auseinandergenommen. Ich bin hier scharf auf die 
Platine mit dem Bewegungssensor (s. Bilder) und auf den Akku.

Ersetzen möchte ich gern die Solarzelle (zu groß) und die LEDs (zu hell, 
viel zu viele, grässliches Licht). Im Prinzip soll das Ganze im Garten 
einer Freundin eine dunkle Ecke ein bisschen gemütlich beleuchten, wenn 
jemand da rumläuft, damit der nicht stolpert. Mich interessiert momentan 
vor allem, wie ich das mit den LEDs hinbekommen kann. Ich habe mal die 
Lampe angeschaltet und gemessen, was für eine Spannung bei der 
LED-Matrix ankommt, das entspricht in etwa der Akku-Spannung 
(Lithium-Ionen-Akku). Dann wollte ich messen, was für ein Strom durch 
die LEDs fließt, aber mein Multimeter geht nur bis 200 mA, und es floss 
offenbar mehr Strom. Ich habe (mit neuer Multimeter-Sicherung...) 
einfach mal eine einzelne grüne 3-mm-LED mit einem 4,7-kOhm-Widerstand 
angeschlossen, da flossen dann 415 Mikroampere.

Ich glaube, ich käme mit ungefähr 5 warmweißen und/oder gelben LEDs hin, 
die würde ich mir irgendwie zusammenlöten. Meine Idee dazu ist, die 
sagen wir mal 5 LEDs parallel zu schalten und für jede einen 
Vorwiderstand mit einem passenden Wert zu suchen, dass dann so etwas wie 
10 mA durch jede LED fließt. Ist das im Prinzip so die richtige Idee? 
Ich komme beim Berechnen immer mit den Stellen durcheinander, aber ich 
denke, das ließe sich ja auch experimentell herausfinden. Gibt es bei 
der Wahl der LEDs irgendetwas zu bedenken? Könnte ich gelbe und weiße 
LEDs mischen, um ein zwar einigermaßen helles, aber wärmeres Licht zu 
bekommen? Ich will so etwas wie Milchglas drumrum machen, so dass sich 
das Licht vielleicht mischt?

Ich habe außerdem eine ganze Menge darüber gelesen, dass es 
möglicherweise sinnvoll sein könnte, eine Schutzschaltung für den Akku 
zu basteln. Ich habe schlicht keine Ahnung, ob der Akku eine 
Schutzschaltung hat. Wäre es eine gute Idee, ein TP4065-Laderegler-Board 
noch da zwischen Platine und Akku zu packen? Und falls ja, kann mir dann 
vielleicht jemand helfen mit der Schottky-Dioden- und MOSFET-Schaltung? 
Ich habe dazu ziemlich viel gelesen, aber ich muss gestehen, dass ich 
nicht wirklich verstehe, was da eigentlich genau passiert und welche 
Werte ich wählen muss für Diode, MOSFET und Widerstand. Löten ist kein 
Problem für mich, aber tja.

Dann möchte ich vielleicht noch die Solarzelle austauschen, die 
existierende ist mir ein bisschen zu groß, und ich glaube, ich könnte 
auch etwas Kleineres finden mit 5,5 Volt, das dann besser in die Lampe 
passt, die ich gern da drumrum basteln würde. Könnte ich einfach 
irgendeine andere Solarzelle verwenden, solange sie den selben 
Spannungswert hat wie die Original-Zelle, oder muss ich dann 
irgendwelche Dinge bedenken?

Danke schon mal an alle, die bis hierher mitgelesen haben. Ich würde 
mich freuen, wenn ich vielleicht auch den einen oder anderen Stupser in 
die richtige Richtung bekommen könnte. Wünsche allen ein schönes 
Wochenende!

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Carola O. schrieb:
> (mit neuer Multimeter-Sicherung...)

Den LED-Strom kann man auch indirekt messen:

I = U/R, wo R = 0,75Ω (1R5||1R5),

und U ist die Spannung (Spannungsabfall) an diesem Vorwiderstand.

von MaWin (Gast)


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Carola O. schrieb:
> Meine Idee dazu ist, die sagen wir mal 5 LEDs parallel zu schalten und
> für jede einen Vorwiderstand mit einem passenden Wert zu suchen, dass
> dann so etwas wie 10 mA durch jede LED fließt. Ist das im Prinzip so die
> richtige Idee?

Im Prinzip ja.

Allerdings lässt die Akkuspannung während der Entladung nach, von 4.2V 
bis 2.5V, und wenn die LED bei 4.2V deine 10mA bekommt, ist sie bei 2.5V 
einfach AUS. Bestimme den Widerstand pro LED bei 4.2V.

Das Problem hat schon die Originalleuchte, sie nutzt den Akku gerade mal 
zur Hälfte und die LED werden immer dunkler.

Du kannst denselben Mist bauen, oder deine 5 weissen LED an einen step 
up Stromregler wie 
https://www.arrow.de/reference-designs/typical-application-for-ap5725-step-up-white-led-driver/7986db69325844d8bedb1a1015ef56af 
schalten. Leider kenne ich kein fertiges Modul für so geringe Leistung, 
die sind alle für möglichst helle Taschenlampen. Und zum Selber aufbauen 
fehlen dir die Kenntnisse.

Carola O. schrieb:
> Gibt es bei der Wahl der LEDs irgendetwas zu bedenken?

Kauf gleich ordentliche, hell und ganzes Spektrum, sonnenlichtähnliche 
wie Nichia Optisolis oder eine 
https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/neue-vollspektrum-led-serie-bei-eurolighting-233.html 
oder mehr:
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

Da das Licht dunkel ist, 'mondlicht', kann es zwischen 4150 und 2700K 
sein.

Carola O. schrieb:
> Ich habe außerdem eine ganze Menge darüber gelesen, dass es
> möglicherweise sinnvoll sein könnte, eine Schutzschaltung für den Akku
> zu basteln

Das macht der uC auf der PIR Platine sicherlich schon selber. Weisse LED 
erlauben sowieso keine Entladung auf 2.5V.

von Nadler (Gast)


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Carola O. schrieb:
> die LEDs (zu hell,
> viel zu viele, grässliches Licht). Im Prinzip soll das Ganze im Garten
> einer Freundin eine dunkle Ecke ein bisschen gemütlich beleuchten, wenn
> jemand da rumläuft, damit der nicht stolpert. Mich interessiert momentan
> vor allem, wie ich das mit den LEDs hinbekommen kann.

Nur eine Idee:
Wieso gibts Sonnenbrillen und Scheinwerferfilter beim Theater?

Eine Anpassung durch eine halbtransparente evtl. lichtdimmende 
Filterfolie in der Farbe ihrer Wahl ist keine Option?

Die sind günstiger als gedacjt und evtl. kann man sich ja bemustern 
lassen.

von Nadler (Gast)


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Carola O. schrieb:
> Ich habe schlicht keine Ahnung

OK. vergiß meine Idee, weiter las ich den Roman auch nicht mehr, ist mir 
irgedwie zu lang...

von Helge (Gast)


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Akku nur 50% leeren dürfte einiges an Lebensdauer bringen, oder?

Ich würde zuerst nur mit geringerer Lichtstärke anfangen: Zum Beispiel 
einen 10Ω-Widerstand zwischen Platine und dem vorhandenen LED-Modul.

Natürlich läßt sich das solarmodul gegen ein kleineres tauschen mit der 
gleichen Spannung, du brauchst bei weniger Licht ja auch weniger Strom. 
Da du aber eh schon ein funktionierendes abgesetztes Panel hast, halte 
ich das für überflüssig.

von Stefan F. (Gast)


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Helge schrieb:
> Ich würde zuerst nur mit geringerer Lichtstärke anfangen: Zum Beispiel
> einen 10Ω-Widerstand zwischen Platine und dem vorhandenen LED-Modul.

So würde ich es auch angehen.

Die LEDs kannst du beliebig durch andere tauschen, musst halt darauf 
achten, dass sie mit vollem Akku (4,2V) nie überlastet werden.

Lies dazu die folgende Seite http://stefanfrings.de/LED/index.html

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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So wie es aussieht haben die LEDs schon einen Vorwiderstand (die beiden 
1R5 links oben). Damit die LEDs nicht so hell sind, reicht ein 
zusätzlicher Vorwiderstand in der Zuleitung. Ich würde auch so mit 10 
Ohm probieren, evtl. dann auch tiefer oder höher.

Die Solarzelle bestimmt nicht die Helligkeit sondern die Laufzeit mit 
Batterie/Akku. Würde ich also so lassen (und auch weil die Ladeschaltung 
dazu passt).

Die LEDs solltest Du auch so lassen, es sei denn Du hast Spaß am 
Experimentieren.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Entfernen eines der beiden 1,5 Ohm kann man als erstes ausprobieren. 
Immerhin halbiert sich damit schon der Strom durch die LEDn.

von Carola O. (crolla)


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Danke für eure Beiträge!

Ich habe mal geguckt, ob das Licht tatsächlich angenehmer wird, wenn man 
nur einen größeren Widerstand verwendet - naja, es wird halt weniger 
hell, aber es bleibt natürlich bei Kaltweiß, was wirklich alles andere 
als "gemütlich" wirkt. Ich werde mir mal ein paar weiße und gelbe LEDs 
besorgen und damit ein wenig experimentieren, ob man damit etwas 
Angenehmes mischen kann. Ansonsten finde ich die "Sonnenbrillen"-Idee 
ganz interessant. Ich glaube nicht, dass ich eine Vollspektrum-LED 
brauche; ich will ja kein Tageslicht möglichst exakt imitieren, sondern 
eher etwas da hinstellen, das die Ecke für eine halbe Minute beleuchtet 
und von der Farbtemperatur eher einer Kerze ähnelt.

Gibt es eine Möglichkeit, den Füllstand des Akkus auf weniger als 4,2 V 
zu begrenzen, z. B. auf 4,1 Volt, um die Lebenszeit des Akkus zu 
verlängern?

Vielen Dank euch!

Beitrag #7072275 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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Carola O. schrieb:
> Ich werde mir mal ein paar weiße und gelbe LEDs
> besorgen und damit ein wenig experimentieren

Manche Lampen kombinieren viele weiße mit wenigen roten.

> Gibt es eine Möglichkeit, den Füllstand des Akkus auf weniger als
> 4,2 V zu begrenzen, z. B. auf 4,1 Volt, um die Lebenszeit des
> Akkus zu verlängern?

Den Wunsch hatte ich auch schon öfters, aber auf eine einfache 
Zusatz-Schaltung zum Nachrüsten bin ich noch nicht gekommen. Die 
Spannung wird meist durch ein IC festgelegt und ist von außen nicht 
änderbar. Und Dioden mit 0,1V Spannungsabfall in der einen und 0V in der 
anderen Richtung gibt es leider nicht. Ein großartige Elektronik die so 
eine Diode ersetzen könnte würde wiederum den Akku leer ziehen.

von Teo D. (teoderix)


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Carola O. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit, den Füllstand des Akkus auf weniger als 4,2 V
> zu begrenzen, z. B. auf 4,1 Volt, um die Lebenszeit des Akkus zu
> verlängern?

So kleine µCs, messen ihre Betriebsspannung (Akku), intern mit Hilfe 
einer Referenz-Diode. Da ist von außen nicht zu machen, da müsste schon 
was an der Firmware geschraubt werden.

von Karl (Gast)


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Carola O. schrieb:
> und von der Farbtemperatur eher einer Kerze ähnelt.

Mach einen gelbe oder orangene Farbfolie davor. Das vermindert zum einen 
die Helligkeit und bringt zum Anderen die gewünschte Lichtfarbe.

von Teo D. (teoderix)


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Teo D. schrieb:
> So kleine µCs, messen ihre Betriebsspannung (Akku), intern mit Hilfe
> einer Referenz-Diode.

PS:
Besonders genau ist das leider nicht. Das ist nur ne "simple" Diode, da 
gibts ne relativ große Exemplarstreuung. Da ist dann nur zu hoffen, dass 
das zu Gunsten der Akkulebensdauer ausgelegt ist und nicht auf max. 
Leuchtdauer (Akkukapazität).

von Georg M. (g_m)


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Was ist eigentlich K (blau), und was machen Q1 und Q4?

von Teo D. (teoderix)


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Das dürfe ne Mittelanzapfung des Solarpaneel sein. Da wird der 
Dunkelstrom (Spannung), des gesamten Paneeles zu hoch sein, um das noch 
sinnvoll mit ner einfachen Transistorschaltung, als Tag/Nacht Sensor, 
auszuwerten.

von Carola O. (crolla)


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Vielen Dank für eure Hinweise.

Ich habe hier (3. Antwort):
Beitrag "Bewegungsmelder selber bauen"

etwas von einer Schottky-Diode gelesen, die verwendet wird, um die 
Spannung auf 4,1 V zu begrenzen. Leider wird das in dem Thread im 
Folgenden nicht weiter ausgeführt. Kann das jemand nachvollziehen und 
könnte sagen, was für eine Schottky-Diode für diesen Zweck geeignet wäre 
und wo die genau hinkommt?

von Georg M. (g_m)


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Carola O. schrieb:
> etwas von einer Schottky-Diode gelesen, die verwendet wird, um die
> Spannung auf 4,1 V zu begrenzen. Leider wird das in dem Thread im
> Folgenden nicht weiter ausgeführt.

Ein Teil der Spannung bleibt in/an der Diode verloren.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwellenspannung
https://de.wikipedia.org/wiki/Schottky-Diode#Silicium-Schottky-Dioden

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