LED-Solar-Taschenlampe DESOLATA-1
Im
Garten war mal wieder Rasenmähen angesagt. In völliger
Unterschätzung der Gefahr dachte ich, um den Erdspieß einer
mitten im Gras stehenden Solarleuchte herum mähen zu können,
was sich als fataler Trugschluss erwies. Irgendwie hat das Messer des
Mähers den Spieß erwischt, und mit lautem Knall flog die
Leuchte in Stücken davon, zum Glück diametral von mir weg.
Einzig und allein Teile des Lampenkopfes waren noch heil geblieben
– und so wurden diese nach Verkraften des ersten Schocks und
Wiedereinsetzen der Kreativität umfunktioniert zum Projekt
DESOLATA-1 (Defekte Solar-Leuchte als Taschenlampe) – der etwas unglücklich gewählte Name soll mich stets an das Missgeschick erinnern ;-)
Aus
DDR-Zeiten war noch eine alte Taschenlampe im
Billig-Plastikgehäuse übrig, welche seinerzeit mit Strom aus
einer 4,5V-Flachbatterie versorgt wurde. Da solche Batterien heutzutage
sehr schwer erhältlich sind, lag die Lampe schon längere Zeit
brach. Daher wurde die gesamte Elektronik der ehemaligen
Gartensolarleuchte in das Taschenlampengehäuse transplantiert. Bei
der Gelegenheit wollte ich natürlich gleich mal die
Schaltungstechnik solcher Solarleuchten analysieren. Die Schaltung habe
ich daher durch Verfolgung der Leiterbahnen auf der
Mini-Leiterplatte ermittelt. Sie ähnelt sehr der Schaltung
von [1].
Die
vormals genutzte Glühbirne 3,5V/0,26A war sowieso durchgebrannt,
daher habe ich ein Stück Putzlappen um den Glaskörper
gewickelt und diesen mit einer Flachzange vorsichtig zerdrückt und
die am Gewindekörper vorhandenen Glasreste entfernt. Aber Obacht
– Schnittverletzungsgefahr ! Danach wurde die weiße LED der
defekten Leuchte an die verbliebenen Stützdrähte der defekten
Glühwendel gelötet. Somit kann der Lichtaustritt des
Leuchtmittels an der gleichen Stelle wie vorher angeordnet werden und
wird durch den Lampenreflektor genauso wie gehabt fokussiert.
Die
ausgebaute Solarzelle wurde in einen per Laubsäge hergestellten
Ausschnitt der Taschenlampe eingeklebt. Der Akku 1,2V / 600mAh
wurde im Inneren des Gehäuses mit einem Stück stabilen Draht
umwickelt, dessen Enden in das thermoplastische Gehäusematerial
eingeschmolzen wurden. So ergibt sich ausreichender Halt der
NiCd-Zelle.
Einen
Schiebeschalter habe ich der Lampe auch neu spendiert, da der alte aus
(korrodierten) Messingstreifen sehr unzuverlässig arbeitete.
Nach
erfolgter Neuverdrahtung und einer Ladungskontrolle des Akkus war ich
nach dem Einschalten in finsterer Umgebung angenehm von der
Leuchtstärke der DESOLATA-1 überrascht.
(Man beachte den alten DDR-Preis!!)
Schaltungseinzelheiten
Da
mit 1,2 V keine weisse LED zum Leuchten gebracht werden kann
(Flussspannung ca. 3 V), muss für eine
Spannungsüberhöhung gesorgt werden, die der LED
zugeführt wird. Dies geschieht hier unter Ausnutzung der
Gegeninduktion an einer 100µH-Drossel, welche periodisch mittels
Komplementärmultivibrator (T2, T3) erregt wird. Die
oszilloskopisch ermittelte Schwingfrequenz bei leuchtender LED liegt
bei ca. 83 kHz.
x = 5µs/Teil, y = 1V/Teil
Uss ohne Last (x = 5µs/Teil, y = 5V/Teil) also etwa 166 kHz und
15 V Uss bei 1,2 V Betriebsspannung
Versuch mit 2 LED´s, Uss wird dabei auf etwa 6 V begrenzt
Wenn
T1 durchsteuert, wird der Multivibrator gestoppt, d.h. wenn an der
Solarzelle und damit an der Basis von T1 eine ausreichend hohe Spannung
>0,7 V anliegt. Dadurch geschah ehemals die Abschaltung der
Solarleuchte am Tage. Der Mechanismus sorgt jetzt dafür, dass
die Taschenlampe ausschaltet, wenn sie von Tageslicht bzw.
anderen Lichtquellen (wie z.B. der normalen Raumbeleuchtung abends)
beleuchtet wird – das ist gleichzeitig ein willkommener Effekt,
da man oft vergisst, die Lampe auszuschalten. Sollte deren Licht am
Tage gebraucht werden, muss man halt die Solarzelle zuhalten. Letztere
liefert bei voller Sonneneinstrahlung eine Spannung von ca. 2,5 Volt
und einen Kurzschlussstrom von 150 mA, ist also hinreichend
für eine Nachladung der 1,2V-Zelle in vernünftigen
Dimensionen geeignet. D1 verhindert dabei die Entladung des Akkus
über die Solarzelle bei Dunkelheit. Abzüglich der
Flussspannung von D1 steht für das Laden noch ausreichend Spannung
zur Verfügung, der Ladestrom begrenzt sich von selbst am
Innenwiderstand. Das war ja auch schon bei der Gartenleuchte so. Man
stellt die DESOLATA zum Laden einfach mit optimalem Winkel in die Sonne
(funktioniert hervorragend dank des im Lampengehäuse integrierten
Aufstellbügels!). Die Schaltung verbraucht bei 1,2 V
Betriebsspannung ca. 25 mA, die Stromquelle sollte also rein
rechnerisch ca. 600 mAh / 25 mA = 24 h halten. Praktisch ist es etwas
weniger, da nicht die volle Ladung entnommen werden kann und der
Generator bei ca. 0,75 V Betriebsspannung aussetzt. Dann sollte man
nachladen – vorausgesetzt, es ist Sonnenschein. Es geht auch mit
einer Tischlampe, das wäre dann aber rein energietechnisch eine
Sünde, wenn man das nur für das Laden des Akkus
nutzt…. Vorteilhaft für die Lebensdauer des Akkus wäre
natürlich noch ein Tiefentladeschutz, der die Taschenlampe bei
Unterschreiten einer Mindestakkuspannung abschaltet, evtl. gibt es
einen Bastler unter den Lesern, der schon mal mit diesem Problem
konfrontiert war und eine wenig aufwendige Lösung vorschlagen
kann. Denkbar wäre ein Mechanismus, der ähnlich funktioniert
wie die Abschaltung bei Tageslicht, wobei dann kein Strom mehr fliessen
dürfte – man müsste halt mehr Zeit haben zum
Experimentieren…
Fazit
Man muss nicht
immer sofort alle defekten Elektronikgeräte entsorgen, oft kann
daraus, wie hier gezeigt, noch etwas Sinnvolles hergestellt werden.
Jedenfalls hat das ganze auch einen umweltschonenden Effekt, da zum
Nachladen normalerweise kein Netzstrom gebraucht wird und man keinen
extra Taschenlampenakku mehr besorgen muss. Durch die Realisierung der
DESOLATA ist für mich auch der WAV merklich auf der nach oben
offenen Skala gestiegen (WAV = Wife´s Acceptance Value) –
aus dem Zitatenschatz meiner Frau : „Endlich haste mal was
gebaut, was ich auch nutzen kann“ …. Die Lampe dient seit
geraumer Zeit als Not- und Nachtlicht im Bedarfsfall.
Quellenverzeichnis :
[1] www.b-kainka.de/bastel111.htm
