Bei Pollin gab es vor rund drei Jahren mal sehr günstig kleine LED- Leuchten, wie man sie auch immer wieder in Ein-Euro-Shops u.ä. findet. Da konnte ich natürlich nicht widerstehen und habe eine Handvoll bestellt. Vor kurzem habe ich sie nun endlich mal in einem Projekt verwendet. Die Solarleuchte enthält als zentrale Bauelemente: eine kleine Solarzelle (amorph), einen Mini-NiMH-Akku in Knopfzellenbauform, eine kaltweiße LED und ein IC YX8018, das auch schon mal hier beschrieben wurde.


Kommt von der Solarzelle zu wenig Ladestrom, wechselt der YX8018 in den Entlademodus und versorgt aus dem Akku die LED. Dank einem kleinen integrierten Boost-Konverter (auch als Joule Thief bekannt) funktioniert das auch mit dem verbauten 1,2V-Akku. Ich hatte geplant, diese Solar-LEDs innen an meinen Fenstern zu montieren, so dass sie sich tagsüber durch die Sonne aufladen und nachts als Orientierungslichter dienen. Leider setzt der Entlademodus aber viel zu früh ein. Bis es ganz dunkel ist und man die LEDs eigentlich brauchen könnte, ist der Großteil des Akkuinhalts schon sinnlos verbraucht.

Das Datenblatt des YX8018 sieht den optionalen Einsatz eines LDR vor, doch auch da schaltet das Licht viel zu früh ein. Damit es wirklich erst bei absoluter Dunkelheit losgeht, habe ich die Schaltung etwas modifiziert (grün eingezeichneter Teil der Schaltung).  Laut Datenblatt wird der LDR zwischen Pin 3 und GND geschaltet, d.h. bei Helligkeit wird Pin 3 Richtung GND gezogen und die LED so deaktiviert.


Der BC547 zieht bei Helligkeit ebenfalls Pin 3 auf GND, er vergrößert aber die Empfindlichkeit und auch die Steilheit rund um den Umschaltzeitpunkt herum. Es fließt bei Helligkeit ein Ruhestrom (der auch in der Datenblatt-Variante der Schaltung über den LDR fließt). Bei Helligkeit ist das aber nicht so schlimm, da ja über die Solarzelle ständig Ladung nachfließt. Der 5,6k-Widerstand hält den Ruhestrom in Grenzen. Bei Dunkelheit vergrößert sich der Widerstand des LDR bis in den Bereich 10 Megaohm. Dadurch wird die Spannung am Basis-Spannungsteiler geringer, aber auch der Basisstrom nimmt durch den hohen Widerstand stark ab. Der Transistor schaltet ab, und der IC schaltet die LED ein - und zwar erst, wenn es absolut dunkel ist.

Die Schaltung zeigt auch, dass Mosfets den Bipolartransistoren nicht  immer überlegen sind. Unsere Schaltung arbeitet mit 1,2V, da hat es ein Mosfet mit seiner Schwellenspannung schon schwer. Bipolartransistoren brauchen zwar etwas Basisstrom, schalten aber schon ab ca. 0,6V ein. Da wir hier nur minimale Ströme schalten, darf in unserem Fall auch der Basisstrom sehr klein sein.


Zum Abschluss habe ich der Solarleuchte noch eine 3200K-LED spendiert, d.h. warmweiß. Die kaltweißen LEDs waren nachts sehr unangenehm fürs Auge.


Als kritisch hat sich auch die Position des LDR herausgestellt: es darf kein Licht der LED darauf scheinen, auch nicht über Reflektionen an der Wand. Ansonsten schaltet der Transistor nicht ganz ab, und die Leuchte nicht ganz ein. Ich habe das Problem mit einer kleinen schwarzen Blende über dem LDR gelöst. Es wäre naheliegend, den LDR einfach solarzellenseitig zu montieren, dann kommt kein Licht der LED hin. Aber der LDR soll ja die Raumhelligkeit erfassen, d.h. solange das Licht im Raum noch an, ist soll die LED aus bleiben - egal wie dunkel es draußen schon ist.