Als Spannungsquelle reichen Knopfzellen aus, die gibt es in unterschiedlichen Größen.
Also um mal kurz zusammenzufassen, was allgemein benötigt wird:
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3V Knopfzelle(n) - Durchmesser beträgt typischerweise 20 mm (16 mm gehen evtl auch noch, 12,5 mm Knopfzellen haben leider nur sehr geringe Kapazitäten mit bis zu 48 mAh. Damit bringt man eine LED ca 2h zum leuchten, 2 parallel geschaltete LEDs nur 1h usw.)
(Welche man am besten nimmt, liste ich weiter unten)
- 1
Knopfzellenhalter:
Bei 20 mm Knopfzellen hat man hier sogar noch die Qual der Wahl zwischen:
-> einem
vertikal stehenden Halter (der mMn sich bestimmt einfach und "hübsch" für einen Haarstab verbauen lassen würde. Dafür ist wahrscheinlich zu wenig Platz, um mehr als eine 2,5 mm hohe Zelle zu verbauen) und
-> einem
liegenden Halter (der den Vorteil hat, dass dieser Platz für 2 in Reihe geschaltete 2,5mm hohe Knopfzellen bietet. "In Reihe" schalten bedeutet hier, die beiden Knopfzellen übereinander zu "stapeln/legen")
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LEDs
Da gibt es natürlich viele verschiedene. Beispielsweise könnte man
diese hier nehmen (grün). Mit einer Betriebsspannung von 2,2 V bis 2,5 V liegen diese auch im Rahmen.
-
Widerstände
Da wir keine hoch präzisen Metallschichtwiderstände brauchen (angegebene Werte +-1% Abweichung), reichen uns auch die etwas billigeren Kohleschichtwiderstände aus (angegebene Werte +-5% Abweichung)
Theoretisch braucht man bei einer "geschickten" Auswahl von Spannungsquelle und LED(Anzahl) keine Widerstände, allerdings lebt eine LED ohne Vorwiderstand
in der Regel deutlich kürzer! Welche Widerstände wir brauchen, hängt von der Spannungsquelle ab und wie wir unsere LEDs verschalten werden.
- (Optional)
Schalter
Falls man dafür noch Platz findet, wäre ein Schalter natürlich ganz praktisch zum Ein/Aus schalten.
Wie unsere Schaltung aussehen soll, hängt von 2 Dingen ab:
- Wie viele LEDs möchte ich verbauen?
- Wie lange sollen die LEDs mindestens leuchten?
Vorweg ein wenig Theorie (ist immer ganz hilfreich
):
Wir haben eine 3V Knopfzelle und die grüne LED im Spannungsbereich 2,2V bis 2,5V (Wir nehmen mal an, es fallen 2,35V an der LED ab), dann benötigen wir einen Widerstand, an dem die restlichen 0,65V abfallen können.
Als nächstes müssen wir den Strom auf ca 20mA einstellen. Wie wir alle wissen, ist R=U/I. 0,65V / 20mA ergibt 32,5 Ohm.
Da es keinen 32,5 Ohm-Widerstand gibt, nehmen wir den nächst größeren. Zufälligerweise gibt es 33 Ohm-Widerstände - passt! Dadurch würde sich rechnerisch ein Strom von 19,7mA einstellen (Aber nur, ungefähr! LEDs sind Halbleiter Bauelemente, die sehr variabel ausfallen können. Wenn mans genau wissen will, sollte man am besten die Bauteile alle durchmessen und dann mit der Kennlinie aus dem Datenblatt der LED vergleichen.) Ungefähr reicht uns aber, die Größenordnung stimmt.
Im Worst Case liegen an der LED nur 2,2V an. Das würde zur Folge haben, dass am Widerstand 0,8V abfallen und sich mit einem 33 Ohm Widerstand nun ein Strom von 24,24mA einstellen würde. (Die diese LED aber auch ab kann) Wer ganz sicher gehen will, kann auch einen etwas größeren Widerstand einbauen (Hätte zusätzlich den Vorteil, dass die Schaltung etwas länger leuchten würde. Ob man den entstehenden Helligkeitsunterschied feststellen würde ist fraglich, da unsere Augen logarithmisch arbeiten)
In dieser Anordnung bräuchten wir also einen 33Ohm bzw 39Ohm Widerstand und die entsprechende LED. Gehen wir davon aus, dass wir
diese Knopfzelle benutzen (mit 230 mAh), könnten wir die LED ca 9h-11,5h betreiben. Eine LED alleine ist aber wahrscheinlich etwas zu wenig. Was wir nun machen können ist, mehr LEDs (und Widerstände) dazu parallel schalten. Dafür benötigen wir auch nicht mehr Spannung.
Der Nachteil: Die LEDs würden nurnoch 4,6h - 5,75h leuchten, da wir nun nichtmehr ~20 mA, sondern ~40mA der Spannungsquelle entlocken. (eine 3. LED würde das ganze auf 3h-3,8h und eine 4. LED auf 2,3h-2,8h reduzieren)
Falls uns das aber nicht reicht, haben wir noch eine Möglichkeit, das ganze zu "verbessern", indem wir eine 2. Knopfzelle verbauen - entweder parallel oder in Reihe.
-> 2 parallele Knopfzellen bedeutet doppelte Amperestunden (und somit doppelt so lange leuchtende LEDs) bei gleicher Spannung.
-> 2 Knopfzellen in Reihe bedeutet gleiche Amperestunden, aber doppelte Spannung!
Da wir aus Platzgründen schlecht 2 Knopfzellen parallel schalten können, können wir diese jedoch in Reihe schalten (was auch deutlich einfacher geht) Dann haben wir nichtmehr 3V, sondern 6V zur verfügung!
Die entsprechenden Schaltungen sähen dann so aus:
Die erste würde dann wieder 9h-11,5h leuchten, die 2. 4,6h - 5,75h.
Allerdings ist zu beachten, dass diese Zelle zu hoch ist, um 2 davon im Halter unterzubringen (selbst für den liegenden Halter). Passen würden dann z.b.
diese Knopfzellen. Die haben allerdings etwas weniger "Kapazitäten", es wären aber immhin noch 170mAh * 2 = 340mAh. (also 13,6h -17h bzw 6,8h-8,5h)
So, jetzt habt ihr hoffentlich einen groben überblick, wie man die Schaltungen variieren kann.
Wenn ihr auf die Fragen:
- Wie viele LEDs möchte ich verbauen?
- Wie lange sollen die LEDs mindestens leuchten?
eine Antwort habt, kann ich euch natürlich nochmal ganz genau die Bauteile zusammenstellen und zeigen, wie man die einzelnen Komponenten zu verbinden hat
...uff wow, doch etwas lang geworden
)
Vielleicht wage ich mich trotzdem mal ran.
ist in unserem Garten gewachsen