Gut, ich versuch's mal - als erstes mal der Schaltplan:
- Schaltplan
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Der Widerstand R1 regelt den "Glühwürmchen-Betrieb". In Versuchen habe ich ermittelt, dass 100 Kiloohm die gewünschte Helligkeit ergeben, so dass man die Lampe nachts sieht, aber noch nicht das Zimmer erhellt wird. Die Schwellenspannung der LED beträgt ca. 2,5V, die Batterie hat 3V. Es fliessen also etwa 5 Mikroampere. Pro Jahr ergibt sich dadurch ein Verbrauch von 24h * 365T * 5 uA = 44mAh. Bei einer Batteriekapazität der CR123A von etwa 1400mAh ist das unbedeutend und liegt im Bereich der Selbstentladung.
Widerstand R2 hat bei mir 47 Ohm, auch diesen Wert habe ich experimentell ermittelt. Er steuert die "kleine" Helligkeitsstufe, die mit Schalter S1 eingeschaltet wird. Der Strom beträgt in dieser Stufe ca. 8mA, und die Helligkeit reicht, um nachts durchs dunkle Haus zu gehen oder mit der Lampe in der Hand zu lesen. Der Verbrauch beträgt pro Stunde 8mAh, die Batterie reicht also für ca. 1400/8h = 175h.
Schalter S2 schaltet die LED direkt an die CR123A Batterie. Normalerweise soll man eine LED ja nicht ohne Vorwiderstand zur Strombegrenzung betreiben, aber die LED zieht selbst aus einer neuen CR123A nur kurzzeitig 300mA, und wenn die Spannung der Batterie sich auf dem normalen Wert von ca. 3V eingependelt hat, fliessen nur noch 150mA. Laufzeit ca. 10h. Der Charme dieser Lösung ist natürlich, dass man keinerlei Verluste durch Elektronik oder Widerstände hat. Die Helligkeit ist in dieser Stufe so groß, dass ich sie nur selten benötige. Wenn man die Lampe hinlegt und an die Decke strahlen lässt, ist das ganze Zimmer hell genug, um zu lesen.
Wenn man statt der CR123A Batterie einen Akku verwenden möchte, kann man natürlich auf eine Stromregelung nicht verzichten, sonst könnte der Strom je nach Akku zu hoch werden und die LED durchbrennen.
Im Betrieb auf der hellen Stufe wird die Lampe übrigens nicht spürbar warm - das halbe Watt wird ja vom gesamten Aluprofil abgeleitet. Man könnte als Verbesserungsidee mit einem Buck/Boost Converter ohne weiteres auf den Maximalstrom der LED von 700mA gehen, die 2 Watt würde die Kühlung schaffen. Wäre mir persönlich dann zu hell, aber vielleicht probiert's ja jemand mal aus...
Zur Herstellung, Schritt für Schritt:
- Vom Alu-Profil ein 80mm Stück mit etwas Übermaß absägen und die Schnittkanten präzise rechtwinklig feilen und dabei die Länge auf Endmaß bringen.
- Vom Plexiglas einen gut 19,7mm breiten Streifen (mindestens 120mm lang!) absägen und davon zwei Stücke mit 19,6mm Höhe für die Seitenwände und ein Stück mit 80mm für den Deckel abtrennen. Alle Schnittkanten winklig und plan feilen oder schleifen. In der Breite sollen die Teile 2/10mm übermassig bleiben, damit wir später beim Finish eine perfekte Passung mit dem Aluprofil herstellen können. Achtung: normales Plexiglas ist ungeeignet, es schluckt viel Licht und streut schlecht. Bei Evonik kriegt man für 3€ ein Musterstück von "SatinIce optimal lichtstreuend", das für mindestens zwei Lampen reicht.
- Seitenwände mit Uhu Metall aufkleben. Darauf achten, dass sie genau sitzen und auf jeder Seite ein ganz leichter Überstand vorhanden ist.
- Alublock 20mm x 10mm x 5mm zufeilen und mit Arktik-Silver Wärmeleitkleber mittig ins Oberteil der Lampe verkleben, darauf ebenfalls mit Arctik Silver die Nichia LED.
- Platine herstellen, Leiterbahnen gemäß Schaltplan. GFK, einseitig kupferkaschiert, 19,5mm x 22mm. Löcher für die Schalter bohren, Schalter und Widerstände einlöten. Zwei Anschlusskabel für Eingang (vom Pluspol der Batterie) und Ausgang (zum Pluspol der LED) anlöten und vorerst noch ca. 20cm lang lassen.
- Platine mit Zwei-Komponenten-Kleber ins Gehäuse einkleben. Sie muss auf ein Holzklötzchen gesetzt werden, so dass die Oberseite der Schalter bündig mit der Oberkante des Gehäuses ist, lieber 0,5mm tiefer, damit später der Deckel nicht am Schalter ansteht.
- Batterie einbauen. Entweder eine Fassung mit Federkontakten bauen (war mir zu mühsam), oder eine einfache Schnappbefestigung im Gehäuse. Dazu habe ich die Batterie lose eingelegt und auf einer Seite einen kleinen Wulst aus knetbarem Epoxidharz gelegt. Dieser soll so schmal sein, dass er zwar die Batterie hält, die aber mit einem Häkchen und etwas Gewalt unter leichter Aufbiegung des Profils entnommen werden kann.
- Nun mit schwarzer Schaltlitze den Minuspol der LED mit dem Minuspol der Batterie bzw. Fassung verbinden. Den Pluspol der Batterie oder Fassung mit dem Eingang der Schalterplatine verbinden. Das Kabel vom Ausgang der Schalterplatine an den Pluspol der LED anlöten. Sie muss jetzt bereits ganz leicht glimmen (Glühwürmchen-Funktion). Beide Schalter probieren - sollte alles gehen.
- Als letztes wird der Deckel fertiggestellt. Zuerst auf Mass schleifen oder feilen, so dass er auf allen vier Seiten bündig mit dem Gehäuse ist. Als nächstes mit einer kleinen Vierkantfeile die Ausschnitte für die Schalterknöpfe rechteckig ausfeilen. Darauf achten, dass die Öffnungen nicht zu groß werden, sonst kann später der Deckel nach oben oder unten verrutschen. Dann einen Streifen selbstklebende Magnetfolie auf 44mm x 16,5mm (16,5mm = Innenmass Aluprofil) zuschneiden. Die Folie so auf den Deckel kleben, dass sie in Längsrichtung genau mittig sitzt (dadurch wird der Deckel gegen seitliches Verschieben fixiert). In Längsrichtung soll die Folie alles abdecken, was man nicht sehen soll, also im wesentlichen die Batterie. Die angegebenen 44mm reichen von unterhalb der LED bis zum Anfang der Platine.
- Der Deckel kann jetzt aufgelegt werden, er hält durch die Magnetfolie, die von der Batterie angezogen wird. In Querrichtung kann er nicht verrutschen, weil die Magnetfolie genau auf das Innenmaß des Aluprofils geschnitten wurde. In Längsrichtung verhindern die Schalterknöpfe ein Verrutschen.
- Finish: Die ganze Lampe wird mit mässigem Druck auf den drei Seiten, wo Aluminium ist, mit mässigen Druck einige Male über einen frischen Bogen 240er Schleifpapier gezogen. Das ergibt das schöne "gebürstete" finish und perfektioniert die Passform der leicht übermassig hergestellten Plexiglasteile.
Viel Spaß beim Nachbauen!
