Effiziente Batterielampe

[Jakob123]

Hallo Leute,

Ich habe schon länger nicht mehr mit LEDs und Elektronik gearbeitet, habe aber mal wieder Lust etwas zu löten.

Ich dachte an eine relativ einfache Schaltung für eine Taschenlampe o.ä. mit 3V (z.B: 2 x AA) Batteriebetrieb.
Ich würde gerne eine möglichst Effiziente LED mit einer möglichst Sparsamen Schaltung kombinieren.

Ich dachte an einen Bereich 150 Lumen idealerweise in 2 Stufen z.B. 50 - 150

Ich bin auf die CREE XT-E R5 gestoßen die in dem Bereich wohl an die 150lm/W bringt.
Macht das Sinn?

Ich suche also nach einer Effizienten Schaltung für ca. 100 - 300 mA und 2V Eingangsspannung.
Ich will nicht erst eine Hocheffiziente LED Kaufen um dann die Energie in einem IC zu verbraten.
Mir ist die zxsc300 aufgefallen. Macht das Sinn? Was könnte man sonst nehmen?

Danke für eure Hilfe,
Jakob

[Borax]

Hallo Jakob,
welcome on board!

Die CREE XT-E R5 macht Sinn, der Rest eher nicht. Der zxsc300 ist ein Step-Down Treiber, also muss die Eingangsspannung höher als die LED-Flussspannung sein. Unter 3.8V geht bei diesem Chip gar nichts. Ich würde Dir empfehlen, 3 Batterien (bzw. am besten eneloop Akkus) zu verwenden und eine lineare Low-Drop KSQ. Siehe hier: viewtopic.php?p=114727#p114727 oder hier: viewtopic.php?f=35&t=15619

[Jakob123]

Vielen dank Borax, so etwas habe ich gesucht.
(für andere Anfänger kann ich noch diese Seite empfehlen: viewtopic.php?f=31&t=7920)

Ich verstehe das so, dass man um die Verlustleistung abzuschätzen die Differenz zwischen Spannungsquelle und LED-Flusspannung anschauen muss.(?)
für die CREE XT-E R5 lese ich:
100mA 2,81V 0,281W
330mA 2,99V 0,986W

3 X Enerloop würden 3,6V bis 3V bringen

d.h. der Verlust würde auf maximal etwa 0,8V (0,1A) bzw. 0,6V (0,33A) basieren.
0,8V * 0,1A = 0,08W
0,6V * 0,33A = 0,2W
Kann ich so die Verlustleistung abschätzen?
wenn ja, lässt sich die Verlustleistung von 20% noch reduzieren?
Soweit ich weiß müsste man mit ICs in diesem Bereich 90% Effizienz erreichen können(?).

Danke und beste Grüße, Jakob

[Borax]

Alles richtig.

lässt sich die Verlustleistung von 20% noch reduzieren?

Schwierig. Du kannst einen Step-Down Treiber verwenden, die können prinzipiell auch 90% schaffen. Nachteil ist, Du brauchst 4 Batterien (die Step-Down Treiber brauchen mind. 1-2V mehr Eingangsspannung als sie am Ausgang maximal abgeben können). Hauptproblem ist aber: Es ist als Hobbyist extrem schwierig diese Maximalleistung hinzukriegen. Schon allein die dafür nötige optimierte Spule ist meist nicht zu kriegen (selbst wickeln wird vmtl. noch schlechter als eine professionell gewickelte mit nicht 100% passenden Werten), gleiches gilt für die Kondensatoren. Und schließlich ist diese Effizienz nur mit einer doppelseitigen professionell hergestellten Platine mit 70µm Kupferauflage erreichbar.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Wenn Du Abstriche bei der Maximal-Helligkeit machst und nur Einweg-Batterien nimmst: LED direkt an Zellen, fertig. Dimmen: per Schalter einen Widerstand in Reihe schaltbar überbrücken.
Ich habe auf diese Weise eine Taschenlampe mit 3 parallelen 24-Lumen-LEDs umgebaut, es kommen vermutlich auch nur 20-30 Lumen raus, aber das seit Monaten und das Ding ist seit Sommer sehr oft genutzt, ab und zu mal auch die halbe Nacht durch als "Nachtlicht".

Auch praktisch: bei geringer werdenden Batteriespannung sinkt der Strom überproportional (allerdings auch die Helligkeit), was die Rest-Batterielaufzeit überproportional erhöht.