DOT MOD Teil 3 - mehr Wirkungsgrad durch Vampirschaltung

Glück Auf...

Letztens hab ich mir doch auch mal so einen DOT it Marke Osram besorgt, weil sich den jemand Bekanntes wünschte.

Allerdings fragte ich mich zum gegebenen Zeitpunkt, wie das Ding wohl innerlich umgesetzt sei, gerade aus der Tatsache, daß man nur einen Widerstand auf den Fotos vom DOT MOD 1 gesehen hat. Also siegte in mir die Neugier und ich hab das Ding auch mal zerlegt.

Hm, wie erwartet. Ein kleiner Schalter, ein 24Ohm Widerstand und drei parallel liegende LEDs. Zugegeben, die machen enorm Betrieb, hätte ich nicht erwartet... Deutlich heller, als eine von mir selbst gebaute Lampe mit ebenfalls 3 LEDs.

Eine Messung über den Widerstand zeigte allerdings das Debakel deutlich: Über den 24 Ohm stehen brachiale 1,6 Volt, mehr als ein Drittel der Betriebsspannung...

Erstens heißt das im Klartext, ein Drittel der Energie aus den Batterien lösen sich an dem Widerstand sinnlos in Rauch auf, nur 67% kommen wirklich den LEDs zu.

Zweitens ist bei insgesamt 3V Batteriespannung absolut Schluß, d.h. die Helligkeit nimmt bei geringer werdender Betriebsspannung immer mehr ab und ein gewisser Energieanteil kann nicht aus den Batterien herausgeholt werden.

Das fand ich, angesichts der recht gelungenen Konstruktion sonst, eine etwas zu einfache Lösung. Klar kann man die Dinger nur so zu einem akzeptablen Preis verkaufen, so richtig gefiel es mir aber nicht. Aber man kann ja etwas dagegen machen.

Herausgekommen ist dabei der DOT MOD III. Er verwendet statt des Widerstands einen diskreten Step up Wandler und versorgt alle 3 LEDs in Reihe. Gleichwohl sorgt eine Regelung des Ausgangsstroms dafür, daß ein Maximalwert nicht überschritten werden kann.

Die Vorteile liegen auf der Hand. Der Step up Wandler genehmigt sich bei 4,5V Batteriespannung rund 75mA und versorgt die LEDs mit konstant 30mA bei rund 9V. Das macht damit einen Wirkungsgrad von rund 80% aus, also fast 15% mehr als mit dem simplen Widerstand. Zudem bekommen die LEDs noch jede 10mA mehr, die Angelegenheit wird also noch heller.

Zweitens läuft dieser Wandler bis auf eine Betriebsspannung von knapp 1V, zum Schluß auch mit geringer werdender Helligkeit. Also kann man damit auch augenscheinlich "leere" Batterien aus normalen Taschenlampen oder irgendwelchen Hochstromgeräten noch bis auf die letzte mAs leersaugen.

So, das war ne Menge Text zur Einleitung...

Kommen wir nun zum Tutorial.

Erste Bemerkung vorweg: Dies ist keine Sache für absolute Elektronik-Neueinsteiger!! Man sollte schon einen Transistor von einer Diode unterscheiden können und schon einmal mit frickeligen SMD Bauteilen gearbeitet haben. Ansonsten kommt man mit den beengten Platzverhältnissen nicht klar.

Wer sich etwas auskennt, wird aber an der Schaltung seine helle Freude haben.

Im Interesse der Nachbausicherheit hab ich alle Bauteile bis auf zwei SMD Transistoren, die eh keine enorme Bedeutung haben, aus Standardteilen rekrutiert, die jeder in seiner Schrottkiste haben sollte. Allein mit einem alten Videorekorder kann man mehrere solcher Schaltungen aufbauen.

Was braucht man alles:

Bauteile:
- eine 100uH Induktivität in Widerstandsbauform
- einen BC337
- zwei npn SMD Transis (ausgelötet, keine Ahnung, was das für Dinger sind)
- eine Universaldiode 1N4148
- einen SMD Elko 10uF
- einen 100pF Keramikkondi
- Widerstände: 1x 1k, 1x 5k1, 1x 24R (Originalwiderstand aus dem DOT it)

sonstiges/Werkzeug
- Feuerzeug/Heißluftfön
- scharfes Skalpell, wer hat Dremel
- Heißkleber oder Epoxidharz
- ein paar cm dünnen Cu-Lackdraht (alte Spulchen aus Platinen)
- Feile

Dann gehts auch schon los.

- DOT it demontieren - wies geht steht genau im DOT MOD I - und kleine dreieckige Platine freipräparieren
- Ecken und Bruchreste an den Platinenkanten etwas glattfeilen, macht sich beim Arbeiten besser.
- 24 Ohm Widerstand auslöten, aber nicht wegschmeißen, den brauchen wir noch als Stromfühler
- anstelle des Widerstands 100uH Induktivität einlöten

- Leiterbahnen an den im Foto gekennzeichneten Stellen mit dem Skalpell unterbrechen, sich dabei aber keine Fingerkuppen abschneiden. Man kann auch einen Dremel nehmen, falls vorhanden
- darauf achten, daß die große Leiterfläche außen herum (zukünftiges Massepotential) nicht unterbrochen wird. Andernfalls wieder reparieren
- zweite Kontaktstelle für C1 freikratzen

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- LEDs D3 und D4 ausbauen und herumgedreht wieder einbauen, dies ist nötig, da an der Platine Plus und Minus der Versorgungsspannung vertauscht werden

- Drahtbrücken auf der Unterseite einlöten - vom Plus Batteriespannung Kontakt zum Schalter und von Kathode D3 zu Anode D4
- Diode D1 von L1 zu Anode D2 einbauen, darauf achten, daß es keine Kurzschlüsse gibt
- SMD Elko C1 zwischen Anode von D2 und freigekratzter Massefläche einlöten, Polarität beachten!
- Stromfühlerwiderstand R3 zwischen Kathode von D4 und Masseterminal einbauen

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Oberseite bestücken...

- Transistor T1 einbauen... Emitter an Masseterminal auf Unterseite, Kollektor an L1, Basis oben an Gehäuse biegen
- Keramikkondensator C2 einbauen. Ein Kontakt an L1
- Basiswiderstand R1 von T1 zwischen Basis von T1 und Plus-Kontakt von L1 einlöten
- Transistor T3 mit Kollektorbein an Basis von T1 anlöten
- zweites Bein von C2 an Basis von T3 anlöten, Emitter mit CuL Draht an Masseterminal
- Widerstand R2 zwischen Basis von T3 und Basis von T1 einlöten (Am Besten an das an der Basis von T3 befindliche Bein von C2)
- Transistor T2 mit Kollektorbein ebenfalls an Basis von T1 anlöten, Emitterbein ebenfalls mit CuL gegen Masseterminal
- Basis von T2 mit Kathode von D4 verbinden (vor Stromfühlerwiderstand)

- Batteriespannung wieder anlöten, darauf achten, daß die Polarität jetzt umgedreht ist!!!

Das wars. Jetzt alles nochmal durchgehen, Luft anhalten und einschalten.

Es müßte einen ein gleißendes Licht begrüßen.

Das sieht dann so aus:

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Falls dem nicht so ist, erst einmal alle Transistoren auf richtigen Einbau prüfen und ggf. korrigieren. Ebenfalls kann R2 Grund für die Fehlfunktion sein. Dieser Widerstand ist für den Wirkungsgrad der Schaltung von enormer Bedeutung. Ist er zu groß, steigt der Strombedarf und die Leistung sinkt. Ist er zu klein, passiert gar nichts. Hier hat man also noch Korrekturmöglichkeiten.

Allgemein ist die Schaltung etwas von den verwendeten Komponenten abhängig. Hier hilft etwas Probieren, falls man nicht sofort auf eine befriedigende Lösung kommt.

Danach, wenn alles geht, den DOT it wieder zusammenbauen. Also die Platine wieder mit etwas Heißkleber oder Epoxidharz im Gehäuse fixieren, den Reflektor drauf und festkleben und schließlich das gesamte Gehäuse wieder zusammensetzen.

Eines sei jedoch noch erwähnt: Von einer Nutzung von Akkus in dieser Schaltung ist absolut abzusehen, da die Akkus dadurch jedes mal tiefentladen werden, bevor ein deutlicher Leistungsverlust eintritt. Dadurch würden sie wohl nur ein kurzes Leben haben.

Eine Batteriespannungsüberwachung könnte ja dann im DOT MOD Teil 4 enden

Viel Spaß beim Nachbau,

Kurzschluß

PS.: Überarbeitung ist geschehen...

Öhm, was mich mal interessieren würde, hat sich hier schonmal jemand rangetraut?

Ja das ist mit zwei zusätzlichen Transistoren und zwei Widerständen möglich.

Allerdings ist es bei dem Stromverbrauch nicht zwingend erforderlich, den DOT mit Akkus zu betreiben. Die Schaltung hat den Vorteil, daß man damit auch noch Batterien verwenden kann, die für andere Anwendungen, die mehr Strom brauchen, schon zu schwach sind.

Bisher hab ich in den DOT noch keine neuen Batterien reinmachen müssen, die halten einfach ewig.

Aber wie gesagt, generell ist es möglich.

Verstehe... dann is das mit den Akkus sinnvoll.

Wird aber bei der Menge an DOTs ne gute Menge an Arbeit, die alle umzufriemeln.

Werd den Tiefentladeschutz bei Gelegenheit mal aufzeichnen, ist eigentlich auch nicht ernsthaft kompliziert.

Ich hätt ja noch ne andere Idee... auch wenn mich die Elektrosmogaktivisten jetzt bestimmt killen würden. Was die REG TP sagt, is ja zudem noch ne andere Sache.

Du kannsst die LEDs auch drahtlos zum Leuchten bringen. Ein dicker Schwingkreis unter die Ausstellungsstücke als Sender und oben in die Decke der Präsentierkisten das Gegenstück einlassen. Beide müssen die gleiche Resonanzfrequenz haben, dann koppeln die induktiv. Einen Gleichrichter dahinter und die LEDs damit betreiben. Das Ganze am Besten in farbloses Harz rein und kein Mensch kapiert, was Phase is...

Ist nur schlecht wegen der EMV, da kannste keinen mit Herzschrittmacher reinlassen. Von daher sollte man das doch so belassen.

Hab heute mal noch nen DOT auf die Weise umgebaut, nur mit dem Unterschied, daß ich statt weißen rote LEDs verwendet habe. Der soll als Rucksackrücklicht zum Fahrradfahren verwendet werden.

Interessanterweise hab ich keinen der Bauteilwerte großartig ändern müssen. Nur der 5,1k Widerstand ist mit 5,6k etwas größer, weil ich keinen anderen in der Bastelkiste hatte. Spricht für die Zuverlässigkeit der Schaltung.

Ergebnis: Licht satt...