Verwende ich lieber zwei 18500, oder drei 16340 in meiner Lampe?
Es ist eine einfache Frage, die man auch einfach beantworten kann.
Man sollte lieber zwei 18500 benutzen, aber warum?
Ich werde versuche euch die Hintergründe, so kurz wie möglich, zu erklären.
Wir gehen erst einmal davon aus, das hier eine Reihenschaltung / Serienschaltung verwendet wird, da das, die favorisierte Schaltungsvariante, der Lampenhersteller ist.
Als Rechenbeispiel nehmen wir 16340 mit 3,7V und 750mAh und 18500 mit 3,7 V und 1600mAh.
Bei der Reihenschaltung / Serienschaltung erhöht sich die Spannung, aber die Amperestunde bleibt konstant.
Die Varianten mit drei 16340 hat also 11,1 V und 750mAh
Die Variante mit zwei 18500 hat 7,4 und 1600mAh
Hier kann schon mal ganz klar die Variante mit zwei 18500 punkten, denn diese hat eine höhere Leistung (P=U x I)
Das was man aber hier nicht vergessen darf, ist das der Innenwidersand von einem Akku, direkte Auswirkung auf seine Leistungsfähigkeit hat.
Leider muss man die komplette Schaltung mit einbeziehen und daher brauchen wir noch eine LED. Diese benötigt in unseren Beispiel, eine Spannung von 3,5V und braucht 3A.
Dann gibt es noch Elektronik zwischen der LED und den Akkus.
Das kann viel, aber auch wenig Elektronik sein, ich nenne es mal Treiber.
Das Teil ist ziemlich wichtig, es regelt die Spannung runter, hat vielleicht eine Strombegrenzung, oder es verbirgt sich zusätzlich, eine PWM dahinter.
Dazu aber später mehr
Bei Reihenschaltung von mehr als drei Akkus, ist z.B.: ein Problem, wenn sich der in der Mitte befindliche Akku, einen höheren Spannungsabfall als die anderen aufweist (z.B. defekt, Alterung, geringere Kapazität) und sich dieses weiterhin fortsetzt, kann es im Extremfall zu einem Polaritätsdreheung, von diesem Akku, führen und dieses kann zu Kollabierung, des Akkus führen.
Hier kann man nur hoffen, das die Schutzschaltung, dieses Szenario aufhält.
Sollte ihr hier Probleme haben, so kontrolliert bitte, welcher Akku, ausgelöst hat und markiert diesen. Ist er nach einer erneuten Ladung wiederum der Übeltäter, tauscht ihn bitte aus.
Auch wenn alle drei Zellen von identischen Typ sind, wird der Innenwiderstand beim Entladevorgang der einzelnen Zellen schwanken und das geschieht sicherlich nicht völlig synchron. Das ganze gleicht sich aus, also keine Panik. Dies Variante ist sicherer, als die Parallelschaltung.
Warum benötige ich überhaupt Lampen mit mehren Akkus?
Früher hat es hauptsächlich mit der Laufleistung zu tun, das hat es heute noch, aber heutzutage benötigt man schon sehr viel Leistung um das Potenzial der Hochleistungs- LED’s auszuschöpfen.
Unsere Beispiel LED hat 10,5W, wenn sie linear 3,5 V und 3A zur Verfügung gestellt bekommt.
Wir gehen mal ein paar Varianten durch und ihr werdet sehen, das manch eine Variante ihre Tücken hat.
Variante eins ist mit 3 16340 Akkus
Die Spannung regeln wir mit dem Treiber auf 3,5V runter.
Der Akku wird in diesen Fall mit den vollen 3A belastet und das kann schief gehen. Hier kann man z.B. durch eine Schaltung, den Strom begrenzen, der für die Akkus ungefährlich ist (die meisten Akkus haben nur eine Entladerate von 2C) oder wir können einen anderen Trick benutzen z.B. wir takten unsere Schaltung (der Akku wird immer nur kurz belastet und hat dann wieder eine Ruhephase), oder wir verwenden Akkus, die eine höhere Entladerate zulassen.
Also bevor ihr diese Variante verwendet, erkundigt euch, welchen Strombedarf die Lampe hat und ob sie die Akkus linear belastet.
Die zweite Variante ist mit zwei 18500 Akkus
Die Spannung regeln wir wieder auf 3,5V runter.
Hier brauche ich nicht viel zu schreiben, außer das die Akkus mit der Aufgabe sicherlich zurecht kommen werden.
Vergesst bitte nicht, wenn ich den Strom / Spannung begrenze oder die LED takte, hat das einen direkten Einfluss auf ihre Leistung.
Jetzt noch ein paar Worte zum Treiber:
Eine PWM ist eine Pulsweitenmodulation, hier wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad des Signals moduliert, also die Breite eines Impulses. Das Problem bei einer PWM ist das es zu Oberschwingungen kommen kann, das kann, das surren bei euren Taschenlampen sein. Von Taschenlampe die mit nur 100Hz getaktet sind, lasst auch die Finger, sonst bekommt ihr bei Regen und Schnee eine Macke, 120Hz sollte schon sein.
Der Strom wird meistens mit Hilfe von einem MOSFET gesteuert, die Teile gehören zu den Feldeffekttransistoren. Sehr grob erklärt ist es ein Widerstand, den ich durch anlegen eines Steuerpotentials, verändern kann.
In diesem Fall, beeinflussen ich durch ein Steuerpotential, den Stromfluss.
Die Spannung regelt man meistens durch einen Abwärts-regler (Buck-Topologie). Hier jetzt alle Varianten aufzuzählen, sprengt den Rahmen und das lassen wir lieber. Schlagwörter sind hier Schaltregler und Linearregler.
Es kann noch eine Temperatur Überwachung integriert sein und eine RAM, um die Mods abzuspeichern.
Was eine Strommessung bei getakteten Lampen betrifft, da messt ihr mit euren Multimetern, meistens Mist. Es gibt zwar Multimeter die für RMS (Effektivwert) Messungen ausgelegt sind, aber ich bevorzuge die klassische Methode.
Hierzu braucht ihr ein Oszilloskop und einen Shunt (versucht es mit 1 Ohm und 25W) an dem ihr dem Spannungsabfall messt und mit der Formel I=U:R könnt ihr euren Strom berechnen.
Hier mal ein Bild zum Messaufbau, um zu sehen, was auf der Seite vor dem Treiber passiert.
P1060800.JPG
Möchtet ihr wissen was bei der LED passiert, so müsst ihr die Anodenanschluss unterbrechen und hier in Reihe den Shunt einsetzen.
Bei den obigen Varianten sind viele Sachen wie z.B. Wirkungsgrad, Zeit, Verlustleistung nicht mit einbezogen und es schneidet die Themen nur an, aber ich hoffe das es euch ein paar Fragen beantwortet.
Beim ersetzen der Akkus, ist darauf zu achten, das der Treiber von der Taschenlampe, die Spannung, auch ohne Schäden verarbeiten kann!
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