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Thema: Spannungswandler 1000Watt für Lichterketten

  1. #1
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    Spannungswandler 1000Watt für Lichterketten

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    Hallo ihr Lieben,

    Bevor ich einen Blödsin mache, wollte ich euch um einen Rat Fragen.
    Meinen Mutter hat an den Grab meines Verstorbenen Bruder solche Lichterketten montiert !
    3M 30er Micro LED Lichterkette Batterie. Betrieben werden die durch 3 Stk AA 1,5 V Batterien.
    Leider hält solch eine Lichterkette max 2 Tage bis die Batterien ihren Geist aufgeben.
    Meine Mutter hat insgesamt 6 solcher Lichterketten in Betrieb, das macht in Summe 18 Stk AA Batterien ! die alle 2 -3 Tage getauscht werden müssen.
    Sie kann die Beleuchtung Zeitlich nicht Steuern, das heißt die Lichter brennen Tag und Nacht, außer sie geht jeden Tag und Abend zum Ein und Ausschalten ans Grab...
    Für sie ist es sehr sehr wichtig und daher möchte ich ihr helfen das ganze irgend wie Sinnvoll zu verändern auch unter dem Standpunkt, die Umwelt nicht zu belasten.
    Da es dort keinen Strom gibt habe ich nun folgende Überlegung.
    Ich besorge eine Motorrad Batterie mit ca 40 AH daran hänge ich einen Spannungswandler von 12 auf 230 Volt
    daran eine Zeitschaltuhr mit der ich die Zeit der Beleuchtung von 22.00 Uhr bis 6.00 Uhr einstellen kann
    dort kommt ein 6er Stromstecker Verteiler und daran stecke ich dann folgende Netzteile (Netzadapter-Batterieartikel-Batterien)
    https://www.amazon.de/Konstsmide-516...T65RA1144NR8C7

    Was halte ihr davon ? ist das möglich, und könnt ihr mir sagen wie Lange dann ca. die Motorrad Batterie Strom liefert bevor ich sie wieder laden muss !

    Ev. habt ihr eine bessere Lösung dann wäre ich auch sehr dankbar dafür

    lg. Günther
    Geändert von gpunktw (17.06.2019 um 14:46 Uhr)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Die Lichterketten brauchen (lt. Hersteller) 3 Watt bei 4,5 V also 666 mA. (Für sechs Lichterketten also 4 A.) Wie du die mit 18 AA-Batterien (4,5 V/2800 mAh) 2-3 Tage leuchten lässt, ist mir rätselhaft. Rechnerisch hält das gerade mal vier Stunden... Wahrscheinlich bricht die Spannung bei 666 mA so schnell ein, dass der Verbrauch sinkt und die LEDs nur mit einem Bruchteil der Leistung leuchten. Ich tippe mal, wenn du die Batterien wechselst, glimmen die nur noch, wenn überhaupt...

    Es erscheint mir nicht so arg sinnig, die Spannung erst von 12 auf auf 220 Volt hochzupumpen, um sie anschließend wieder auf 4,5 Volt runterzutransformieren.

    Wenn du die Batteriespannung mit einem Steppdownwandler (DC/DC-Wandler) direkt von 12 auf 4,5 Volt bringst, sparst du dir die ganzen Verluste.

    Du könntest mit einem (oder zwei) einstellbaren DC-Wandler die Spannung geringer einstellen. Die LEDs brauchen was um die 3-3,5 V - unklar ist, was der Hersteller da noch reingebastelt hat... aber du kannst ja mal die Spannung reduzieren, dann sollte es länger halten. Drehs so weit runter, dass die grad noch hell genug sind, um den gewünschten Zweck zu erfüllen. Steppdown-Wandler gibts für wenig Geld mit 3 A Belastbarkeit (zwei Stück). Falls du nur kleinere bekommst, nimm halt drei mit je 2 A (2 x 2 A sind etwas hart an der Grenze).

    Ganz überschlägig: 18 AA-Zellen haben 18 x 1,5 A x 2,8 Ah = 75Wh. Die Autobatterie hat 12 V x 40 Ah = 480 Wh. Du kommst also auf die (maximal und bei 90% Wirkungsgrad der DC-Wandler) auf die 5,76-fache Zeit. Ich fürchte aber, es wird wesentlich weniger sein, wenn du die Spannung nicht verringerst.

    Eine 12 V 40 Ah Batterie hält bei 4,5V, 2,6 A und 90% Wirkungsgrad rechnerisch ungefähr einen Tag. Bei 3 Volt ungefähr 1,5 Tage.

    Eine kleine Schaltung, die die Teile nur bei Dunkelheit und auch dann nur bis Mitternacht und morgens wieder ab 5 Uhr einschaltet, ist etwas aufwändiger - spart aber 75 %, so dass du bei rechnerisch schon 6 Tagen bist. Die Zeitschaltuhren an 230 Volt kosten aber wahrscheinlich mehr Strom, als sie sparen.
    Vielleicht hat dafür jemand eine einfache Lösung.

    Wie wäre es mit einem Solarpanel, das die Batterie bei Sonne wieder auflädt? Dann kommst du vielleicht den Sommer über ohne Batteriewechsel aus (es sei denn, Batterie und Solarzellen bekommen Beine... ).


    PS: Wie kommst du auf 1000 Watt ???
    Geändert von Gnom67 (17.06.2019 um 15:19 Uhr)

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Grundsätzlich ist das schon möglich. Zwar rasch+dreckig, aber bis du was ordentliches entwickelt hat deine Mutter (und du?) eure Trauer aufgearbeitet.

    Sieh zu das du das etwas feuchtigkeitsfest verpackt bekommst (100% wird das sowieso schonmal nichts), und das du da aber trotzdem halbwegs bequem rankommst (laden, Reparatur nach Kurzschluss, ...).

    Wie lange eine 40Ah-Batterie läßt sich nur sehr grob schätzen, Annahme: Ladekapazität einer Batterie 1500mAh:
    3 x 1,5V x 1500mAh -> naiv gerechnet 6,75Wh pro Lichterkettenbatterieladung. Pro Tag sind das dann etwa 3,3Wh, die eine Lichterkette verheizen will. Bei sechs Lichterketten also knappe 20Wh pro Tag.

    Den Energiegehalt deiner Batterie genauso naiv gerechnet, liefert diese 12V x 40Ah -> 480Wh, verlustlose Elektronik vorrausgesetzt sollte diese für etwas über drei Wochen reichen.

    Anderer Vorschlag:
    Nimm dir ein paar Traco-Module, die direkt auf 5V wandeln und schließe die Lichterkette mit einem Widerstand direkt daran an.

    Für die Zeitschaltung kannst du sowas nehmen:
    https://www.luedeke-elektronic.de/Ti...bar-12V-2.html

    Vielleicht zwei solcher Zeitschaltmodule, die sich gegenseitig ein- und ausschalten.

    Schicker wäre etwas mit einem Mikrocontroller, aber wenn du die Fähigkeiten hättest diesen zu programmieren wärst du wohl schon selber auf die Idee gekommen.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Meine Idee wäre einen Dämmerungsschalter einzusetzen.
    Weil man die Beleuchtung am Tag ohnehin nicht sehen kann.
    Dann würde das Licht nur Nachts leuchten.
    Ich würde auch 3 Traco Module mit 3,3V verwenden, wenn die Lichterketten damit hell genug sind.
    Den Dämmerungsschalter wird man wohl für 12V leichter bekommen.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Gute Idee, ein Dämmerungsschalter wäre hier:
    https://www.pollin.de/p/bausatz-univ...er-v1-0-810539

    3,3V...das müßtest du ausprobieren. Bei den Billig-LED-Lichterketten spielt der Innenwiderstand der Batterie eine große Rolle bei der Strombegrenzung. Eine bessere Spannungsquelle kann die Lebensdauer der LEDs kräftig reduzieren. (Deswegen der Widerstand, wenn du mit 5V arbeitest.)

  6. #6
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    Steppdownwandler Richtig einsetzen

    Zitat Zitat von Gnom67 Beitrag anzeigen
    Die Lichterketten brauchen (lt. Hersteller) 3 Watt bei 4,5 V also 666 mA. (Für sechs Lichterketten also 4 A.) Wie du die mit 18 AA-Batterien (4,5 V/2800 mAh) 2-3 Tage leuchten lässt, ist mir rätselhaft. Rechnerisch hält das gerade mal vier Stunden... Wahrscheinlich bricht die Spannung bei 666 mA so schnell ein, dass der Verbrauch sinkt und die LEDs nur mit einem Bruchteil der Leistung leuchten. Ich tippe mal, wenn du die Batterien wechselst, glimmen die nur noch, wenn überhaupt...

    Es erscheint mir nicht so arg sinnig, die Spannung erst von 12 auf auf 220 Volt hochzupumpen, um sie anschließend wieder auf 4,5 Volt runterzutransformieren.

    Wenn du die Batteriespannung mit einem Steppdownwandler (DC/DC-Wandler) direkt von 12 auf 4,5 Volt bringst, sparst du dir die ganzen Verluste.

    Du könntest mit einem (oder zwei) einstellbaren DC-Wandler die Spannung geringer einstellen. Die LEDs brauchen was um die 3-3,5 V - unklar ist, was der Hersteller da noch reingebastelt hat... aber du kannst ja mal die Spannung reduzieren, dann sollte es länger halten. Drehs so weit runter, dass die grad noch hell genug sind, um den gewünschten Zweck zu erfüllen. Steppdown-Wandler gibts für wenig Geld mit 3 A Belastbarkeit (zwei Stück). Falls du nur kleinere bekommst, nimm halt drei mit je 2 A (2 x 2 A sind etwas hart an der Grenze).

    Ganz überschlägig: 18 AA-Zellen haben 18 x 1,5 A x 2,8 Ah = 75Wh. Die Autobatterie hat 12 V x 40 Ah = 480 Wh. Du kommst also auf die (maximal und bei 90% Wirkungsgrad der DC-Wandler) auf die 5,76-fache Zeit. Ich fürchte aber, es wird wesentlich weniger sein, wenn du die Spannung nicht verringerst.

    Eine 12 V 40 Ah Batterie hält bei 4,5V, 2,6 A und 90% Wirkungsgrad rechnerisch ungefähr einen Tag. Bei 3 Volt ungefähr 1,5 Tage.

    Eine kleine Schaltung, die die Teile nur bei Dunkelheit und auch dann nur bis Mitternacht und morgens wieder ab 5 Uhr einschaltet, ist etwas aufwändiger - spart aber 75 %, so dass du bei rechnerisch schon 6 Tagen bist. Die Zeitschaltuhren an 230 Volt kosten aber wahrscheinlich mehr Strom, als sie sparen.
    Vielleicht hat dafür jemand eine einfache Lösung.

    Wie wäre es mit einem Solarpanel, das die Batterie bei Sonne wieder auflädt? Dann kommst du vielleicht den Sommer über ohne Batteriewechsel aus (es sei denn, Batterie und Solarzellen bekommen Beine... ).


    PS: Wie kommst du auf 1000 Watt ???
    Auf die 1000 Watt komme ich durch dieses Gerät - das hat sich aber nach deiner Ausführlichen Erklärung wohl erledigt , es hat wirklich keinen Sinn zuerst die Spannung Rauf und dann wieder runter zu fahren und dabei Energie zu verbraten.

    https://www.amazon.de/Cartrend-80298...s%2C242&sr=8-4


    Zum Steppdownwandler eine Frage !
    Wenn ich z.b diesen nehme, den kann ich ja lt. Beschreibung ± 0,1 V einstellen , brauche ich dann auch einen Wiederstand und wenn ja welchen soll ich da nehmen könnt ihr mir da einen Link geben.
    https://www.amazon.de/Einstellbare-S...DBADVPPZ37NTG1

    Die Idee mit dem Dämmerungsschalter finde ich auch sehr gut !

    Verstehe ich das richtig ?
    An den Ausgang der Batterie hänge ich als erstes den Dämmerungsschalter von dort gehe ich dann auf die 3 Stk. Steppdownwandler, da drehe ich die Spannung gegen 3,3 Volt und schaue ob die Beleuchtung für je 2 Stk. Lichterketten noch passt !

    Wegen der Feuchtigkeit kurz zur Erklärung.
    Oberhalb des Grabes befindet sich eine Art Sonne siehe Bild ! Meine Mutter hat in dieser Sonne alle 6 Lichterketten auf eine Styroporplatte befestigt um so genug Licht zu haben.
    Sie hatte auch versucht 3 Kerzen da rein zu tun aber die waren ihr viel zu dunkel, und außerdem gingen sie auch Teilweise durch Sauerstoffmangel aus ...
    Die Größe der Sonne hat einen Durchmesser = 50 cm Tiefe 15 cm
    Die kann man wie eine Tür öffnen und dort die Batterie und samt Technik rein tun.
    Einzig beim Dämmerungsschalter bin ich mir nicht sicher wie ich den Platziere, müsste ja wohl eher außerhalb sein damit der funktioniert !

    Ich stelle mir vor das ich mit meinen 3D Drucker ein Gehäuse für den Dämmerungsschalter mache und oben auf der Sonne Platziere !

    Danke schon mal für eure Unterstützung
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    g. Günther

  7. #7
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    Theoretisch brauchst du einen Widerstand. Rechnerisch wird der aber sehr klein. Je höher deine Spannung und je kleiner der Strom, desto größer muss der Widerstand sein.
    Dein Strom ist recht groß, wenn du eine hohe Spannung nimmst und den Strom mit einem Widerstand limitierst, verlierst du viel Energie als Wärme im Widerstand.
    Ich würds mal ohne probieren. Die LEDs müssten bei irgendwas zwischen 3 und 3,5 Volt anfangen zu leuchten. Stell es so ein, dass sie gerade hell genug sind. Wenn du ein Multimeter hast, miss doch einfach mal den Strom. Bei 30 LEDs würd ich den mal so bei 150-200 mA einstellen ( fang mit < 3 V an und erhöhe langsam, je höher die Spannung, desto größer der Strom).
    Ohne Vorwiderstand ist allerdings nicht im Sinne des Erfinders. Nur liegt der Widerstand, den du brauchst, wenn du wenige Zehntel Volt über der LED-Spannung bist und 150 mA willst rechnerisch bei ca. 1-3 Ohm - das schaffen schon die Kabel.

    Wenn es darum geht, diese Sonne zu beleuchten, dann solltest du vielleicht die Anzahl der Lichterketten reduzieren und dafür den Strom erhöhen. 30 oder 60 LEDs müssten doch locker reichen, wenn die mit 20 mA volle Helligkeit bringen. Dann nimm lieber nur zwei Ketten und stell die Spannung so ein, dass 600 mA (pro Kette) fließen. Dann reicht auch ein DC-Wandler.

    Den Dämmerungsschalter schließt du an die Batterie an, damit er überhaupt arbeiten kann. Er hat ein Relais als Ausgang. Da schließt du die 12 V an die eine Klemme und gehst von der anderen zum Pluspol des DC-Wandlers. Von dessen Minuspol zum Minus der Batterie. An den Ausgang des DC-Wandlers kommen die beiden Lichterketten (parallel). Dann die Spannung so einstellen, dass jede Lichterkette 600 mA zieht.
    Den Dämmerungsschalter würde ich hinter dem Grabstein montieren. In einem wasserdichten (>= IP65 - sowas vielleicht) Gehäuse mit transparentem Deckel - mit Posterstrips relativ weit oben an den Stein geklebt, sollte das gehen. Den Aufwand mit 3D-Drucker würde ich nicht treiben.

  8. #8
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    Zitat Zitat von gpunktw Beitrag anzeigen
    Verstehe ich das richtig ?
    An den Ausgang der Batterie hänge ich als erstes den Dämmerungsschalter von dort gehe ich dann auf die 3 Stk. Steppdownwandler, da drehe ich die Spannung gegen 3,3 Volt und schaue ob die Beleuchtung für je 2 Stk. Lichterketten noch passt !
    Die Dämmerungsschalter schalten nur ein Relais. Die Versorgung des Dämmerungsschalters (einer sollte reichen) hängst du einfach an die Batterie. Die Spannungswandler hängst du auch an die Batterie, parallel zu den Dämmerungsschaltern. Das Dämmerschalterrelais hängst du in die Zuleitung zum Spannungswandler, so daß dieser ein- oder ausgeschaltet wird.
    Ich kann leider keine Zeichnungen mehr reinstellen, ich hoffe die verbale Beschreibung reicht ausnahmsweise.

    Ohne Widerstand würde ich die LEDs, wie gesagt, nicht betreiben. Außer die LEDs haben bereits Vorwiderstände...aber das halte ich bei billigen LED-Lichterketten für unwahrscheinlich.

  9. #9
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    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Ohne Widerstand würde ich die LEDs, wie gesagt, nicht betreiben. Außer die LEDs haben bereits Vorwiderstände...aber das halte ich bei billigen LED-Lichterketten für unwahrscheinlich.
    Im Prinzip hast du Recht... aber was für einen Widerstand würdest du denn nehmen?

    Ich rechne mal (3,5 Volt Spannung Am DC/DC-Ausgang, 3 Volt LED-Spannung, 600 mA - also alle LEDs mit voller Leistung): (3,5 - 3)/0,6 = 0,833 Ohm. Das schaffen die 3 Meter lüttes Kabel auch...
    Wenn man auf Nummer Sicher gehen will, kann man ja noch 1/2 Ohm vorschalten. aber schon kleinste Widerstände (2 Ohm) lassen dir bei 30 parallelen LEDs und 0,5 V über der LED-Spannung den Strom massiv einbrechen. Und wenn die LEDs wider Erwarten alle einen Kurzschluss bekommen, nützt der 1 Ohm Widerstand als Vorwiderstand auch nichts mehr.
    Zur Sicherheit gegen Kurzschlüsse sollte man außerdem eine Sicherung einbauen - 1 A pro Lichterkette (wenn du sie mit 600 mA betreibst).

    Wenn man das richtig machen will, setzt man wohl statt des DC/DC-Wandlers besser eine Konstantstromquelle ein (im Grunde auch ein DC/DC-Wandler, aber eben nichtmit konstanter Spannung, sondern konstantem Strom). Sowas ginge und wäre einfach anzuschließen. Je einen Pro Lichterkette - 600 mA wäre volle Power, 300 mA halbe Leuchtkraft - oder auch zwei Lichterketten parallel an einen Wandler (dann 1200 oder 600 mA). Es gibt sie mit verschiedenen Stromstärken, z. B. 300 mA. Bei den Typen mit der Endung LW (also LDD-300LW) sind wohl Kabel dran - das würde es einfacher machen.
    Sicherung braucht man dann auch nicht mehr, weil das Ding bei Kurzschluss die Spannung massiv runterregelt, so dass zwar noch 600 mA fließen, aber die Spannung gering ist und daher auch die Leistung. (Sicherung an der Batterie sollte aber trotzdem sein, falls vor dem Stromwandler was kurzgeschlossen wird.)

    Wenn du es noch etwas professioneller angehen willst, könntest du die billigen Lichterketten durch ordentliche ultrahelle oder low-current-LEDs ersetzen, damit würdest du erheblich weniger Strom verbrauchen (Faktor 20-mehrere Hundert). Aber das geht vielleicht zu weit...
    Geändert von Gnom67 (18.06.2019 um 13:40 Uhr)

  10. #10
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    Hallo,
    erstmal danke für eure Unterstützung !
    @Gnom67, @White_Fox, @wkrug

    Ich habe nach euren Informationen nun mal folgendes bestellt. Das ganze hat mich ca 45 € gekostet und ist auf jeden Fall einen Versuch wert,
    wenn ich daran denke wie viele Batterien dadurch ev. eingespart werden können.
    3 Stk. Spannungsregler 5A 4.0V ~ 38 V bis 1,25 V ~ 36V Spannung.
    Mehrere Glassicherungen mit 5pcs Inline-Schraub-Typ AGC-Sicherungshalter. mit 1A Pro Lichterkette
    Dämmerungsschalter V1.0 dazu eine Gehäuse
    Anschlussdose - SODIAL(R) Klar Gehaeuse Kunststoff Elektronik Anschlussdose 100 x 68 x 50mm

    Ich werde es mal wie White_Fox erklärt hat versuchen.

    3 Stk. Step Down Wandler pro Wandler kommen 2 Stk. Lichterketten und zum Schalten den Dämmerungsschalter

    Zum Thema Wiederstand bin ich nun aber etwas unschlüssig !
    @Gnome67 1/2 Ohm vorschalten kannst mir das erklären. Muss ich den Wiederstand nach den 3 Step Down Wandler einlöten oder vor jeder einzelnen Lichterkette.
    Die Sicherungen mit 1 A müssen dann wohl auch vor jedem Step Down Wandler rein also Direkt nach der Batterie.

    Danke für eure Hilfe

    Günther

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