LED-Solar-Lichterkette pimpen?

[T42-Freund a.k.a. Padex]

Eine Frage an die E-Techniker:
ich habe eine LED-Solar-Lichterkette mit 50 kleinen weißen LEDS:
https://smartsolar.com/USA/3701WR50/

Im Innern ist eine 400 mAh Ni-MH Zelle, die abends automatisch die Lampe versorgt.

Nun habe ich die Zelle austauschen müssen, habe dabei gleich eine 2500 mAh Zelle eingesetzt und gesehen, dass auch ein zweiter Schacht für eine weiter Zelle vorhanden war.
Ich also gleich eine zweite eingebaut, mit einer Drahtbrücke die Verbindung hergestellt und siehe da, die Lichterkette leuchtet gleich doppelt so hell

Nun aber zum Problem:

Reicht die Stromstärke/Spannung der Solarzelle (6,5 cm x7,5 cm) aus, um mit doppelter Spannung (min. 2,4 V der Akkus) zu laden?
Merkwürdiges Verhalten: Wenn ich trotz des OFF-Schalters das Solarmodul in pralle Sonne lege, leuchtet die Kette schon schwach. Im Halbschatten ist sie auch aus.

Schalte ich den Schlater auf Automatik und halte die Photo-Diode ins Dunkle springt die Kette auf volle Helligkeit. (Durchbrennen werden die LEDs sicher nicht, oder? 3V sollte so die Durchschnittsspannung sein?)

Tja, geht das so im Dauerbetrieb gut, oder werden sich die zwei Zellen dauernd entladen? Irgendwie scheint ja die "überschüssige" neue Spannung direkt an die Kette durchgereicht...

Oder muss ich was an der Elektronik des Solarmoduls ändern?
Technische Daten zum Modul habe ich keine gefunden.
Mit einem Voltmeter konnte ich noch nichts messen, da ich derzeit hier keines vor Ort habe.

 

[buddabrod]

Nun habe ich die Zelle austauschen müssen, habe dabei gleich eine 2500 mAh Zelle eingesetzt und gesehen, dass auch ein zweiter Schacht für eine weiter Zelle vorhanden war.
Ich also gleich eine zweite eingebaut, mit einer Drahtbrücke die Verbindung hergestellt und siehe da, die Lichterkette leuchtet gleich doppelt so hell

LEDs sind ab der Einschaltspannung im Wesentlichen durch den Strom geregelt. Daher kommt es darauf an, ob du die Zellen jetzt parallel oder in Reihe geschaltet hast.

Reicht die Stromstärke/Spannung der Solarzelle (6,5 cm x7,5 cm) aus, um mit doppelter Spannung (min. 2,4 V der Akkus) zu laden?

s.o.

Merkwürdiges Verhalten: Wenn ich trotz des OFF-Schalters das Solarmodul in pralle Sonne lege, leuchtet die Kette schon schwach. Im Halbschatten ist sie auch aus.

Das sprich für Reihenschaltung, weil wohl die Durchbruchspannung einer Diode erreicht wurde.

Schalte ich den Schlater auf Automatik und halte die Photo-Diode ins Dunkle springt die Kette auf volle Helligkeit. (Durchbrennen werden die LEDs sicher nicht, oder? 3V sollte so die Durchschnittsspannung sein?)

Spannung hängt von der Dotierung ab und kann sehr unterschiedlich sein. "Durchbrennen" können LEDs sehr wohl, insbesondere altern die massiv durch Hitze - also das, was bei viel Helligkeit abfällt ;-)
Die stark erhöhte Helligkeit spricht aber wieder für Parallelschaltung.

Oder muss ich was an der Elektronik des Solarmoduls ändern?

Sei doch einfach mit einer Zelle zufrieden - die hat doch schon erheblich mehr Kapazität als die alte.

 

[mectst]

Oder wage den Dauertest. Wenn die Lichterkette in X-Monaten den Geist aufgibt, kannst Du beim Nachfolger immer noch überlegen, wie Du weiter mit Basteleien umgehst.


Leuchtende Grüße Thomas

 

[Helios]

Technische Daten zum Modul habe ich keine gefunden.
Mit einem Voltmeter konnte ich noch nichts messen, da ich derzeit hier keines vor Ort habe.

Technisches Datenblatt wäre gut. Messe, wenn du ein Voltmeter bekommst, die LED-Spannung. 3.0V sind okay. Der Durchschnittswert liegt bei etwa 3.4V (bei einer Farbtemperatur von 5'500 bis 6'000 Kelvin).

Spannung hängt von der Dotierung ab und kann sehr unterschiedlich sein. "Durchbrennen" können LEDs sehr wohl, insbesondere altern die massiv durch Hitze - also das, was bei viel Helligkeit abfällt ;-)

Nennt sich Elektromigration. Allerdings ist dies bei LEDs nicht sonderlich kritisch im Gegensatz zur Spannungserhöhung beim Overclocking von RAMs, CPUs, GPUs, Chipsets etc.


LG Uwe

 

[T42-Freund a.k.a. Padex]

Korrekt ist, ich habe die zwei Akkus in Reihe geschaltet, da ich es ja heller und nicht länger haben wollte.

Ich messe an den zwei Polen des Akku-Packs: 2,67V (der Zustand der Akkus ist also völlig ok) - Schalter ist OFF
Schalte ich die Lichterkette ein (im Dunkeln = volle Lichtleistung) bricht die Spannung an den zwei Akkus auf 2,56V zusammen und beginnt ganz langsam zu sinken (normale Entladung)

Halte ich das Solar-Modul unter eine starke Lampe bleibt die Spannung an den zwei Akku-Polen gleich, aber die LEDs beginnen leicht zu leuchten (obwohl Schalter in OFF)

Nehme ich die Akkus raus und Messe die Spannung des Solar-Moduls unter voller Bestrahlung (auch wieder am Akku-Fach, als die Leerlauf-Ladespannung) zeigt es mir: 3,04V an. (Schalte ich ein, immer noch ohne Akkus kommt es nur auf 2,73V, ist wohl der Verlust duch die elektronische Schaltung)
Unter voller Bestrahlung, Messe ich die Spannung am Anfang der LED-Kette sind es 2,68V und sie leuchten...


Nun ist nur die Frage, ob die kleine Differenz ausreicht, die Akkus wieder zu laden, aber das werde ich wohl einfach testen, im dem ich sie heute Nacht brennen lasse und schaue, ob die Sonne die Akkus morgen wieder voll macht
Was denkt ihr?

 

[kolja]

Was spricht gegen das Testen?

 

[s-g]

Schalte ich die Lichterkette ein (im Dunkeln = volle Lichtleistung) bricht die Spannung an den zwei Akkus auf 2,56V zusammen

Das eine (ungeregelte) Spannungsquelle unter Last einen Spannungsabfall aufweist ist völlig normal.

Nun ist nur die Frage, ob die kleine Differenz ausreicht, die Akkus wieder zu laden

Die Spannungsdifferenz ist uninteressant, solange die Stromstärke der Solarzelle ausreichend ist.
Schlimmstenfalls werden die Akkus nicht mehr ganz voll geladen -> kürzere Laufzeit.

Einfach Ausprobieren

 

[buddabrod]

Der Durchschnittswert liegt bei etwa 3.4V (bei einer Farbtemperatur von 5'500 bis 6'000 Kelvin).

Das hängt bei so einer Spannung realtiv unabhängig vom Material dann vom Fluoreszenzfarbstoff ab.

Nennt sich Elektromigration. Allerdings ist dies bei LEDs nicht sonderlich kritisch im Gegensatz zur Spannungserhöhung beim Overclocking von RAMs, CPUs, GPUs, Chipsets etc.

Nein, das tut es nicht. Das ist teilweise thermisch bedingte Alterung, die zu vermehrten Gitterfehlern führt, das führt zu vermehrter nichtstrahlender Rekombination, führt zu mehr Wärme...
Außerdem ist üblicherweise der Fluoreszenzfarbstoff durch das UV Licht relativ zügig hinüber, wenn man die Spannung weiter erhöht. Das Packagematerial kann sich durchaus auch dadurch eintrüben..

Korrekt ist, ich habe die zwei Akkus in Reihe geschaltet, da ich es ja heller und nicht länger haben wollte.

Das ist keine Glühbirne. Die Helligkeit regelt man über den Strom, und je mehr Strom, desto schneller kaputt. Über die Spannung regelst du das Emissionsspektrum. Und je mehr Spannung, desto mehr ins UV und desto schneller weniger hell.

 

[Helios]

Das hängt bei so einer Spannung realtiv unabhängig vom Material dann vom Fluoreszenzfarbstoff ab.

Ja, ist schon richtig. Sind intrinsische Eigenschaften.

Nein, das tut es nicht. Das ist teilweise thermisch bedingte Alterung, die zu vermehrten Gitterfehlern führt, das führt zu vermehrter nichtstrahlender Rekombination, führt zu mehr Wärme...
Außerdem ist üblicherweise der Fluoreszenzfarbstoff durch das UV Licht relativ zügig hinüber, wenn man die Spannung weiter erhöht. Das Packagematerial kann sich durchaus auch dadurch eintrüben..

Ja, Gitterfehler zählen bei Halbleitern ja zur Alterung. Ausserdem im Wesentlichen Diffusionsprozesse, welche bei hohen Temperaturen schneller ablaufen.


Habe mir noch aus dem Wikipedia mal zwei Bildchen ausgeliehen, welche noch auf den direkten (erstes Bild) und indirekten (zweites Bild) Bandübergang hinweisen. Die Bandstrukturen sind zentral, ob ein Halbleiter in der Lage ist, Photonen zu emittieren.

 

[T42-Freund a.k.a. Padex]

Das ist keine Glühbirne. Die Helligkeit regelt man über den Strom, und je mehr Strom, desto schneller kaputt. Über die Spannung regelst du das Emissionsspektrum. Und je mehr Spannung, desto mehr ins UV und desto schneller weniger hell.

Und warum leuchtet die Kette dann heller, wenn ich sie anstelle des einen Akkus mit zwei = doppelte Spannung betreibe? Oder ist das Emissionsspektrum auch so etwas wie die wahrgenommene Helligkeit?

 

[Helios]

Und warum leuchtet die Kette dann heller, wenn ich sie anstelle des einen Akkus mit zwei = doppelte Spannung betreibe? Oder ist das Emissionsspektrum auch so etwas wie die wahrgenommene Helligkeit?

Bin mir jetzt nicht wirklich sicher, ob ich deine Frage richtig verstehe. Stelle dir eine LED wie eine Diode vor, also ein PN-Übergang. Hier als Beispiel eine Abbildung der Spannung-Strom-Kennlinie einer Silizium-Diode (der Durchlassstrom ID der Kennlinie ist nicht korrekt und bewegt sich im Normalfall im Milliamperebereich - wie erwähnt, soll nur als Beispiel dienen).

 

[T42-Freund a.k.a. Padex]

Vielleicht liegt es ja an der integrierten Schaltung. Denn in der Solarzelle scheint ja auch vor allem um den Strom zu gehen.
Man merkt ja förmlich, wie ich die LEDs der Kette dimmen kann, wenn ich das Solarmodul/die Photo-Diode die die Umgebungshelligkeit misst leichtund langsam abschatte...

Beim "Laden an der Sonne" scheint nun ja auch ein Teil des Stroms an die Lichterkette abgegebn zu werden, denn sie leuchtet ja.

Mit meinen bisherigen Messungen komme ich auf max. 20 mA Ladestrom des Solarmoduls
Und die Kette zieht mit bis zu 145mA aus den Akkus. Aber eben alles hinter der Schaltung mit der Photo-Diode, direkt an an den Akkus gemessen (nur hier konnte ich den Stromkreis leicht auftrennen und das Messgerät in Reihe zu schalten).

 

[buddabrod]

Das alles ist pure Spekulation, wenn man die Schaltung und Komponenten nicht kennt.