Es betrifft die gängigsten Größen die man für Taschenlampen braucht.
Ich hoffe dass euch dieses Nachschlagewerk weiterhilft und einige offene Fragen beantwortet.
Sollte ich in der technischen Beschreibung einen Fehler gemacht haben, so bitte ich um Info.
Natürlich sagt mir auch Bescheid, wenn ich, etwas so beschrieben habe, dass es nur ein Fachidiot versteht.
Und von hier verzapfe ich den Blödsinn
P1060810.JPG
Inhaltsverzeichnis:
Leistung / Leistungsabgabe / Kapazität
Größe der Zellen und Vergleichstypen
Verwende ich lieber zwei 18500, oder drei 16340 in meiner Lampe?
Wie funktioniert ein Ladegerät und wie überprüfe ich, ob es korrekt arbeitet
Welches Ladegerät soll ich kaufen?
Laden von Lilon und LiPol Akkus
Norm "Beschriftung von Lithium -Ionen Zellen"
Ladezustand in Abhängigkeit von gemessener Leerlaufspannung
Grundbegriffe, die für einen Einsteiger in das Thema Taschenlampen
Vergleichsmessungen von verschiedenen Akkus
Beschreibung der Akkus:
LiIon = Lithiumionen - Akkus
LiPol = Lithium - Polymer - Akku
LiFe / PO4 = Lithium - Eisen - Phosphat - Akku
LiMn2O4 = Lithium Manganspinell
Vorteile gegenüber konventionellen Akkus:
Lithium Akkus haben einen vernachlässigbaren Memory Effekt und gegenüber konventionellen Akkus eine wesentlich höhere Energiedichte.
Der Einsatz bei kälteren Temperaturen, macht ihnen auch nicht so zu schaffen.
Temperaturbereich: -20 bis + 60 °C, geht aber die Temperatur vom Akku unter +10°, steigt der Innenwiderstand und die entnehmbare Energie sinkt.
Lithiumionen - Akku (LiIon):
Neigen zum Beispiel bei Verpolung und Überladung zur Explosion.
Daher sollte man darauf achten, dass diese Akkus mit einem Schutzmechanismus ausgerüstet sind.
Lithium - Polymer - Akku (LiPol):
Diese Akkus haben eine ca. 20% höhere Energiedichte als LiIon Akkus.
Durch die Gelähnliche Substanz des Elekrolyt's, haben sie einen besseren Auslaufschutz und einen höheren Explosionsschutz als LiIon Akkus.
Lithium - Eisen - Phosphat - Akku (LiFe-PO4):
Diese Akkus sind sehr unempfindlich gegen Überladung und können sehr hohe Entladeströme liefern, ohne das der Akkus einen Schaden nimmt, leider sind noch keine hohen Kapazitätswerte verfügbar.
LiMn2O4 = Lithium Manganspinell
Vorteile: Es treten keine Zersetzungsreaktionen bei höheren Spannungen auf und mehr Sicherheit bei hohen Temperaturen.
Nachteile: Geringfügige Auflösung im Elektroyten bei höheren Temperaturen (+55°) und unter 3,1 V Instabilität in der Kristallstruktur (Beschleunigte Alterung (Kapazitätsverlust)
Spannungsvarianten:
Reguläre Nennspannungen der Akkus:
Lithium - Ionen - Akku (LiIon) = 3,6V/3,7
Seit einigen Jahren haben die meisten Hersteller bei der negativen Elektrode von Coke (Entladespannung 2,5 V) auf Graphit (Entladespannung 3 V) gewechselt, da hier eine flachere Spannungskurve möglich ist. Die positive Elektrode ist meistens aus Kobalt oder Mangan-Spinell. Die Ladeendspannung betrug weiterhin 4,1V, durch eine Überladung war eine Steigerung der Energiedichte möglich, aber der Akku hatte durch Oxidation eine geringere Lebensdauer. Durch die Verwendung chemischen Additive, hat sich auch die Ladeendspannung auf 4,2 V geändert und man kann jetzt Ladeprogramme für Lithium - Polymer - Akku fahren, wenn die Nennspannung der LiIon mit 3,7 V angegeben ist.
Lithium - Polymer - Akku (LiPol) = 3,7V
Lithium - Eisen - Phosphat - Akku (LiFe-PO4) = 3,3
16340 / 17335-17345 / CR123 – RCR123
Hier, muss man unterscheiden zwischen der 3V und der 3,6/3,7V Variante, da es unterschiedliche Akku/Primärzellen Typen sind!
Bitte den Bereiche „Größe der Zellen und Vergleichstypen“ beachten!
10440 / 3,6V - 3,7V
Baugröße identisch mit Konventionellen Batterien vom Typ Micro z.B.: AAA / R03 / AM-4 / L92 diese Batterien haben nur 1,2 bis 1,5V.
Vorsicht!
Das ersetzen von einer Micro durch einen 10440 Akku mit 3,6V / 3,7V kann die Elektronik der Taschenlampe zerstören, bitte Bedienungsanleitung der Taschenlampe beachten!
14500 / 3,6V - 3,7V
Baugröße identisch mit Konventionellen Batterien vom Typ Mignon z.B. AA / R6 / UM-3 / LR6 / AM3 / L91 diese Batterien haben nur 1,2 bis 1,5V.
Vorsicht!
Das ersetzen von einer Mignon durch einen 14500 Akku mit 3,6V / 3,7V kann die Elektronik der Taschenlampe zerstören, bitte Bedienungsanleitung der Taschenlampe beachten!
17500 / LRB 150B 3,6V - 3,7V
17670 / LRB 168B 169B 3,6V - 3,7V
18350 / 3,6V - 3,7V
18500 / LRB 150A 3,6V - 3,7V
18650 / LRB 168A 3,6V - 3,7V
Leistung / Leistungsabgabe / Kapazität
Jenachdem aus welchen Material die positive Elektrode besteht, ist die Leistungsabgabe der Akkus, unterschiedlich.
Der Einsatzbereich der LiIo Akkus mit 3,6V (positive Elektrode aus Coke) liegt zwischen 2,5V und ca. 4,1V.
Der Einsatzbereich derLiIo Akkus mit 3,7V (positive Elektrode aus Graphit mit Zusatz von Additiven) liegt zwischen 3V und ca. 4,2V.
Der Einsatzbereich der LiPo Akkus mit 3,7V liegt zwischen 3V und ca. 4,2V.
Sobald aber der Akku die Grenze von ( LiIo ca. 2,5V (Coke) / 3V – LiPo 3V (Graphit)) erreicht, fällt die Leistungskurve rapide, nach unten ab.
Beide Akkus geben ihre Leistung bis ca.60 / 80% des Ladezustandes relativ gleichmäßig ab.
C = Akku Kapazität = mAh Angabe auf den Akku
Die Kapazitätsangabe auf dem Akku bedeutet, dass dieser für eine Stunde diesen Strom liefern kann, oder für zwei Stunden, die Hälfte an Strom und so weiter.
Tipp:
Die „C“ Angabe bezieht sich meistens auf eine kurzzeitige Belastung des Akkus, solange nicht ausdrücklich angegeben ist, dass dieser für einen Dauerbelastung ausgelegt ist.
Wenn keine Herstellervorgaben vorhanden sind, sollte man bei der Leistungsentnahme, im Dauerbetrieb nur mit 50% des „C“ Wertes arbeiten.
Leistungsberechnung:
Da die Spannung festgelegt ist kommt es jetzt auf die Angabe in mA an.
Je höher die Angabe in mA auf dem Akku ist um so mehr Leistung könnt ihr aus ihm heraus bekommen.
Hier eine, sehr vereinfachte Formel, für die Leistungsberechnung von Akkus.
(z.B.: bei dieser Formel, wird der Wirkungsgrad und die Zeit nicht berücksichtigt!
P (Gleichstromleistung) = U (Spannung) x I (Strom)
P = V x A = VA = W = J/s]
Wenn man die Zeit in dieser Berechnung mit einbezieht, muss man zwangsläufig den Wirkungsgrad mit einem Entladeprofil mit einbeziehen, und das geht am besten mit einen Diagram.
Reihenschaltung / Serienschaltung:
z.B.: mit drei RCR 123 mit 3,7V und 750mAh
3 x 3,7V = 11,1V / P = 11,1V x 750mA = 8,325W
Kontrollrechnung: 3,7V x 750mA =2,775W / 3 x 2,775W = 8,325W
z.B.: mit zwei 18650 Akkus mit 3,7 und 2200mAh
2 x 3,7V = 7,4V / P = 7,4V x 2200mA = 16,280W
Kontrollrechnung: 3,7V x 2200mA = 8,140W / 2 x 8,140W = 16,280W
Parallelschaltung:
z.B.: mit drei RCR 123 mit 3,7V und 750mAh
3 x 750mA = 2250mA / P = 2250mA x 3,7V = 8,325W
Kontrollrechnung: 750mA x 3,7V =2,775W / 3 x 2,775W = 8,325W
Größe der Zellen und Vergleichstypen:
Die erste beiden Zahlen geben den Querschnitt der Celle in mm an.
Die letzten drei Zahlen geben die Länge der Celle in 1/10 mm an.
z.B. 18650 = 18,0mm Querschnitt der Celle und 65,0 mm ist die Länge der Celle.
Leider kann man sich nicht zu 100% auf die Maßangaben verlassen, hier der Link zur Norm: Norm "Beschriftung von Lithium -Ionen Zellen"
z.B. kann ein 18650 Akku durchaus einen Durchmesser von 18,5 mm haben und die Länge kann wegen ihrer Bauart bis zu 67 mm betragen ohne, dass dies vom Hersteller angegeben ist.
Der Unterschied liegt z.B. am Pluspol, mancher Akkus. Bei manchen steht der Pol 2 mm über, diese werden nicht mitberechnet.
Bei anderen ist der Plus Pol eingelassen, diese sind dann in der Regel 2 mm länger.
Wenn eine Taschenlampe einen mechanischen Verpolungsschutz hat, kann dass zu Problemen führen.
Es kann auch Schwierigkeiten mit Schutzschaltungen geben, die den Querschnitt des Akkus erhöhen, wenn das Batterierohr, sehr eng bemessen ist.
Beim ersetzen, der Batterien durch Akkus, ist darauf zu achten, das die LED’s /Treiber von der Taschenlampe, die Spannung auch ohne Schäden verarbeiten kann.
Hier ein paar Typen:
16340 / 17335-17345 / CR123 – RCR123 (Bei diesen Zellen variieren die Abmaße!)
Diese Akkus sind kompatibel zu folgenden Primärzellen / Akkus: CR-17335 /CR-17340 / CR-17345 / CR-123A / CR123R / 123 / 123A / DL-123A / EL- 123AP / EL-123A /K-123A / L123A / EL123AP / K123LA / K 123 L /AW R123A / VL123A / 5018LC / SF123 / SF123A / AW ICR 123 / LC 16340 / EL-123A /CRC123A............... (Vorsicht Spannungsvarianten beachten!)
10440 - (ca.44x10) / identische Baugröße wie Batterietyp Micro z.B. AAA / R03 / AM-4 / L92
Vorsicht, Spannungsunterschied beachten!)
14500 - (ca.50x14mm) / identische Baugröße wie Batterietyp Mignon z.B. AA / R6 / UM-3 / LR6 /AM3 / L91
(Vorsicht, Spannungsunterschied beachten!)
17500 - (ca.50x17mm) / LRB 150B
17670 - (ca.67x17mm) / LRB 168B / LRB 169B
18350 - (ca. 35x18mm) / der Durchmesser und die Länge sind ein wenig größer als die CR123A/CRC123A
18500 - (ca. 50x18mm) / LRB 150A
18650 - (ca. 65x18mm) / LRB 150A
18700 - (ca. 69,5x18mm)
Es gibt selbstverständlich noch einige Größen mehr.
Schaut bitte in eurer Bedienungsanleitung welche Akku Größen ihr benutzen könnt.
Manchmal hilft aber nur ausprobieren, oder ein Beitrag im Forum.
Tipp:
1.)
Einige Taschenlampen werden mit drei CR123 / RCR123 betrieben, dort sollten auch zwei 18500 Akkus von der Baugröße in die Lampe passen.
z.B.:
Die 18500 Akkus sind 50 mm lang, zwei haben eine Länge von 100mm
Die RCR123 haben eine Länge von 34,5 mm, drei haben eine Länge von 103,5mm.
Die CR123 haben eine Länge von 33mm, drei haben eine Länge von 99mm.
2.)
Einige Verlängerungen die dazu verwendet werden, dass in eine Taschenlampe statt drei RCR123 / CR 123 Akkus zwei 18650 Akkus verwendet werden können passen auch unter Umständen auf andere Modelle. Die Verlängerungen sind meistens zwischen ca. 26,5mm bis ca. 31mm, also kann es auch möglich sein, wenn einen Taschenlampe mit einem 18650 Akku betrieben wird, unter Benutzung einer Verlängerung, diese auch mit zwei 18500 Akkus zu betreiben.
z.B.:
Zwei 18500 Akkus haben einen Länge von 100 mm
Ein 18650 Akku ist 65,0 mm lang
65mm + 26,5mm = 91,5 mm
65mm + 31mm = 96 mm
Beim ersetzen der Akkus, ist darauf zu achten, das die LED’s /Treiber, von der Taschenlampe, die Spannung, auch ohne Schäden verarbeiten können.
Schutzschaltungen:
Diese Akkus sind mit einem Halbleiter ausgestattet. Die Funktionsweise eines Halbleiter, kann man sich so vorstellen: durch anlegen einer Steuerspannung kann ich den Schaltzustand beeinflussen, ähnlich wie bei einen Transistor. Ich gebe eine Steuerspannung auf das Bauteil und der Stromkreis wird geöffnet, oder geschlossen (An - Aus). Der Vorteil ist, dass solange der Halbleiter keinen Schaden genommen hat, kann der Akku nach Behebung der Überspannung, oder der Unterspannung wieder eingesetzt werden.
Überladungsschutz:
Der Akku ist mit einem Halbleiter ausgestattet, dieses Schaltelement sorgt dafür, dass der Ladevorgang, beim erreichen einer bestimmten Spannung, unterbrochen wird. Z.B. : bei einem 18650 Akku sollte der Ladevorgang bei LiPo 4,2V beendet werden. Sollte dies nicht der Fall sein, so schaltet der LiPo Akku bei ca 4,35V selbstständig ab.
Entladungsschutz:
Lithium Akkus sind gegen Tiefenentladung sehr empfindlich, daher kann man auch hier ein Halbleiter Element einsetzten. z.B.: bei einem 18650 LiIo Akku der 3,6V hat und die Spannung unter ca. 2,5V fällt, schaltet das Halbleiter Element den Akku ab und es ist keine Leistungsentnahme mehr möglich.
Überstrom und Kurzschlussschutz:
Diese Akkus sind meistens mit leitfähige PTC-Widerständen (Kaltleiter) auf Polymerbasis ausgestattet, die bei Erwärmung ca.90°, z.B. durch Auftreten eines Überstromes oder eines Kurzschlusses ihren Widerstand von einem ursprünglich niedrigen, auf einen hohen Wert verändern. z.B. wenn ein Akku kurzgeschlossen wird, wird die Sicherung hochohmig und es ist keine Leistungsentnahme mehr möglich. Sobald aber der Fehler beseitigt ist kann der Akku wieder eingesetzt werden. PTC- Wiederstände zählen auch zur Familie der Halbleiter.
Explosionsschutz:
Der Akku ist mit einem Sicherheitsventil ausgestattet, sobald der interne Druck über 10 Bar beträgt, kann das entstehende Gas über das Sicherheitsventil entweichen. Durch unsachgemäße Behandlung des Akkus z.B. Kurzschluss, Verpolung im Ladegerät, Erwärmung des Akkus über 130°, entstehen Gase. Diese können durch das Sicherheitsventil entweichen und die Explosion wird verhindert.
Reseten von Schutzschaltungen:
Manche Schutzschaltung sind so aufgebaut, das diese bei einem Auslösen, keine Leistungsentnahme mehr zulässt.
Die Schutzschaltung des Akkus muss erst wieder reseted werden!
Um diese Schutzschaltung des Akku zu reseten, muss dieser in die Ladestation eingelegt werden und ein Ladevorgang angestoßen werden.
Es ist nicht nötig einen kompletten Ladevorgang durchzuführen, es reicht schon, wenn der Ladevorgang kurz angestoßen wird.
Die Schutzschaltung des Akkus ist reseted und der Akku funktioniert wieder.
Schaltungs- Varianten:
Bei diesen Varianten ist immer darauf zu achten, dass man nur Akkus vom gleichen Typ und Hersteller benutzt.
z.B 18650 3,7V mit 2200mA und einen 18650 3,7V mit 2200mA
Weiterhin, ist darauf zu achten, dass die Akkus den gleichen Ladestand haben.
Also, keine halb geladenen Akkus mit voll geladenen Akkus mischen.
Reihenschaltung / Serienschaltung:
Durch diese Variante kann man eine höhere Spannung erreichen.
Die Akkus werden hintereinander gereiht, immer den Plus Pol auf den Minus Pol.
z.B. Wenn ein Akku 3,7V hat und man ihn in Reihe, mit einem zweiten Akku schaltet, bekommt man 7,4 V ( 3,7V+3,7V=7,4V).
Sollte bei dieser Variante eine Zelle defekt sein, oder nur halb geladen sein, so hat man eine geringere Spannung.
Parallelschaltung:
Durch diese Variante kann man einen höheren Strom erreichen.
Bei den Akkus werden die Pluspole miteinander verbunden und die Minuspole werden auch miteinander verbunden.
z.B. Ein Akku hat 2200mA und ein anderer, der die selbe Leistung hat, werden durch eine Parallelschaltung verbunden, dann kann man jetzt 4400mA den Akkus entnehmen (2200mA+2200mA=4400mA).
ert.
Diese Schaltungsvariante ist ohne Schutzschaltung bei nur zwei/drei Zellen problematisch.
Normalerweise sollte sich unter Last, ein neues Gleichgewicht der Akkuströme einstellen, aber hier können durch schwankende Innenwiderstände/defekte Zellen, sehr hohe Ausgleichsströme fließen, die dazu führen, das ein, oder mehrere Zellen kollabieren. (Bei der Parallelschaltung von zwei/drei Akkus mit unterschiedlichen Spannungen und einer dementsprechenden Last, ergibt sich ein Ausgleichsstrom, der durch die beiden Innenwiderständen fließt. Durch die Spannung, an diesen zwei/drei Akkus ergibt sich ein Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Spannungen und der oben genannten Ausgleichstrom, sorgt dafür, das bei dem Akku mit dem geringeren Widerstand, der sowieso höher belastet wird (Akku erwärmt sich bei Belastung), der Widerstand weiter sinkt und dadurch der Stromfluss bei diesem Akku weiter steigt)
Natürlich kann man auch beide Varianten untereinander kombinieren.
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.
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!
Sicherheitshinweise:
Ich habe ja schon mehrfach darauf hingewiesen, dass diese Akkus mit Vorsicht behandelt werden müssen. Hier mal ein paar Situationen wodurch ein Akku kollabieren kann.
Diese Akkus habe eine hohe Energiedichte, wenn durch Deformation der Akkus, Beschädigungen, in der inneren Chemie auftreten, oder Fremdkörper in dass innere des Akkus gelangen, kann die Chemie so stark beschädigt werden, dass der Akku kollabiert.
Leider kann es in diesen Fall auch sein, dass die Schutzmechanismen versagen.
Akkus die diese Merkmale aufweisen, sind mit hoher Vorsicht zu behandeln, da es jederzeit zur einer Stichflamme kommen kann.
Am gefährlichsten ist meiner Meinung nach, ein Akku mit defektem Schutzschaltkreis. Wenn man diese Akkus kurzschließt oder der Akku überladen wird, in einem Ladegerät welches keine defekten Akkus erkennt, ist eine Explosion vorprogrammiert.
Wenn ein Akku keinen Schutzmechanismus hat, kurzgeschlossen wird, oder überladen wird, kann dieser auch kollabieren.
Mischen von unterschiedlichen Akku Typen, und Akkus die eine unterschiedlich Ladungen aufweisen, ist generell als sehr problematisch anzusehen.
Dies kann unter Umständen ein kollabieren von einem Akkus in dieser Schaltungsvariante verursachen.
Wenn man einen Akku ins Feuer wirft oder auf eine andere Art stark erhitzt, kann er auch kollabieren.
Am besten verwendet man, geschützte LiIo / LiPol Akkus, von namhaften Herstellern.
Wie funktioniert ein Ladegerät und wie überprüfe ich, ob es korrekt arbeitet
Die gängigste Variante ist die CC/VC Ladung, hier wird erst ein konstanter Ladestrom generiert, bis der Akku auf seiner Ladeendspannung ist.
Dann nimmt der Ladestrom kontinuierlich ab, bis er nur noch ca. 1/5 bis 1/10 des anfänglichen Ladestroms beträgt. Ist dieser Schwellenwert erreicht, wird der Ladvorgang beendet.
Diagram zur Veranschauung siehe unten!
Und was passiert im Akku?
Stellt euch einfach zwei Seiten vor, die durch ein Netz getrennt sind.
Auf Seite A ist ein kleines Männchen, das einen Rucksack hat. Dieses Männchen bekommt denn Rucksack mit Powerriegeln voll geladen. Jetzt möchte das Männchen, auf die andere Seite und sucht sich eine Durchschlupf Möglichkeit im Netz. Wenn es diese gefunden hat und auf der anderen Seite angekommen ist, möchte es wieder zurück. Leider kommt es mit dem vollgeladenen Rucksack nicht zurück, das mit dem Netz klappt nur in eine Richtung. Es beschließt den Rucksack einfach dort zu lassen und gelangt so wieder auf Seite A.
Dort angekommen, beginnt das Spiel von neuem
Wie überprüfe ich ob mein Ladegerät korrekt arbeitet, beziehungsweise wie es arbeitet:
Das geht am besten mit einem Oszilloskop und einem Shunt, der nicht mehr als 0,1 Ohm hat.
Man sollte, den GND für den Stromkanal, an den gleichen Punkt wie den GND für den Spannungskanal anschließen.
Am besten, den Shunt auf die Minus-Seite des Akkus setzen und beide GND Anschlüsse auf die Ladeseite des Shunt.
Hier misst man zwar die Spannung über dem Shunt mit, aber für das Ladegerät gehört das ja noch mit zum Akku, also sieht man die Spannung, die das Ladegerät auch sieht.
Hier der Messaufbau, um Spannung und Strom gleichzeitig mit einem Oszilloskop zu ermitteln.
Welches Ladegerät soll ich kaufen?
Billig Ladegeräte Zeichen sich durch einige Merkmale aus:
Lange Ladezeit, keine/geringe Überwachung des Ladevorganges.
Meistens bekommen diese Ladegeräte den Akku auch nicht richtig voll, oder quälen ihn mit einer zu hohen Spannung.
Also, auf was muss ich achten?
Auf jeden Fall sollte das Ladegerät Verpolung und defekte Akkus erkennen.
Durch die hohe Energiedichte sind die LiIon und LiPol mit Vorsicht zu genießen.
Das Ladegerät sollte möglichst genau sein und für den entsprechenden Akkutyp ausgelegt sein.
Die Akkus reagieren zum Teil sehr empfindlich, auf Überladung.
z.B.: Bei einem LiIo (3,7V) Akku wird die Spannung auf 4,2V gebracht und bis zum Ende das Ladevorgangs gehalten, wenn diese Spannung nur um 0,05V überschritten wird, geht das auf die Lebensdauer des Akkus.
Hier ein paar Vorschläge:
Für LiIo Akkus:
Das Pila IBC Li-Ion Charger, oder das XTRA WP2 2 sind Ladegerät, die einen guten Ruf besitzen und für den normalen Anwender völlig ausreichend sind.
Sie besitzt alle notwendigen Schutzüberwachungen und beide Ladeschächte werden einzeln überwacht.
Für LiPo Akkus:
Das Power Peak A4 EQ-LCD von Robbe, ist ein günstiges und gutes Ladegerät.
Man kann den Ladestrom einstellen und es hat alle Sicherheitsschaltungen, die wichtig sind.
Der Preis liegt ohne Ladeschale bei ca. 50 Euro.
Für alles was ist und kommt:
Junsi iCharger Ladegerät haben schon in der kleinsten Version, alle notwendigen Überwachungs- Mechanismen, die Einstellmöglichkeiten sind mehr als umfangreich und lassen keine Wünsche offen. Hier gibt es nicht nur eine sehr umfangreiche PC Software (LogView), sondern man hat auch sehr viel Möglichkeiten wie z.B. Schnellladung, Programme um die Lagerspannung herzustellen, Entlade Programme (um die Akku Kapazität zu messen), so wie wiederbelebungs- Programme für Li/... Akkus, Akku- Innenwiderstands Messung und natürlich kann man auch externe Ladegeräte überwachen, um ihre Funktion zu überprüfen und und und. Das Ladegerät überwacht sogar die eigene Temperatur und die vom Akku.
Das man die Software des Ladegerätes updaten kann, um immer auf den neusten Stand zu sein, versteht sich von selbst.
Die Genauigkeit, ab Werk, liegt bei 10mV, durch einen Feinabgleichung (Beschreibung liegt bei), erreicht man eine Genauigkeit von 5mV.
Hier fangen aber die Preise, ohne jegliches Zubehör, wie Netzteil / Ladeschale, bei 100Euro an.
PS: Ich selber benutze diese Geräte
Woher bekomme ich eine Ladeschale:
Versucht es mal im Modelbauladen, die heißen Ladeadapter für Rundzellen.
Wenn ihr noch eine alte Ladeschale besitzt, könnt ihr diese auch umbauen.
Laden von Lilon und LiPol Akkus:
Laden:
Die Akkus sollten am besten in einer Umgebungstemperatur von 18 bis 26 Grad geladen werden.
Bei geringeren Temperaturen, erhöht sich der Innenwiderstand des Akkus.
Dadurch lässt sich der Akku, schlechter laden und die entnehmbare Energie sinkt.
Da die Akkus unterschiedliche Spannungen habe 3,0V / 3,6V und 3,7V ist unbedingt darauf zu achten, dass man ein Ladegerät verwendet, dass für diesen Spannungs- Typ auch ausgelegt ist.
Also, ein Akku mit 3,6V oder 3,7V gehört auch nur in ein Ladegerät für 3,6V oder 3,7V und ein Akku mit 3V gehört auch nur in ein Ladegerät das für 3V ausgelegt ist.
z.B. : wenn man einen Akku mit 3V versucht in einem Ladegerät zu laden, das für 3,7V ausgelegt ist, kann das zur Explosion des Akkus führen!
Spannung:
Bei einem LiIo Akku mit 3,6V sollte die Maximale Ladespannung 4,1V sein und bei LiIo Akkus mit 3,7V 4,2V.
Bei einem LiPo Akku (3,7V sollte die Maximale Ladespannung 4,2V sein.
Ladestrom:
Mit welche Ladestrom lade ich meine Akkus?
Die Laderate wird mit C angegeben, hier eine Beispiel:
Kapazitätswert des Akkus (Strom Angabe auf dem Akku) gleich Ladestrom, also 1C.
Beispiel für eine Laderate von 1C:
wenn auf einem Akku 2000 mA steht, kann man diesen auch mit 2000 mA laden.
Ausnahme sind Hochstrom Lithium Akkus, diese können mit ca. 1,5C geladen werden.
Beispiel: Auf dem Akku steht 2000 mA die Laderate ist 1,5 also kann ich den Akku mit 3000mA laden.
Neuere Generationen von Lithium Akkus, können sogar mit einer wesentlich höheren Laderate geladen werden. Dort kann man sich nach den Hersteller Angaben richten.
Sollte die Laderate nicht bekannt sein, so ist man, mit einer Laderate von 0,7C auf der sicheren Seite.
Ladezeit:
Bei einem Ladestrom von 1C, sollte der Lithium Akkus in ca. 1,5 Stunden geladen sein.
Günstige Ladegeräte haben meistens einen niedrigeren Ladestrom, also ist die Laderate unter 1C, daher dauert die Ladung schon mal 4 bis 8 Stunden.
Einzelladung:
Für mich ist die Einzelladung immer die sicherste Methode.
Parallelladung:
Es gibt viele Ladegeräte mit zwei Ladeschächten, bei denen ich in der Lage bin zwei Akkus zur gleichen Zeit zu laden.
Theoretisch verteilt sich der Gesamtstrom, je nach Spannungslage, auf die einzelnen Akkus.
Ich halte diese Variante aber für problematisch, da man nicht genau sagen kann, was passiert, wenn ein Akku defekt sein sollte.
Falls eine Parallelladung gewünscht ist, empfehle ich Ladegeräte, bei denen die Ladeschächte einzeln überwacht werden.
Reihenladung / Serienladung:
Bei dieser Variante ist darauf zu achten, dass jeder Akku den gleichen Ladestand hat.
Dies erreicht man durch den Einsatz von Equalizers / Balancers hierbei werden Leitungen an den Akkus angebracht diese überwachen die einzelnen Ladestände der Akkus und sorgen dafür, dass alle Akkus die gleiche Kapazität erreichen.
Von einer Reihenladung/ Serienladung der Akkus ohne diese Überwachung, rate ich ab.
Tipps rund um den Akku:
Akku funktioniert nicht mehr:
Vielleicht hat die Schutzschaltung vom dem Akku ausgelöst, bitte schaut unter Schutzschaltungen > Reseten von Schutzschaltungen nach.
Lebensdauer:
Die Akkus kennen an sich keinen memory Effekt mehr, sind aber sehr empfindlich gegen Spannungen außerhalb ihres spezifizierten Bereiches.
LiIo Akkus mit 3,6V (positive Elektrode aus Coke) liegt zwischen 2,5V und ca. 4,1V.
LiIo Akkus mit 3,7V (positive Elektrode aus Graphit mit Zusatz von Additiven) liegt zwischen 3V und ca. 4,2V.
LiPo: <3V und >4,2V
Beide Typen nehmen dieses ziemlich übel!
Am besten die Akkus häufig aufladen, eine Teilentladung, ist besser, als eine Entladung die durch die Schutzschaltung unterbrochen wird, da man hier schon in den kritischen Bereich kommen kann.
Vorausgesetzt, das Ladegerät ist für den Akku Typ ausgelegt und quält ihn nicht, bei den Ladevorgang, mit einer zu hohen Abschaltspannung.
Lagerung von LiIo/LiPo Akkus:
Die LiIo Akkus lagert man am besten, bei 3,75V und LiPo Akkus bei 3,85V, an einem kühlen trockenen Ort.
Akku Kauf:
Die Akkus von namhaften Herstellern sind seit Jahren mit Schutzmechanismen gegen Überdruck und Kurzschluss ausgestattet.
Umgangssprachlich wird von geschützten oder Protected Akkus gesprochen. Ihre Kapazitätsangaben sind auch einigermaßen realistisch.
Bei Akkus von No-Name Herstellern wird zum Teil auf diese Schutzmechanismen verzichtet.
Wenn in der Beschreibung kein Hinweis zu finden ist, kann man davon ausgehen, dass diese, auch keine Schutzmechanismen haben.
Die Kapazitätsangaben, sind auch manchmal, sehr optimistisch angegeben.
Es sind nicht alle No-Name Akkus schlecht, denn darunter kann sich auch ein namhafter Hersteller verbergen.
Dies aber heraus zu bekommen, gestaltet sich manchmal schwierig. Wenn man es aber schafft, kann man ein paar Euro sparen.
Multimeter
Worauf ich bei der Auswahl, handgehaltener Multimeter, zu achten habe!
Hier ein Link mit Infos, lustigen Videos und einem Flyer (Auswahl Sicherer Handgehltener Mulitmeter)
http://www.bgetem.de/aktuell/ap_them...gust_2007.html
Die wichtigste internationale Norm für Lithium -Ionen Zellen ist die IEC (International Electrical Commission) 91960 „Beschriftung von Lithium -Ionen Zellen“
Hier die Beschreibung:
1. Buchstabe: negative Elektrode (I=Lithium-Ionen / L= Lithium-Metall oder Lithium Legierung)
2. Buchstabe: positive Elektrode ( C= auf Cobalt-Basis / N= auf Nickel-Basis / M= auf Mangan-Basis / V= auf Vanadium -Basis
3. Buchstabe: Bauform (R= rund / P= prismatisch
Größenangabe Rundzellen:
Stelle 4 + 5: Durchmesser in mm
Stelle 6 bis 8: Höhe in 1/10 mm
Größenangabe prismatische Zellen:
Stelle 4 + 5: Dicke in 1/10mm
Stelle 6 + 7: Breite in mm
Stelle 8 + 9: Höhe in mm
Aber!!!!!
Oft sind die Firmeneigenen Bezeichnungen nur an diese Norm angelehnt!!! 
Innenwiderstand von Akkus
Ich halte die Innenwiderstands Messung sowieso für überbewertet.
Meines Erachtens macht diese nur Sinn, wenn man den Innenwiderstand nach ca 3 Ladungen notiert hat und diesen später, mit diesen Referenzwerten vergleichen kann.
Ich finde die Angabe von Ladezyklen wesentlich sinnvoller.
Der Innenwiderstand, bei Lithium-Ionen Zellen, ohne Schutzschaltung, liegt bei Konsumer Zeller zwischen 50 bis 60 Ohm und bei Hochstrom Zellen zwischen 25 bis 40 Ohm.
z.B Eine Idealmessung des Gleichstromwiderstandes besteht darin, das man den Akku mit 0,1 C entlädt und einen Sprung auf 2C vollzieht.
Dann nach einer Zeit X, nach dem Stromsprung, wird die Spannungsänderung gemessen und durch die Stromänderung dividiert.
r dc= U1-U2 : I1 - I2
Somit hängt die Gleichstromwiderstandesmessung von der Messdauer ab!
Möchte man den Wechselstromwiderstand, der meistens auf den Datenblättern angeben ist, gibt es verschiedene Varianten die ich kenne.
In der Normung ist hier eine Messung mit 1000Hz vorgeschrieben.
rac=Ueff: Ieff mit F= konstande =1000Hz
oder
man misst den Stromsprung mit schneller Spannungsmessung. Die Spannungsmessung sollte in 0,5ms geschehen.
r'ac= U1-U3:I1-I3
Aber ich bin auch nicht allwissend und kann falsch liegen 
Ladezustand in Abhängigkeit von gemessener Leerlaufspannung:
Hier gibt es einige Tabellen, diese beziehen sich aber meistens auf einen speziellen Akku/Hersteller.
Die typische Tabelle ist die von AW:
LiIon Battery Charge Status
4.2V – 100%
4.1V – 87%
4.0V – 75%
3.9V – 55%
3.8V – 30%
3.5V – 0%
Um euch die Problematik näher zu bringen, schaut euch mal die Tabelle an und wie hier die Spannungslage, unter Last ist:
ASUCELL - Soshine - XTAR - 1A.jpg
Im Leerlauf sieht die Sache nicht viel anders aus.
Ich finde es sehr Problematisch, sich an eine generelle Tabelle zu halten und möchte euch davon abraten!
Ich handhabe es ganz einfach, hat ein Akku im Leerlauf unter 4 V, ist es besser ihn zu laden.
Hier mal ein/zwei Grundbegriffe, die für einen Einsteiger in das Thema Taschenlampen verwirrend sein können.
A
Asphärische Linse = Sammellinse mit zwei konvexen Flächen, oder mit einer konvexen und einer ebenen Fläche, um den Lichtstrahlen zu bündeln.
B
Beamshot = Vergleichsfotos für die Helligkeit bzw. Abstrahlcharakteristik einer Lampe wiedergeben.
C
Charger = Ladegerät für Akkus
D
Direct Drive = die LED/ LED’S werden direkt von der/den Zellen ohne Regelung betrieben, eventuell mit einem Vorwiderstand
E
EDC = every day carrying, eine Ausrüstungsgegenstand den man täglich bei sich hat.
F
Flashaholic = Taschenlampenverrückter
Forward-clicky = Schalter der bei leichtem drücken, Momentlicht wiedergibt und beim durchdrücken einrastet und auf Dauerlicht schaltet.
Flooder = Lampe die auf Breitstrahlend ausgelegt ist
G
glow-in-the-dark = nachleuchtendes Material
H
Hotspot = Zentrum des Lichtscheins
I
IP = International Protection / Schutzart von elektrischen Betriebsmitteln
I.B.S = Infinite Brightness System von Jetbeam (alle Modi frei programmierbar)
J
JetBeam = Lampen Hersteller
K
Kurzschluss = ist eine nahezu widerstandslose Verbindung, zweier Schaltungspunkte (Pole) mit verschiedenem Potentialen
L
Li = Lithium
M
Mode = Eine Leuchtstufe von mehreren
N
NiMH = Nickel-Metallhydrid Akku
O
OP Reflektor = Reflekter mit einer strukturierten Oberfläche, für eine gleichmäßiges Leuchtbild
P
Protected =meistens ist damit ein geschützt Akku gemeint
Q
Q2 bis 5 LED = eine LED Typ
R
Reverse-clicky = Schalter, der erst nach dem Click und loslassen einschaltet, meisten ohne Momentlicht.
S
Spacer = meisten ein Abstandshalter um Baugrößen bei Akkus auszugleichen
Smooth Reflektor = Reflektor mit einer glatten Oberfläche, für eine höhere Reichweite
T
Thrower = Lampe die auf Reichweite ausgelegt ist
Tailcap = Schalterkappe (meistens aus Gummi) in dem sich der Schalter befindet
U
V
Volt = Einheit für Elektrischen Spannung
W
Watt = elektrische Arbeit / Leistung
X
Y
Z
Poah Junge Du solltest Bücher schreiben....
Von mir nen ganz großen Daumen hoch 
Gruß
Denis
Vergleichsmessungen von verschiedenen Akkus
Review Asucell / Soshine / XTAR
Vergleichsmessungen von verschiedenen Akkus
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