14.09.2018

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LED-Solarleuchte

Vorwort

Dieses Projekt dauert länger als man auf den ersten Blick vermutet. Am Ende hat man aber ein Ergebnis in den Händen, dass nicht nur schön aussieht, sonder auch vor Umwelteinflüssen geschützt ist und dadurch sehr lange haltbar ist. Für den Bau dieser Solarlampe sind spezielle Werkzeuge nötig, die nicht in jeder Werkstatt zu finden sind. Aus diesem Grund empfiehlt es sich den Artikel zuerst gründlich zu lesen, bevor man mit dem Projekt beginnt.

 

Benötigtes Material und Werkzeug

Viele Wege führen nach Rom und einige davon sind in diesem Artikel aufgezeigt. Das benötigte Material und Werkzeug richtet sich vor allem nach der gewählten Methode. Die folgende Auflistung stellt einen Maximalkatalog aller Materialien und Werkzeuge in diesem Artikel dar.

Verbrauchsmaterial Elektrobauteile Werkzeug Sicherheitsausrüstung
Glas mit Deckel (Lochraster-) Platine Dremel mit Schleifscheibe Schutzbrille
Klebestreifen QX5252 Sandstrahler und Strahlgut Gehörschutz
10mL Kunstharz und Härter Spule 22yH CNC-Fräse (optional) (Einweg-)Handschuhe
kleines Stück Sperrholz o.ä. 2x 2polige Printklemme   Crimpzange
2x Holzschrauben 1,6x10 4x LEDs   Schraubendreher
  Solarmodul (2V, mind. 70mA)    
  Batteriehalterung AA    
  AA-Akku (>1800mAh)    
  Kabel (0,25mm²)    
  4x Aderendhülsen (0,25mm²)    
  Buchsenleiste (optional)    

Schritt 1: Der Deckel

Da Teile dieses Schrittes einige Zeit in Anspruch nehmen, ist es ratsam zuerst mit dem Glas anstatt der Schaltung zu beginnen.

Zuerst muss in den Alu-Deckel ein Loch geschnitten werden. Dieses Loch sollte etwas kleiner sein als die Solarplatte. In meinem Fall verwende ich ein 50x50cm Solarmodul und schneide ein ca. 40x40cm großes Quadrat in den Deckel. Am besten gelingt dies mit einem Dremel und einem Schleifscheiben-Einsatz.

Nachdem dies geschehen ist, legen wir das vorverkabelte Solarmodul an die gewünschte Stelle und Kleben es mit Klebestreifen fest. Wichtig ist dabei, dass sehr genau gearbeitet wird und jede noch so kleine Lücke zwischen Solarmodul und Deckel abgeklebt ist.

Jetzt kommt der Teil des Projekts, bei dem am meisten schief gehen kann und bei dem es sich zeigt, ob man bis jetzt sauber gearbeitet hat. In einem seperaten Becher mischen wir 10mL Kunstharz (in meinem Fall Resin) exakt nach Angaben des Herstellers auf der Verpackung an. Beim Arbeiten mit Kunstharz sind unbedingt Handschuhe und Schutzbrille zu tragen! Ich verwende ein Resin mit Indakator, d.h. man füllt 10mL Resin ab und gibt tropfenweise und unter ständigem Rühren den Härter hinzu, bis die Farbe von blau auf gelb umschlägt. Es gibt unzählige verschiedene Kunstharzsorten. Deshalb beachtet unbedingt die auf der Verpackung angegebenen Hinweise zum Mischverhältnis. Am Ende sollten 10mL  Kunstharz im Becher sein. Dieses wird anschließend in den Deckel gegeben und auf die gesamte Fläche verteilt. Auf das Resin wird eine kleine Sperrholzplatte gelegt, damit die Platine später festgeschraubt werden kann. Wie vorher schon erwähnt gibt es viele verschiedene Kunstharze, aber alle haben eins gemeinsam: Sie sind anfangs sehr flüssig. Legt deshalb den Deckel am besten auf ein Stück Holz, damit die Arbeitsplatte nicht durch evtl. heraustropfendes Resin beschädigt wird. Sollte etwas Kunstharz heraustropfen, reinigt dies am besten schnellstmöglich mit etwas Küchenkrepp. Je nach verwendetem Resin dauert die vollständige Aushärtung zwischen 2 und 24 Stunden. Diesbezüglich bitte wieder einen Blick auf die Verpackung werfen.

 

Schritt 2: Das Glas

Natürlich soll das Glas matt sein, damit das Licht bestmöglich gestreut wird. Um diesen Effekt zu erreichen gibt es einige Möglichkeiten:

  • Der einfachste Weg dies zu erreichen ist mit einem speziellen Milchglas-Effekt-Lack. Dieser ist schon ab 3,99€ bei manchen Supermärkten (Angebotsware) erhältlich. Der Lack wird am besten in 2-3 dünnen Schichten auf das Glas aufgetragen. Dabei sollte jede Schicht mindestens 2 Stunden trocknen. Das Ergebnis ist in Ordnung, eine optimale Lichtstreuung sieht aber anders aus. Deshalb ist diese Methode nur bedingt empfehlenswert.
  • Etwas aufwendiger ist das Ätzen des Glases mit speziellen Chemikalien. Diese Methode habe ich noch nicht ausprobiert und kann deshalb nichts über die Vorgehensweise berichten. Google findet aber unter dem Stichwort "Glas mattieren mit Säure" gute Anleitungen.
  • Der letzte Weg ist, wenn man einen Sandstrahler zuhause hat, einfach und schnell erledigt und liefert zudem die besten Ergebnisse. Am besten funktionieren Glasperlen mit einem Durchmesser von 300-500ym. Durch das beschleunigte Strahlgut wird das Glas minimalst beschädigt. Je mehr Beschädigungen das Glas hat, desto matter erscheint es und desto besser wird das Licht gestreut. Ich persönlich bevorzuge diese Methode, da man schnell viele Gläser  mattieren kann und das Ergebnis sehr zu empfehlen ist.

Schritt 3: Die Schaltung

Die Schaltung ist wegen der wenig benötigten Bauteile sehr schnell aufgebaut. Das Herzstück der Schaltung bildet der Solarlampen-IC QX5252. Dies ist einer der am häufigsten verbauten Solarlampen-ICs, da trotz seines geringen Preises (nur über China-Warehouse) viele Funktionen in einem Chip vereint. Mehr dazu finden Sie (ab 21.9.) im Bauteile-Lexikon unter QX5252.

Damit das IC wie gewünscht funktioniert, ist nur eine zusätzliche Spule nötig. Je nachdem welchen Wert man wählt, ändert sich die Ausgangsstromstärke und somit die Helligkeit der LEDs. Grundlegend gilt: Je kleiner die Spule, desto höher die Stromstärke und desto heller die LEDs.

Die Klemmen X1 und X2 sind für den Anschluss des Solarmoduls und der Batterie. Ich finde es praktischer dies über Klemmen zu regeln, als diese Kontakte fest zu verlöten. Wer keine Klemmen einsetzen möchte, verlötet den demensprechenden Kontakt direkt mit der Platine.


Schritt 4: Zusammenführen aller Teile

Nachdem die Schaltung fertig verlötet ist wird die Platine auf die Sperrholzplatte, die in Schritt 1 auf das flüssige Resin gelegt wurde, geschraubt. Am besten eignen sich sehr dünne Holzschraubenmit einer Größe von ungefähr 1,6x10.

Danach werden die Kabel für das Solarmodul und die Batterie an die Platine angeklemmt, sofern diese nicht dauerhaft mit der Platine verlötet wurden.

Zum Schluss Deckel auf das Glas schrauben und warten bis es dunkel wird. Die Solarlampe sollte dann automatisch zu leuchten beginnen.


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