LED Taschenlampe

Die Lampe lässt sich vom Reflektor her auseinanderbauen und zum Vorschein kommt eine Platine mit einigen Bauteilen.
Ich hatte durchaus aktive Bauteile erwartet, weil zwei Mignonzellen nicht ausreichen, um eine LED kräftig zum Leuchten zu bringen.
Wären es drei Zellen gewesen, hätte ich mit einem simplen Vorwiderstand gerechnet, was als Elektronikprojekt komplett uninteressant gewesen wäre.

Offenbar haben wir es hier mit einer Oszillatorschaltung zu tun, welche die Batteriespannung hochsetzt.
Das dicke Bauteil, was wie ein Widerstand aussieht, ist eine 330µH Spule.
Weiterhin sind auf der kleinen Platine noch zwei Transistoren, zwei Widerstände und ein Kondensator zu finden.

Ein Schaltplan ist schnell gezeichnet:

Hinweis: Die Bezeichnung von T1+T2 war nicht ablesbar, C1 ist in der Schaltung gemessen!

Erklärung des Schaltplans:

Die Schaltung wird oft auch als "Joule Thief" (Google) bezeichnet, weil sie Batterien bis zum letzten Rest "auslutschen" kann.

Letztlich handelt es sich um einen ungeregelten Sperrwandler, der die kleine Batteriespannung auf eine deutlich höhere Spannung hochsetzt.
Beim Einschalten der Lampe wird der Transistor T1 über den Widerstand R2 zum Leiten gebracht, der dann wiederum T2 öffnet.
Somit baut sich in der Spule L1 ein Magnetfeld auf.
Der Kollektor von T2 ist über einen 1,8nF Kondensator auf die Basis von T1 zurückgekoppelt und so fängt das Konstrukt zu schwingen an.
Immer wenn T2 abschaltet, wird die in L1 gespeicherte Energie in die LED entladen und bringt sie zum Leuchten.
Da das mit ca. 50 KHz sehr schnell passiert, wird die LED als dauerhaft leuchtend wahrgenommen.

Die Schaltung arbeitet recht effizient und liefert noch deutlich unter 1V Versorgungsspannung ausreichend Licht!
Allerdings taugt diese Lösung nur für LEDs mit geringem Strombedarf.
Heute würde man so etwas mit einem modernen LED Treiber aufbauen, der den Strom durch die LED exakt regelt.

Im Internet findet man oft Schaltungsbeispiele für den "Joule Thief", die eine Spule mit Mittelanzapfung erfordern.
So eine Induktivität kann man allerdings nicht "von der Stange" kaufen.
Die Elektronik der Taschenlampe fügt einige weitere Bauteile hinzu und kommt so mit einer Festinduktivität aus, die als Standardbauteil erhältlich ist.

Eine ähnliche Schaltung befindet sich übrigens auch in LED Solarleuchten, die ihre tagsüber gesammelte Energie in einer einzelnen NiMh Zelle speichern.
Um die Kosten weiter zu reduzieren wurde hier inzwischen die gesamte Elektronik bis auf die Spule in einen einzigen Spezialchip (z.B. YX8018) integeriert.

Die Schaltung lässt sich sicherlich leicht nachbauen und für eigene Projekte verwenden.
Als Transistoren werden wohl fast beliebige PNP bzw. NPN Schalttransistoren geeignet sein.
Mit den Werten für L1 und C1 kann man vermutlich in gewissen Grenzen "spielen" um optimale Ergebnisse zu erhalten.

Das Oszilloskopbild zeigt den Spannungsverlauf über der LED:

Um die Lampe besser nutzbar zu machen, habe ich die antike 5mm LED durch eine hocheffiziente 2835 SMD LED ersetzt.
Da die LED mit relativ geringem Strom betrieben wird, ist die Wärmeableitung über die Kupferdrähte ausreichend.
Die Lichtausbeute hat sich erheblich verbessert und die Taschenlampe verdient wieder ihren Namen!