Der Todesstern Planetarium - Eine kleine Fehlkonstruktion
Obwohl er in der fernen Zukunft diese Probleme eigentlich nicht haben soll, so geht dem Todesstern nach kurzer Zeit das Licht aus. Was würde da der Imperator sagen? Wir reden hier über den bei Kindern bekannten Todesstern, der bei Dunkelheit ein Sternenbild an die Decke projiziert. Leider das nur für kurzer Dauer. Warum ist das bloss so?
Eine kleine Halegonlampe bringt den Todesstern zum Leuchten. Diese Lampe brennt recht hell aber nicht lange. Die mitgelieferte Ersatzbirne folgt der ersten Lampe. Danach gehen buchstäblich die Lichter aus. Werfen wir mal einen Blick in die bestimmt CE-zertifizierte Elektronik rein. Ein hochkomplexer Schaltkreis wird freigelegt:
Die Diode verringert die Spannung um 0,7 bis 0.8 Volt. Liegen also frische Batterien an, so liegt die Spannung bei 4,5 - 0.8 = 3,7 Volt. Demnach sind noch 0,7 Volt zu viel. Denn die Halogenlampe ist nur für 3,0 Volt ausgelegt.
Selbst wenn man die Halogen-Lampe mit den maximalen drei Volt Spannung einschaltet, wird kurzfristig zu viel Strom verbraucht, da der Glühfaden beim Einschalten noch kalt ist und somit so gut wie keinen Widerstand bildet.
Einschaltverhalten
Wie man in der rechten Abbildung sehen kann, wird beim Einschalten der kalten Lampe mehr Strom verbraucht. Nach und nach erwärmt sich der Glühfaden und der Widerstand steigt, bis sich der Widerstand einpendelt. Damit die Lampe beim Einschalten nicht mehr leidet, kann man diese langsam dimmen und somit einschalten. Man wartet also bis der Glühfaden seinen vollen Widerstand entfalten kann. Dadurch wird die Lebensdauer der Halogenlampe deutlich verlängert. Dies gilt übrigens für alle Lampen mit Leuchtdraht. Wer sich also schon immer wunderte, dass die 12V sparsamen Halogenlampe ständig kaputt gehen, kennt nun die Antwort. Komischerweise sind die meisten niedervolt Halogenlampe an Trafos ohne Warm-Up-Funktion angeschlossen. Beim Einschalten gibt es eine saftige Stromspitze. Technisch wäre das kein Problem, aber dann würden ja die Halogenlampe wirklich länger leuchten als herkömmliche Glühbirnen!
In der Abbildung Abbildung 1 ist eine alternative Schaltung dargestellt, die die Lebenszeit der Halogen-Lampe deutlich erhöhen soll. Zunächst haben wir einen MAX 604 CPA, der ein low-dropout lineare Regler mit fixen 3,3 Volt Ausgangsspannung ist. Er kann bis 500mA liefern. Für die notwendigen 300mA der Halogen-Lampe reicht dies aus. Der Chip besitzt noch ein On/Off-Eingang, so dass man ein PWM-Signal dort anlegen kann. Ein kleiner Attiny85 liefert das PWM-Signal, sobald die Spannungsversorgung eingeschaltet wird. Damit wird die Halogen-Lampe vorsichtig gedimmt. Die Schottky-Diode nimmt die restlichen 0,3 Volt, somit wird die Halogen-Lampe mit der korrekten Spannung versorgt.
Ausblick
Man könnte nun anstelle des Spannungsregler MAX 604 einen TPS6300x Chip verwenden, der eine Kombination aus Step Up und Step Down darstellt. Er schaltet je nach Eingangsspannung in den entsprechenden Modus. Da dieser aber sehr klein ist, benötigt man schon eine Platine.
März 2015
