Aktualisiert (Dienstag, den 11. Mai 2010 um 12:20 Uhr)

KURZFASSUNG                                                              Schüler experimentieren 2009

Nils Beckmann, Pascal Jürgens

 Wir bringen Licht ins Dunkel – Test der Lichtstärke von unterschiedlichen Leuchtdioden

Die weiße Leuchtdiode

Wir überlegten, ob für unsere Zwecke eine hellere Beleuchtung möglich und machbar ist.

In Katalogen fanden wir die elektrischen Werte von weißen Leuchtdioden:

3 Volt - 3,6 Volt, 20 mA.

Angegeben wurde auch die Lichtstärke der Leuchtdiode:

Von 5000 mCandela bis 18000 mCandela.

Wir fanden heraus: Die Einheit Candela gibt die Leuchtstärke an.

1 Candela entspricht der Leuchtstärke einer Kerzenflamme.

5000 mCandela (m = milli = tausendstel) = 5 Candela = 5 Kerzen.16000 mCandela = 16 Kerzen.

Eine Beschriftung der eingebauten Leuchtdiode war nicht zu erkennen.

Also bauten wir uns eine Versuchsanordnung, um die Leuchtkraft der LEDs zu untersuchen.

Der Abstand LED zum Messgerät betrug immer 15 cm.

Alle LEDs wurden mit einer Spannung von 3,6 Volt betrieben.

Der Strom wurden auf 20 mA eingestellt.

Jetzt werden wir herausfinden, ob der Ersatz der LED der Garten- Solar- Lampe durch unseren Testsieger die gleichen Ergebnisse brachte.

Das Ergebnis: Der Ersatz der eingebauten LED durch eine LED mit 18 000 Candela bracht eine sichtbare Verbesserung der Beleuchtung. 

Ein vorläufiges Ergebnis unserer Arbeit ist der Eindruck, dass es gut möglich ist, mit dieser Leselampe ohne Augenschäden längere Zeit zu lesen. 

Wir werden bis zur Präsentation in Marl weitere Messungen durch führen und versuchen Leuchtdioden mit einer höheren Lichtstärke als 18 000 Candela zu kaufen.

KURZFASSUNG                                                         Schüler experimentieren 2009

Felix Beckmann, Marvin Nierschak, Nils Hötte

Sonnenlampe bringt Licht ins Dunkel –

Bau einer LED-Lampe mit Solarladung

Unsere Aufgabe war die Konstruktion einer brauchbaren Solar- LED-Leselampe aus gekauften, fertigen Garten-Solar-Lampen.

Wir nahmen uns vor, mehrere Versuchslampen zu bauen und sie zu testen.

Unsere Lampe sollte folgende Bedingungen erfüllen:

• Die Lampe sollte leicht auf einer ebenen Fläche aufstellbar sein, um die Solarzelle zur Sonne hinauszurichten.
• Die Neigung zur Sonne sollte veränderbar sein, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen.
• Die Lampe sollte veränderbar zum Buch aufgestellt werden können.
• Die Lampe sollte leicht, wie ein Buch, zu transportieren sein.

Die Solarlampe hat einen Durchmesser von 47 mm und eine Höhe von 24 mm.

Unsere Ideen:

Wir stellen einen Rahmen aus Leisten her. Der Rahmen hält die Solarlampe sicher und schützt sie.
Auf der Seite der Solarzelle wird eine Plexiglasscheibe befestigt. Sie verhindert, dass die Lampe herausfällt. Damit das Sonnenlicht die Solarzelle ohne Verlust erreicht, wird ein Loch in die Plexiglasscheibe gemacht.
Auf der Rückseite wird auch eine Plexiglasscheibe angebracht.
Sie hält die Solarzelle und verhindert ein herausfallen  der Zelle.
Auch hier werden Löcher in die Scheibe geschnitten.
Dadurch kann der Ein- und Ausschalter der Solarzelle leicht benutzt werden.
Die LEDs zur Beleuchtung des Buches werden in diese Plexiglasplatte eingeklebt.

Um die Neigung der Lampe zur Sonne und zum Buch zu verändern, wird en der Seite eine Leiste drehbar angebracht. Sie wird durch eine Schraube mit einer Flügelmutter gehalten und kann gut verstellt werden. 

Wir bauten Lampen mit einer, zwei, drei und vier Solarzellen. Dadurch leuchteten eine, zwei drei oder vier Leuchtdioden.

Die erreichten Beleuchtungsstärken werden jetzt mit einem Luxmeter gemessen.

Den Nutzen nur aus technischen Messungen festzustellen, war für uns schwierig. Wir bauten die unterschiedlichen Lampentypen auf und befragen jetzt Schüler, Lehrer, Verwandte. Sie sollten sagen, ob die Lampe so nutzbar ist.

Verglichen wurde die Lampe mit einer gekauften LED-Lese-Lampe.

Die Ergebnisse unserer Arbeit und Befragung wird in Marl ausführlich dargestellt.

KURZFASSUNG                                                                 Schüler experimentieren 2009

Jonas Konietzko, Andreas Rittmeier

Die Sonnen tankt den Akku auf –

Ermittlung der Sonnenenergie

Berechnung der Solarzelle

Die Sonne scheint mit einer Leistung von etwa 1000 Watt pro m² auf die Erde.

Eine Solarzelle kann davon 1/10 in elektrische Energie wandeln, das sind 10 % der Sonnenenergie, also 100 Watt.

Vergleichen wir die Größe unsere Solarzelle mit 1 m².

40 mm x 40 mm = 1600 mm²

0,04 m x 0,04 m = 0,0016 m².

Unsere Zelle hat nur den 625sten Teil eines Quadratmeters, also trifft auf die Solarzelle eine Sonnenleistung von 1,6 Watt.

Wenn die Solarzelle einen Wirkungsgrad von 10 % hat, ist im besten Fall mit einer Leistung von  0,16 Watt rechnen.

Messen der Energie, die in den Akku durch die Solarzelle fließt

Die Elektrische Leistung berechnet man: U x I. Dabei steht U für die Spannung in Volt, I für den Strom in Ampere.

Wir benötigen zwei Messgeräte. Ein Messgerät soll die Spannung messen, den die Solarzelle erzeugt.

Das zweite Messgerät soll den Strom messen, der in den Akku fließt.

Beide Messwerte multiplizieren wir.

Damit können wir zeigen, welche Leistung unsere Zelle hat. 

Messen der Energie, die die Elektronik aufnimmt, um die Leuchtdiode zum Leuchten zu bringen. 

Dazu unterbrechen wir die Zuleitung von dem Akku zur Elektronik. Wir bauen ein Messgerät in die Leitung. Das Messgerät solle den Strom messen. Malgenommen mit der Spannung des Akkus ergibt sich dann die Leistung, mit der die LED betrieben wird. 

Durch praktische Versuche im Garten wollten wir folgende Frage beantworten:

Wie lange leuchtet die LED bei der Ladung des Akkus im Sonnenlicht? 

Als Zwischenergebnis können wir sagen:

Die Leuchtdiode leuchtet etwa die Hälfte der Ladezeit durch das Sonnenlicht.

Der Ersatz des 600 mAh Akkus bringt scheinbar keine Verbesserung. Alle von uns untersuchten LED- Garten- Lampen hatten einen Akku mit einer Kapazität von 600 mAh.