Der LED-Spannungswandler

Eine rote LED braucht 1,5 bis 2 V, eine blaue oder weiße sogar 3 bis 4 V. Meist nimmt man drei Batteriezellen mit zusammen 4,5 V. Die überschüssige Spannung wird in einem Vorwiderstand vernichtet. Wie schön wäre es doch, mit 1,5 V auszukommen. Da könnte man manch eine Mini-Taschenlampe bauen. Also muss ein Spannungswandler her.

Das entscheidende Teil ist eine kleine Spule (Festinduktivität) mit 1,5 Millihenry. Das Bauteil sieht aus wie ein Widerstand. Die Farbringe stehen für 1500 µH. Unter dem Schutzlack befindet sich ein kleiner Ferritkern und eine Drahtspule. Im Prinzip kann man sich eine passende Spule auch selbst herstellen. Etwas 200 Windungen auf einem Ferritstab reichen aus.

Die Schaltung zeigt einen einfachen Rechteckgenerator (Multivibrator). Der Strom durch die Spule wird schnell ein- und ausgeschaltet. Die Spule arbeitet dabei als magnetischer Energiespeicher. Bei jedem Ausschalten entsteht eine Induktionsspannung, die sich zur Batteriespannung addiert. Die Höhe der Spannung richtet sich nach dem angeschlossenen Verbraucher. Sie passt sich selbst an, so dass z.B. eine weiße LED mehr Spannung erhält als eine rote. Meist haben Spannungswandler noch einen Gleichrichter und einen Siebelko. Hier kann man darauf verzichten, denn die LED ist ihr eigener Gleichrichter. Durch sie fließt also pulsierender Gleichstrom. Er ist im Mittel etwas kleiner als der Batteriestrom, weil die Spannung höher ist. Insgesamt hat die Schaltung einen viel besseren Wirkungsgrad als die normale Lösung ohne Spannungswandler, aber mit Vorwiderstand. Trotzdem kann man den Spannungswandler sehr klein bauen, z.B. direkt auf ein Batteriekästchen.

Die Batteriespannung darf bis unter 0,7 V abfallen, die LED leuchtet trotzdem lustig weiter. Bei 1,5 V wird nur etwa 24 mA aus der Batterie aufgenommen. Je leerer die Batterie wird, desto geringer wird der Strom. Gleichzeitig steigt die Frequenz an. Zwar ist dann die LED nicht mehr so hell. Aber diese Schaltung hilft, auch noch den letzten Rest Saft aus der ältesten Batterie zu saugen.

Vorsicht beim Einbau der Leuchtdiode: Wenn man sie falsch herum polt, treten Sperrspannungen bis etwa 60 V auf und zerstören die Diode. Eine weiße LED fiel der hohen Spannung bereits zum Opfer.