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Wissenswertes über die Taschenlampe
Aufbau
Um eine Hochleistungs - Leuchdioden Taschenlampe mit über 40 Lumen betreiben zu können bedarf es einer Spannung von mindesten 3,2 Volt deshalb wird unsere Taschenlampe entweder im 3er Pack mit Micro Batterien (so ist auch der Akku betrieb sehr gut möglich) oder mit zwei so genannten Photobatterien (CR 123a je Zelle 3 V) in Reihe betrieben. Die Taschenlampe hat im Kopf hinter einer Glasscheibe einen Parabolspiegel in dessen Zentrum eine Leuchtdiode zur optimalen Lichtnutzung sitzt. In älteren LED-Taschenlampen wurden oft statt einer Glühlampe auch mehrere Leuchtdioden verwendet. Der Spiegel entfällt bei diesen Taschenlampen mit 5 mm Leuchtdioden meist, da hier der Spiegel bereits in die Diode integriert ist. Hingegen ist aber seit der Neuerfindung von Hochleistungs LEDs die Möglichkeit wieder gegeben das Licht der Taschenlampe richtig zu bündeln (Fokussieren).
Funktionsweise
Die Batterien im Griff dienen der Leuchtdiode als Stromquelle. Die verbreitete Variante, um die Taschenlampe an- und auszuschalten ist ein im Griff eingelassener Schalter, der in seiner Ausführung wiederum differieren kann. Die LED ist am Kopf der Taschenlampe befestigt, der umgebende Spiegel bündelt das Licht. Der Strahl allerdings ist absichtlich fest Focosiert da bei LED Taschenlampen es nicht möglich oder sagen wir der verstellbare Abstrahlwinkel ist nur gering einstellbar wenn man nicht zu große Lichtverluste haben möchte und deshalb lohnt der Aufwand nicht wegen 2° hin oder her die Taschenlampe teurer und aufwendiger zu bauen.
Die Einsatzmöglichkeiten für Taschenlampen sind äußerst vielfältig. Sie reichen vom Lichtspender während eines Sicherungswechsels bei Stromausfall über Nachtwanderungen und tagelange Campingtouren bis hin zu Tauchgängen in größerer Tiefe. Für die einzelnen Bereiche existieren dabei spezielle Taschenlampen Typen, beispielsweise solche mit größeren Batterien für längere Betriebsdauer oder wasserdichte Taschenlampen zum Tauchen. Bei allen Arten von Rettungskräften, Sicherheitskräften, Feuerwehr und Polizei gehört dieTaschenlampe zur Grundausstattung. Generell konnte man bisher mit einer Taschenlampe allerdings nur relativ kleine Flächen beleuchten, um größere Bereiche auszuleuchten wurden Scheinwerfer benötigt, dies hat sich aber auch etwas verändert da hier für die Taschenlampen unserer Maxima II,III,IV und V- Serien ideal geeignet sind.
Spezielle Taschenlampen
Neben der herkömmlichen Taschenlampe existieren noch Lampen, die außer einer normalen Glühlampe seitlich im Griff noch über eine kleine Leuchtstoffröhre verfügen, mit deren Hilfe einerseits helleres Licht erzeugt und andererseits eine etwas größere Fläche mit gleich bleibender Intensität beleuchtet werden kann. Der Stromverbrauch solcher Taschenlampen ist bis vor kurzem allerdings noch recht hoch gewesen, sodass die Batterien beim Einsatz der Leuchtstoffröhre schnell erschöpft waren. Ein weiteres oft anzutreffendes Extra ist ein orangefarbenes Blinklicht, das vor Allem zur Warnung, beispielsweise bei Autounfällen, gedacht ist. Auch Kompasse werden teilweise eingebaut, deren korrekte Funktion ist allerdings in Anbetracht der Stromleitungen in der Taschenlampe und der resultierenden Magnetfelder fraglich. Bei "Outdoor"-Aktivitäten, z.B. Bergsteigen und Camping finden heute auch Stirnlampen eine immer größere Verbreitung. Diese besitzen der herkömmlichen Taschenlampe gegenüber den Vorteil, dass sie mit einem Gummiband am Kopf getragen werden, beide Hände zum Arbeiten etc. freilassen. Oft sind diese Stirnlampen nur oder zusätzlich mit 5 mm LEDs ausgestattet, um so eine Brenndauer von bis zu 100 Stunden bei ausreichenden Lichtverhältnissen zu gestatten. Durch Hochleistungs- Leuchdioden von Luxeon ist es möglich kompakte LED Stirnlampen und Taschenlampen zu bauen da der Wirkungsgrad etwa 8mal höher ist und somit bei gleicher Betriebsdauer die Leuchdioden Taschenlampe oder Stirnlampe nur noch ein Bruchteil der Größe hat. Es gibt auch Taschenlampen, die ohne Batterien funktionieren. Diese enthalten einen fest eingebauten Akku oder Kondensator der durch Schütteln der Taschenlampe oder mittels Solarzellen durch Sonnenlicht aufgeladen wird und die Taschenlampe so vollkommen unabhängig von äußeren Stromquellen macht. Oftmals reicht die erzeugte Energie allerdings nur für wenige Minuten, obwohl Herstellerangaben mit zwei Stunden Leuchtdauer nach zehn Minuten Schütteln gegenteiliges versprechen. Auch gibt es Taschenlampen, die über einen Dynamo (Generator) verfügen, der durch eine Kurbel angetrieben wird, wodurch die Akkus aufgeladen werden. Derartige Taschenlampen verfügen dann zumeist über 5mm LEDs, die weniger Strom als Glühlampen benötigen. Taschenlampen werden auch von der Polizei und der Feuerwehr verwendet. Diese art von Taschenlampe ist dann aber oft "Ex-geschützt"(explosionsgeschützt), das heißt sie können auch in der Nähe von leicht entzündlichen Quellen o.ä. verwendet werden.
Ausblick
Das Thema Taschenlampen wird aktuell durch die Entwicklung von preiswerten weißen 5 mm LED`s revolutioniert die wesentlichen Änderungen sind der geringe Stromverbrauch und die lange Lebensdauer des Leuchtmittels. Während Glühlampen durchschnittlich einige 100 bis 1000 Stunden hielten, wird bei weißen LED inzwischen eine Lebensdauer von 100 000 Stunden angenommen.
Beispiele
Während vor ca. 2 Jahren erste bezahlbare Taschenlampen mit 3 und 7 weißen 5mm LEDs herauskamen, gibt es heute bereits Taschenlampen mit 30 und 49 weißen LED für < 10 Euro. Einzelne High-Power LEDs mit 3 Watt und mit 5 Watt, werden alternativ in Taschenlampen eingebaut. Während mit einer einzigen Luxeon LED durch einen Parabolspiegel auch gute Punktstrahler aufgebaut werden können, ergeben die Taschenlampen mit vielen LEDs ein sehr breit streuendes Licht (nur für die Nähe geeignet). Die Taschenlampen Gehäuse werden bei uns aus Luftfahrt-Aluminium gebaut und sind durch O-Dichtringe an allen Verbindungen Spritzwassergeschützt.
Wissenswertes über LED’s
Leuchtdioden: Light Emitting Diodes
Bei den Licht emittierenden Dioden (LED) erfolgt die Strahlungserzeugung durch Rekombination von Ladungsträgerpaaren in einem Halbleiter mit entsprechendem Bandabstand. Leuchtdioden gehören zu den Elektrolumineszenzstrahlern. Sie sind Halbleiterdioden, die nach Anlegen der Durchlassspannung aus der Sperrschicht heraus Licht emittieren. Sie basieren auf Halbleiterverbindungen; am häufigsten vertreten sind dabei die III/V-Halbleiter, die aus Elementen der 3. und 5. Gruppe des Periodensystems bestehen, weil sie passende Bandabstände haben und weil ihre Bandstruktur effektiv strahlende Rekombination ermöglicht. Dazu gehören Stoffe wie Galliumphosphid (GaP), Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) oder Indiumgalliumnitrid (InGaN). Der Bandabstand und damit die Wellenlänge des Lichtes sind durch die Wahl der Halbleiterstoffe in Zusammenhang mit dem entsprechenden Dotiermaterial bestimmt. Die LED dienen zur Erzeugung einer (im Vergleich zu Temperaturstrahlern) schmalbandigen Strahlung im nahen UV, im sichtbaren oder im Infrarotbereich. Auch die Laserdiode beruht auf dem LED-Konzept. Lumineszenzdioden sind bis zum MHz-Bereich modulierbar (Optoelektronik) und benötigen nur niedrige Spannung. Im Gegensatz zur Glühwendel sind sie absolut unempfindlich gegen mechanische Stöße, sie haben keinen Hohlkörper, der implodieren kann. Die Größe der Leuchtfläche liegt bei etwa 10-3mm² bis 1mm² (z.B. 0,4mm x 0,4 mm). Praktisch hat man also eine punktförmige Strahlungsquelle verfügbar.
Hochleistungs- LED’s von (Seoul)
Die neue Seoul P7 Hochleistungs LED aus Korea setzt gleich in mehrerer hinsicht neue Marktmaßstäbe, sie ist momentan die hellste LED der Welt. Der Sieger steht fest "Seoul P7"mit bis zu bei 10 Watt bei deutlich höherer Lichtausbäute. Da der Wirkungsgrad deutlich gestiegen ist, ermöglichten sie uns die Entwicklung von deutlich kleineren Taschenlampen mit noch mehr nutzbarem Licht. Es wird nun durch Seoul in der Beleuchtung mit Leuchtdioden ein neues Kapitel aufgeschlagen.
Hochleistungs- LED’s
Für den Einsatz zu Beleuchtungszwecken sind spezielle LED-Bauformen entwickelt worden. Neben einer hohen Effektivität kommt es darauf an, möglichst viel Licht aus einer LED zu bekommen. Durch überdurchschnittlich große LED-Chips, mehrere Chips in einem Gehäuse und dem Betrieb mit höheren Strömen wird ein höherer Lichtstrom je LED erreicht. Um nicht die Lebensdauer der LED zu verschlechtern, muss bei ihnen besonders darauf geachtet werden, dass die entstehende Wärme gut abgeleitet wird und genau dies garantieren wir bei all unsern Taschenlampen. Wir verwenden meist Luxeon Produkte der Firma Lumileds in den Leistungsklassen 1 / 3 / 5 Watt und seit Januar 2007 noch die LEDs - SSC Seoul P4 und seit 2009 die neue hellste LED der Welt - SSC Seoul P7, verbaut in der Taschenlampe COMA.
Um mit Leuchtdioden weißes Licht zu erzeugen, kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz: Der LED-Chip wird mit Fluoreszenzfarbstoff bedeckt. Ähnlich wie bei einer Leuchtstofflampe wird kurzwelliges, energiereiches Licht in langwelliges, energieärmeres Licht umgewandelt. Bei geeigneter Wahl der Komponenten ergibt die Additive Farbmischung weiß. Dabei wird ein Teil des blauen LED-Lichtes durch einen Farbstoff in gelbes Licht umgewandelt und die Mischung ergibt weiß. Bei dem Einsatz von UV-Leuchtdioden wird das weiße Licht ausschließlich durch Anregung von geeigneten Fluoreszenzfarbstoffen (RGB) erzeugt. Solche LEDs haben gute Farbwiedergabeeigenschaften (Farbwiedergabeindex Ra 90), sind teurer und haben eine geringere Lichtausbeute. Weiße LED’s geringerer Qualität haben eine heterogene, von der Abstrahlrichtung abhängige Lichtfarbe. Dieses Phänomen wird durch Unterschiede in den Farbschichtdicken (besonders am Rand) ausgelöst. Luxeon Hochleistungs- LED mit gleichmäßig aufgetragener Leuchtstoffschicht.
Einsatzbereiche
Nachdem die LEDs lange Zeit aufgrund geringer Lichtausbeute und fehlender Verfügbarkeit aller Lichtfarben hauptsächlich als Indikationslampen, in Siebensegment- und Punktmatrixanzeigen eingesetzt wurden, erschließen sich der Leuchtdiode nun weite Einsatzbereiche z.B. auch in der Beleuchtungstechnik.
Nachdem die LEDs lange Zeit aufgrund geringer Lichtausbeute und fehlender Verfügbarkeit aller Lichtfarben hauptsächlich als Indikationslampen, in Siebensegment- und Punktmatrixanzeigen eingesetzt wurden, erschließen sich der Leuchtdiode nun weite Einsatzbereiche z.B. auch in der Beleuchtungstechnik.
Wissenswertes über Akkus & Batterien
Normen der Bezeichnungen:
ANSI = American National Standards Institute
IEC = International Electro technical Commission
JIS = Japanese Industrial Standard
Da es verschiedene Bezeichnungen für Zellen gibt, bringen wir nun Klarheit in dieses Durcheinander von Bezeichnungen.
ANSI = American National Standards Institute
IEC = International Electro technical Commission
JIS = Japanese Industrial Standard
Da es verschiedene Bezeichnungen für Zellen gibt, bringen wir nun Klarheit in dieses Durcheinander von Bezeichnungen.
Erklärung Batterien & Akkus
Sie bestehen aus zwei Elektroden (Anode=Minuspol, Kathode=Pluspol) und einem diese verbindenden Elektrolyten. Weitere Teile wie Separator, Dichtungen, Isolatoren, Stromkollektor und Gehäuse sind zwar nicht an der chemischen Reaktion beteiligt aber ebenso wichtig. Die wesentlichen chemischen Reaktionen sind eine Oxidation der Anode und eine Reduktion der Kathode bei der Entladung, eine Reduktion der negativen Elektrode und eine Oxidation der positiven Elektrode bei der Ladung (falls Ladung möglich). Von den vielen Typen sind je die zwei ersten der folgenden Beschreibung allgemein verbreitet.
Genau genommen ist eine Batterie eine Primärstromquelle. Sie wird betriebsbereit 'geladen' fabriziert und ist als Wegwerfartikel für eine nur einmalige Entladung vorgesehen. Ein Akkumulator, kurz Akku, ist dagegen eine Sekundärstromquelle, die normalerweise entladen fabriziert wird und vor dem Gebrauch zuerst aufgeladen werden muss. Dafür kann ein Akku immer wieder verwendet werden, er kann etwa 1000-mal geladen und entladen werden. Häufig bezeichnet man einen Akku auch als wiederaufladbare Batterie (im englischen Sprachgebrauch ist dies sogar die normale Bezeichnung). Achtung: die teuersten Batterien und Akkus sind nicht immer die besten! Tatsächlich kann man auch die am weitesten verbreitete Primärstromquelle, die Alkalibatterie, wieder aufladen, zwar nur begrenzt und viel weniger oft als Akkus, aber trotzdem für die Umwelt und das Portemonnaie sehr lohnend. Um den Unterschied zum Akku herauszustreichen, spricht man bei Alkalibatterien auch von 'regenerieren' oder 'erneuern'. Der Einsatz von Akkus lohnt sich nur in Geräten die häufig benutzt werden (z.B Walkman) oder einen großen Stromverbrauch haben (z.B Camcorder). Für Geräte die man selten benützt (z.B Autonotlampe) oder die einen kleinen Stromverbrauch haben (z.B. Uhr), sind Alkalibatterien besser.
Zehn Regeln für den Umgang mit Batterien & Akkus
1. Nicht unnötig verwenden.
Es gibt so viele Anwendungen wo man auf Batterien oder Akkus nicht verzichten kann. Deshalb sollte man, wenn möglich, auf ihren Einsatz verzichten: Batteriestrom ist bis zu 1000 mal teurer als Strom aus der Steckdose, deshalb empfiehlt es sich, im Haus netzbetriebene Geräte zu verwenden.
2. Richtig Batterie & Akku Entsorgung.
Als Verbraucher sind Sie gesetzlich verpflichtet, gebrauchte Batterien und Akkus zurückzugeben. Nicht in den Hausmüll werfen! Achtung: Die in vielen Geräten 'versteckt' eingebauten Batterien und Akkus nicht vergessen! Sie können Ihre alten Batterien und Akkus bei den öffentlichen Sammelstellen in Ihrer Gemeinde oder überall dort abgeben, wo Batterien und Akkus der betreffenden Art verkauft werden. Sie können Ihre Batterien auch im Versand unentgeltlich zurückgeben. Falls Sie von der zuletzt genanten Möglichkeit Gebrauch machen wollen, schicken Sie uns bitte Ihre alten Batterien oder Akkus ausreichend frankiert an unsere Adresse. Besonders das Cadmium der NiCd Akkus ist ein sehr gefährliches Umweltgift. Alkalibatterien kommen zwar schon lange ohne Quecksilber- und Cadmium aus, müssen aber trotzdem richtig entsorgt werden. Dabei werden wieder verwendbare Rohstoffe gewonnen.
5. Nicht tiefentladen
Akkuzellen können in den häufig verwendeten Serieschaltungen umgepolt und beschädigt werden. Akku- und Batteriezellen sollten nicht unter eine minimale Spannung (ca. 0.8 bis 1V) entladen werden. Die Auslaufgefahr wird größer, deshalb verbrauchte Batterien immer sofort aus den Geräten entfernen, sobald diese nicht mehr voll funktionieren (nicht erst wenn das Gerät überhaupt nicht mehr läuft!) So können Batterien, die in einem Gerät mit hohem Stromverbrauch (Fotoblitz!) nicht mehr brauchbar sind, in einem Gerät mit kleinem Verbrauch (Radio, Uhr) noch sinnvoll weiter verwendet werden. Tiefentladene Alkalibatterien sind kaum mehr regenerierbar.
Akkuzellen können in den häufig verwendeten Serieschaltungen umgepolt und beschädigt werden. Akku- und Batteriezellen sollten nicht unter eine minimale Spannung (ca. 0.8 bis 1V) entladen werden. Die Auslaufgefahr wird größer, deshalb verbrauchte Batterien immer sofort aus den Geräten entfernen, sobald diese nicht mehr voll funktionieren (nicht erst wenn das Gerät überhaupt nicht mehr läuft!) So können Batterien, die in einem Gerät mit hohem Stromverbrauch (Fotoblitz!) nicht mehr brauchbar sind, in einem Gerät mit kleinem Verbrauch (Radio, Uhr) noch sinnvoll weiter verwendet werden. Tiefentladene Alkalibatterien sind kaum mehr regenerierbar.
6. Akkus richtig laden
Gute Ladegeräte haben zwar ihren Preis, aber nur damit erreichen Akkus die versprochene Lebensdauer. Wenn NiCd und NiMH Akkus (ja, beide!) immer schon wieder aufgeladen werden bevor sie voll entladen sind, werden sie 'faul' und geben die volle Leistung nicht mehr ab ('Memory-Effekt'). Eine regelmäßige volle Entladung (mindestens jedes 10. mal) bringt den alten Schwung wieder zurück. Achtung: voll entladen ist nicht tief entladen! Das Gerät so lange benützen bis sich erste Schwächezeichen bemerkbar machen (Walkman jault, Zahnbürste wird lahm, Taschenlampe leuchtet schwach), dann sofort ausschalten. Achtung: gilt nicht für die neuen Lithium-Ionen Akkus!
7. Verschiedene Zellen nicht mischen
Wenn zum Betrieb eines Gerätes mehrere Zellen notwendig sind ( 2, 3 oder 4, seltener 8), dürfen nur Zellen des gleichen Typs, gleicher Marke und gleicher Vergangenheit verwendet werden. Nur so wird erreicht, dass alle Batterien immer den möglichst gleichen Ladezustand haben. Wenn dies nicht der Fall ist, so kann die schwächste Zelle tiefentladen und sogar umgepolt werden. Dadurch nimmt auch hier die Auslaufgefahr stark zu.
Wenn zum Betrieb eines Gerätes mehrere Zellen notwendig sind ( 2, 3 oder 4, seltener 8), dürfen nur Zellen des gleichen Typs, gleicher Marke und gleicher Vergangenheit verwendet werden. Nur so wird erreicht, dass alle Batterien immer den möglichst gleichen Ladezustand haben. Wenn dies nicht der Fall ist, so kann die schwächste Zelle tiefentladen und sogar umgepolt werden. Dadurch nimmt auch hier die Auslaufgefahr stark zu.
8. Batterien 'austragen'
Neue Batterien zuerst in anspruchsvollen Geräten mit hohem Stromverbrauch einsetzen. Wenn sie darin nicht mehr genügend Leistung bringen, empfiehlt es sich, diese in anspruchslosen Geräten, wie z.B Reiseradio, Wecker, Uhr mit kleinem Stromverbrauch, auszutragen. Nach dem endgültigen 'aus' die Batterien rasch aus dem Gerät entfernen und entsorgen.
Neue Batterien zuerst in anspruchsvollen Geräten mit hohem Stromverbrauch einsetzen. Wenn sie darin nicht mehr genügend Leistung bringen, empfiehlt es sich, diese in anspruchslosen Geräten, wie z.B Reiseradio, Wecker, Uhr mit kleinem Stromverbrauch, auszutragen. Nach dem endgültigen 'aus' die Batterien rasch aus dem Gerät entfernen und entsorgen.
9. Alkalibatterien kann man regenerieren
Alkalibatterien können mehrmals regeneriert (aufgeladen) werden, je nach Marke und Anwendung mehr oder weniger gut (etwa 3- bis 5-mal). Speziell für die Regeneration entwickelte RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) Typen haben sich nicht durchgesetzt, sind unverhältnismäßig teuer und schwierig zu finden. Achtung: normale Alkalibatterien regeneriert man auf eigene Verantwortung! Es besteht erhöhte Auslaufgefahr, eine Explosion ist dagegen nicht möglich.
Alkalibatterien können mehrmals regeneriert (aufgeladen) werden, je nach Marke und Anwendung mehr oder weniger gut (etwa 3- bis 5-mal). Speziell für die Regeneration entwickelte RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) Typen haben sich nicht durchgesetzt, sind unverhältnismäßig teuer und schwierig zu finden. Achtung: normale Alkalibatterien regeneriert man auf eigene Verantwortung! Es besteht erhöhte Auslaufgefahr, eine Explosion ist dagegen nicht möglich.
10. NiCd Akkus meiden
Nickel-Cadmium Akkus sind zwar immer noch sehr preisgünstig zu kaufen, sollten jedoch wegen ihres umweltgefährdenden Inhalts, das Cadmium, nicht mehr für allgemeine Anwendungen eingesetzt werden. Einzig in Elektrowerkzeugen haben sie wegen der maximalen Belastbarkeit noch ihre Berechtigung.
Nickel-Cadmium Akkus sind zwar immer noch sehr preisgünstig zu kaufen, sollten jedoch wegen ihres umweltgefährdenden Inhalts, das Cadmium, nicht mehr für allgemeine Anwendungen eingesetzt werden. Einzig in Elektrowerkzeugen haben sie wegen der maximalen Belastbarkeit noch ihre Berechtigung.
Batterien
Alkali-Mangan (AlMn)
Ist die heute allgemein empfehlenswerte Universalbatterie und wird auch mit 'Alkaline' bezeichnet. Sie ist zwar nahe verwandt mit der Kohle-Zink Batterie, aber in allen Beziehungen (außer dem Preis) wesentlich besser. Entlädt sich fast gleichmäßig. Für Geräte, die keine Mindestspannung benötigen, ist das unproblematisch, bei Verbrauchern mit höher Leistungs- Aufnahme gehen diese Batterien jedoch schnell in die Knie: Viele Geräte sind mit einem Spannungsprüfer ausgestattet, der das Gerät einfach abschaltet, sobald eine bestimmte Spannung unterschritten wird. Die restliche Kapazität der Batterien oder Akkus können Sie danach für Ihren Wecker die Fernbedienung nutzen. RAM = aufladbare Alkaline.
Ist die heute allgemein empfehlenswerte Universalbatterie und wird auch mit 'Alkaline' bezeichnet. Sie ist zwar nahe verwandt mit der Kohle-Zink Batterie, aber in allen Beziehungen (außer dem Preis) wesentlich besser. Entlädt sich fast gleichmäßig. Für Geräte, die keine Mindestspannung benötigen, ist das unproblematisch, bei Verbrauchern mit höher Leistungs- Aufnahme gehen diese Batterien jedoch schnell in die Knie: Viele Geräte sind mit einem Spannungsprüfer ausgestattet, der das Gerät einfach abschaltet, sobald eine bestimmte Spannung unterschritten wird. Die restliche Kapazität der Batterien oder Akkus können Sie danach für Ihren Wecker die Fernbedienung nutzen. RAM = aufladbare Alkaline.
Lithium:
bei sehr kleinen Strömen. Höhere Zellenspannung im Bereich von 3V. Seit wenigen Jahren bietet ein einziger Hersteller (Energizer) eine Lithiumbatterie in der Standardgröße AA mit 1.5V Spannung an. Dies ist eine fast ideale Batterie (leicht, lange Lebensdauer und Lagerfähigkeit, hoch belastbar) aber teuer (etwa das Doppelte einer Alkali – Markenbatterie), kaum bekannt und wenig verbreitet. Achtung: Lithiumbatterien keinesfalls öffnen oder aufladen!
bei sehr kleinen Strömen. Höhere Zellenspannung im Bereich von 3V. Seit wenigen Jahren bietet ein einziger Hersteller (Energizer) eine Lithiumbatterie in der Standardgröße AA mit 1.5V Spannung an. Dies ist eine fast ideale Batterie (leicht, lange Lebensdauer und Lagerfähigkeit, hoch belastbar) aber teuer (etwa das Doppelte einer Alkali – Markenbatterie), kaum bekannt und wenig verbreitet. Achtung: Lithiumbatterien keinesfalls öffnen oder aufladen!
Zink-Luft:
Wird vorwiegend in Hörgeräten anstatt quecksilberhaltiger Knopfzellen eingesetzt, weist zurzeit die größte Energiedichte auf. Leider haben sie eine hohe Selbstentladung. Zink-Luft-Batterien werden durch abziehen einer Klebefolie an der Lufteintrittsöffnung aktiviert und müssen dann innerhalb von etwa vier Wochen aufgebraucht werden. Einige tragen sogar den Umweltengel.
Die älteste Batterietechnologie, 1866 vom Telegraphieingenieur Georges Lionel Leclanche erfunden (wird deshalb auch als 'Leclanche - Element' bezeichnet). Es ist die billigste Batterie mit der leider geringsten Leistungsfähigkeit. Sie sollte nur noch verwendet werden wenn wirklich der Kaufpreis alles entscheidet.
Wird vorwiegend in Hörgeräten anstatt quecksilberhaltiger Knopfzellen eingesetzt, weist zurzeit die größte Energiedichte auf. Leider haben sie eine hohe Selbstentladung. Zink-Luft-Batterien werden durch abziehen einer Klebefolie an der Lufteintrittsöffnung aktiviert und müssen dann innerhalb von etwa vier Wochen aufgebraucht werden. Einige tragen sogar den Umweltengel.
Die älteste Batterietechnologie, 1866 vom Telegraphieingenieur Georges Lionel Leclanche erfunden (wird deshalb auch als 'Leclanche - Element' bezeichnet). Es ist die billigste Batterie mit der leider geringsten Leistungsfähigkeit. Sie sollte nur noch verwendet werden wenn wirklich der Kaufpreis alles entscheidet.
Zink-Carbon (ZnC)
Seit dem es Alkaline gibt, gehört diese Variante eigentlich verboten! Sie ist egal für welche Anwendung immer die schlechtere Wahl! Sie wird bestimmt 10x eher Auslaufen! Sie ist wesentlich weniger lagerfähig! Sie hat wesentlich weniger Kapazität! Daher ist sie ökonomisch und ökologischer Schwachsinn!
Nickel-Zink (NiZn)Lithium-EisenSulfid (LiFeS2) (FR3, FR6/L91)
Nickel-Metallhydrid (NiMH)-Akkus
Konstantstrom Ladung
Im Gegensatz zu anderen Lithiumtypen hat sie nur 1,5V Nennspannung und kann so als direkter Ersatz für normale Zellen mit 1,5V verwendet werden. Sie hat eine sehr flache Entladekurve, die bei niedriger Belastung über 50% der Entladezeit über 1,4V bleibt, dann langsam bis 1,2V absinkt, um zum Schluss fast schlagartig abzufallen. Bei hoher Belastung fällt die Kurve schneller unter 1,4V, bleibt aber dennoch sehr lange über 1,2V. Wichtig ist das besonders für Digitalkameras. Kameras mit vier AA Zellen schalten meist bei 4,0V, also 1,0V je Zelle ab. Kameras mit nur zwei AA Zellen schalten oft schon bei 2,2V also 1,1V je Zelle ab. Deswegen ist sie auch für Digitalkameras und Blitzgeräte viel besser geeignet als Alkaline. Mit ihrer Lagerfähigkeit von zehn Jahren, wie andere Lithiumtypen auch, ist sie also durchaus als Notreserve oder in sehr selten benötigten, aber wichtigen Geräten die optimale Lösung. Gefunden haben wir sie lange Zeit nur als "e2 Energizer Lithium" und bei wenigen Versendern. Mittlerweile gibt es sie auch in manchen Geschäften bzw. Märkten - noch immer aber nur von Energizer.
Als Ersatz für Batterien werden Akkus in allen gängigen Größen angeboten. Ihr Einsatz ergibt überall dort Sinn, wo Batterien mindestens monatlich ersetzt werden müssen. Sicher keinen Vorteil bringen Akkus dagegen überall dort, wo Batterien höchstens einmal im Jahr ersetzt werden müssen. Dazwischen bestimmen weitere Kriterien, ob der Einsatz sinnvoll ist oder nicht. Die dominante Technologie für Standardakkus ist NiMH (Nickel-Metallhydrid). Diese hat die NiCd (Nickel-Cadmium) Technologie fast vollständig abgelöst. NiMH bringt eine den höheren Preis längst kompensierende, etwa doppelt so große Kapazität und ist kein Umweltproblem. Cadmium ist dagegen ein sehr gefährliches Umweltgift, wegen der Nachlässigkeit von den Anwendern gelangt noch immer eine nicht zu vernachlässigende Menge in die Umwelt. In Spezialakkus von Hightech Geräten (Handy, Notebook, Digicam u.s.w) ist die NiMH-Technologie langsam am aussterben. Dort wird fast nur noch die Lithium-Ionen Technologie eingesetzt. Diese bringt eine nochmals bedeutende Leistungssteigerung, ist jedoch in der Anwendung empfindlich auf falsche Behandlung, weshalb ein Einsatz in Standardakkus nicht in Frage kommt. Standardakkus in NiMH-Technologie werden von allen Batterieherstellern angeboten. Alle Akku-Typen funktionieren nach demselben Prinzip: Sie bestehen aus zwei Elektroden, die über eine Elektrolytlösung miteinander verbunden sind. Die Bezeichnung des Akkus richtet sich nach seinen Elektroden. So besteht beispielsweise ein NiCd-Akku aus Nickel- und Cadmium-Elektroden, als Elektrolyt dient Kalilauge.
Als Ersatz für Batterien werden Akkus in allen gängigen Größen angeboten. Ihr Einsatz ergibt überall dort Sinn, wo Batterien mindestens monatlich ersetzt werden müssen. Sicher keinen Vorteil bringen Akkus dagegen überall dort, wo Batterien höchstens einmal im Jahr ersetzt werden müssen. Dazwischen bestimmen weitere Kriterien, ob der Einsatz sinnvoll ist oder nicht. Die dominante Technologie für Standardakkus ist NiMH (Nickel-Metallhydrid). Diese hat die NiCd (Nickel-Cadmium) Technologie fast vollständig abgelöst. NiMH bringt eine den höheren Preis längst kompensierende, etwa doppelt so große Kapazität und ist kein Umweltproblem. Cadmium ist dagegen ein sehr gefährliches Umweltgift, wegen der Nachlässigkeit von den Anwendern gelangt noch immer eine nicht zu vernachlässigende Menge in die Umwelt. In Spezialakkus von Hightech Geräten (Handy, Notebook, Digicam u.s.w) ist die NiMH-Technologie langsam am aussterben. Dort wird fast nur noch die Lithium-Ionen Technologie eingesetzt. Diese bringt eine nochmals bedeutende Leistungssteigerung, ist jedoch in der Anwendung empfindlich auf falsche Behandlung, weshalb ein Einsatz in Standardakkus nicht in Frage kommt. Standardakkus in NiMH-Technologie werden von allen Batterieherstellern angeboten. Alle Akku-Typen funktionieren nach demselben Prinzip: Sie bestehen aus zwei Elektroden, die über eine Elektrolytlösung miteinander verbunden sind. Die Bezeichnung des Akkus richtet sich nach seinen Elektroden. So besteht beispielsweise ein NiCd-Akku aus Nickel- und Cadmium-Elektroden, als Elektrolyt dient Kalilauge.
Nickel-Cadmium (NiCd)-Akkus
Preiswert, liefern hohe und konstante Energiemengen und lassen sich sehr oft aufladen. Da aber die Kapazität selbst von Hochleistungs- NiCd-Akkus bei der Micro (AAA) Zelle auf zirka 350 mA/h begrenzt ist, halten sie nicht lange durch. Ein weiterer Nachteil ist der so genannte "Memory-Effekt". Er tritt auf, wenn ein NiCd-Akku an die Ladestation gehängt wird, noch bevor seine Kapazität voll ausgeschöpft wurde. Der Akku merkt sich eine zweite Endladestufe und verwendet im Folgenden lediglich den neu geladenen Teil. Das schaukelt sich nach und nach hoch, bis die Kapazität ganz verloren ist. Jedoch kann dies minimiert werden durch einen Lader mit Delta V Erkennung und Endlade Funktion. Zu beachten ist außerdem die hohe Selbstentladung, die bei zirka 20 Prozent der gespeicherten Energiemenge pro Monat liegt. Der Einsatz ist nur sinnvoll, wenn die hohe Lebensdauer tatsächlich ausgenützt und die richtige Entsorgung strengstens eingehalten wird wegen des hochproblematischen Cadmiums (ein Umweltgift erster Ordnung).
Nickel-Metallhydrid (NiMH)-Akkus
sind die wirtschaftlichsten, denn diese liefern hohe und konstante Ströme über einen möglichst langen Zeitraum. NiMH-Akkus lösen wohl ihre älteren NiCd- Schwestern ab. Sie können nicht nur mit einer höheren Kapazität bei der Micro (AAA) Zelle bis 900 mA/h aufwarten, sondern sind auch in ökologischer Hinsicht zu empfehlen, da Umwelt belastendes Cadmium durch ein Metallhydrid ersetzt wird. Sie unterliegen keinem Memory-Effekt, trotzdem haben auch NiMH-Akkus Nachteile: Ihre Leistung sinkt bei niedrigen Temperaturen merklich - dies trifft aber bei unseren Taschenlampen im Betrieb nicht zu, da diese sich etwas erwärmen. Die Selbstentladung beträgt zirka 30 Prozent im Monat (teilweise recycelbar).
Lithium-Ionen (Li-Ion)-Akkus
sind die teuersten und gefährlichsten aber dafür hat dieser eine Selbstentladung von lediglich 1 Prozent. Die jüngste Akku-Generation der Li-Ion-Akkus hat in Punkto Dauer-Power den ersten Platz eingenommen. Ihre hohe Energiedichte ermöglicht eine sehr leichte und kompakte Bauform. Insofern sind die Li-Ion-Zellen ideal für die immer kleiner werdenden Geräte und sind sehr leicht. Zwei weitere Pluspunkte: Mit Li-Ion Akkus gibt es keinen Memory- Effekt und sie entladen sich kaum bei niedrigen Temperaturen. Die Kehrseite der leistungsstarken Zellen ist, dass Lithium ein hoch reaktives, leicht entzündliches Material ist. Deshalb sind besondere Sicherheitsmaßen wie ein Ventil zum Druckabbau und eine spezielle Ladeelektronik notwendig, das macht Li-Ion-Akkus vergleichsweise teuer. Hinzu kommt, dass es kaum Standardformen gibt, Li-Ion-Akkus sind oft herstellerspezifisch. Ihre Lebensdauer ist ab der Herstellung auf 3 bis maximal 5 Jahre begrenzt auch wenn diese nicht benutzt wird. Die Lebensdauer verkürzt sich drastisch wenn die Zelle Ständig am Netz geladen wird (unnötige Erhaltungsladung).Höhere Zellenspannung um 3 bis 4V. Achtung: nichts zum Basteln, und keinesfalls selber Löten! Explosionsgefahr sehr hoch! Keine Experimente! Lithium-Polymer Akkus
Wie Li-Ion aber ohne flüssigen Elektrolyten, deshalb flexible Bauformen ohne starres Gehäuse (flach) möglich. Wird rasch zunehmend in kleinen Hightech-Geräten (Handy) eingesetzt. Achtung: nichts zum Basteln, und keinesfalls selber Löten Explosionsgefahr sehr hoch! Keine Experimente! Blei-Säure Akku In jedem Auto vorhanden, äußerst robust aber für Anwendung in Geräten unhandlich.
Wissenswertes über Ladegeräte & Ladung
Bei allen Akkus ist weder die Stromentnahme (entladen) noch die Stromaufnahme (laden) für die Lebensdauer bestimmend. Viel wichtiger ist, im richtigen Moment mit der Entladung und Ladung aufzuhören. Da zurzeit für allgemeine Anwendungen fast nur NiCd und NiMH Akkus verbreitet sind, beschränken sich die folgenden Ausführungen auf diese beiden Typen. Bei der Entladung sollte eine minimale Spannung nicht unterschritten werden (ca. 0.8 bis 1V), es sollte keine Tiefentladung stattfinden. Dies kann relativ einfach eingehalten werden: Hightech-Geräte (wie CD-Player, Computer, Camcorder) schalten sich automatisch aus, einfache funktionieren nicht mehr richtig (Walkman, Radio, Taschenlampe) sodass sie der Anwender ausschaltet (es wäre völlig falsch, sie einfach bis zum 'Gehtnichtmehr' weiter laufen zu lassen). Bei der Ladung sollten die Zellen nicht überladen werden, die Ladung muss bei erreichter Volladung beendet werden. Dies ist leider bei NiCd und NiMH Akkus nicht trivial. Es ist nicht möglich von außen den Ladezustand exakt genug (10% genau wäre schon sehr gut, aber noch nicht genug) zu bestimmen (gilt auch für Batterien). Es kann nur während der Ladung detektiert werden, wann Volladung erreicht ist. In Hightech Geräten wird zunehmend der Ladezustand laufend durch Messung und Integration des Akkustromes berechnet (Stichwort 'Gas Gauge' und 'Smart-Battery') und die Ladung danach beendet.
Konstantstrom Ladung
Die einfachste und noch häufig angewendete Methode ist, den konstanten Ladestrom so klein zu wählen, dass die Zellen damit gar nicht schädlich überladen werden können. Alle Akkuzellen werden chemisch so ausgelegt, dass sie einen genügend kleinen Ladestrom ohne Schaden sehr lange ertragen. Eine Detektion der Volladung entfällt, das Ladegerät wird extrem einfach (Beispiel 5 € bis 10 € Lader), die Zeit zur Volladung einer leeren Zelle liegt bei 12 bis 24 Stunden.
Zeitgesteuerte Ladung
Während einer durch einen Timer (Zeitzähler) bestimmten festen Zeit wird mit konstantem Strom geladen. Strom und Zeit (effektiv das Produkt beider) werden so festgelegt, dass ein voll entladener Akku gerade wieder voll geladen wird. Diese Methode ist sehr gut (geradezu ideal), falls der Akku tatsächlich voll entladen ist und tatsächlich die der Berechnung zu Grunde liegende Kapazität aufweist. Die erste Bedingung verlangt leider eine (zu) große Disziplin vom Anwender, die zweite führt dazu, dass ein einmal geschädigter Akku (er hat Kapazität verloren, z.B. durch Überladung), immer mehr beschädigt wird.
Temperaturgesteuerte Ladung
Bei Überladung beginnt sich jeder Akku zu erwärmen (je höher der Ladestrom, desto stärker). Bei der temperaturgesteuerten Ladung beendet dieser Temperaturanstieg die Ladung. Nachteilig ist, dass zwangsweise bei jeder Ladung eine der Lebensdauer abträgliche Erwärmung stattfindet.
Spannungsgesteuerte Ladung
Die Akkuspannung beginnt vor der Volladung stärker anzusteigen, erreicht etwa bei Volladung ein Maximum und sinkt danach wieder leicht ab. Dieser typische Verlauf kann detektiert und die Ladung danach beendet werden. Der notwendige Aufwand ist bedeutend größer als bei allen anderen vorausgegangenen Methoden, das Resultat jedoch sehr gut. Am häufigsten wird nur der leichte Rückgang der Spannung detektiert, man bezeichnet dies als 'minus delta U' Methode (-dU).
Kombiniert gesteuerte Ladung
Alle genannten Lademethoden können miteinander kombiniert werden. Dadurch wird eine maximale Sicherheit gegenüber einer unzulässigen Überladung erreicht. Dies ist umso wichtiger je rascher die Ladung erfolgt (Schnelladung in wenigen Stunden, Ultra-Schnelladung in weniger als einer Stunde). Sehr gute und professionelle Ladegeräte verwenden immer eine kombiniert gesteuerte Ladung. Die folgenden beiden Zusatzfunktionen können mit allen Lademethoden kombiniert werden.
Die Akkuspannung beginnt vor der Volladung stärker anzusteigen, erreicht etwa bei Volladung ein Maximum und sinkt danach wieder leicht ab. Dieser typische Verlauf kann detektiert und die Ladung danach beendet werden. Der notwendige Aufwand ist bedeutend größer als bei allen anderen vorausgegangenen Methoden, das Resultat jedoch sehr gut. Am häufigsten wird nur der leichte Rückgang der Spannung detektiert, man bezeichnet dies als 'minus delta U' Methode (-dU).
Kombiniert gesteuerte Ladung
Alle genannten Lademethoden können miteinander kombiniert werden. Dadurch wird eine maximale Sicherheit gegenüber einer unzulässigen Überladung erreicht. Dies ist umso wichtiger je rascher die Ladung erfolgt (Schnelladung in wenigen Stunden, Ultra-Schnelladung in weniger als einer Stunde). Sehr gute und professionelle Ladegeräte verwenden immer eine kombiniert gesteuerte Ladung. Die folgenden beiden Zusatzfunktionen können mit allen Lademethoden kombiniert werden.
