{"id":1022,"date":"2025-12-03T09:08:43","date_gmt":"2025-12-03T08:08:43","guid":{"rendered":"https:\/\/elv001.staging.360vier.net\/?p=1022"},"modified":"2026-04-15T16:45:32","modified_gmt":"2026-04-15T14:45:32","slug":"spannungswandler-joaule-thief-diy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/spannungswandler-joaule-thief-diy\/","title":{"rendered":"Projekte f\u00fcr Elektronikeinsteiger (Teil\u00a014): Spannungswandler-Praxis"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"has-gray-light-color has-text-color has-link-color has-h-5-font-size wp-elements-181d8631bac18c23e475fb7e0cac9493\"><strong>Projekte f\u00fcr Elektronikeinsteiger \u2013 Teil&nbsp; 14<\/strong><\/p>\n\n\n\n<h1 class=\"wp-block-heading\">Spannungswandler-Praxis<\/h1>\n\n\n\n<p><strong>Spannungswandler sind \u00fcberall im Einsatz \u2013 in Netzteilen, Solaranlagen, Elektroautos oder Laptops. In diesem Artikel werden die Grundlagen, warum Spannungswandlung wichtig ist und welche Methoden es gibt, einfach und verst\u00e4ndlich erkl\u00e4rt. Anhand eines praktischen Beispiels wird gezeigt, wie man mithilfe eines Spannungswandlers selbst aus fast leeren Batterien noch das letzte bisschen Energie herausholen kann.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Grundlagen der elektronischen Spannungswandlung<\/h2>\n\n\n\n<p>Viele Ger\u00e4te ben\u00f6tigen eine bestimmte Betriebsspannung (z. B. 3,3 V\/5 V\/12 V), w\u00e4hrend die verf\u00fcgbaren Quellen (z. B. Batterie, Netzspannung, Solarpanel) oft eine andere Spannung liefern. Spannungswandler passen die Spannung an, indem sie:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>die Spannung herunterregeln (Step-Down\/Buck-Wandler)<\/strong>&nbsp;\u2013 z. B. von 12 V auf 5 V f\u00fcr USB-Ger\u00e4te;<\/li>\n\n\n\n<li><strong>die Spannung hochsetzen (Step-Up\/Boost-Wandler)<\/strong>&nbsp;\u2013 z. B. aus 1,5 V einer AA-Batterie 3,3 V f\u00fcr eine LED erzeugen;<\/li>\n\n\n\n<li><strong>umkehren (Inverter)<\/strong>&nbsp;\u2013 z. B. aus Gleichspannung (DC) Wechselspannung (AC)<br>oder aus einer positiven Spannung eine negative machen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Es k\u00f6nnte der Eindruck entstehen, dass die Erzeugung einer h\u00f6heren Spannung aus einer niedrigen ohne Verletzung physikalischer Gesetze unm\u00f6glich sei. Doch tats\u00e4chlich ist genau das machbar \u2013 und zwar dank einer cleveren Nutzung von Induktivit\u00e4ten und dem Prinzip der Energieerhaltung. Es wird also keineswegs gegen physikalische Grundprinzipien versto\u00dfen, sondern vielmehr eine geschickte Energieumwandlung vorgenommen.<br><br>Die Gesamtleistung bleibt dagegen bei einer Spannungstransformation tats\u00e4chlich stets erhalten. Wird beispielsweise aus 5 V Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von 12 V erzeugt, muss zwangsl\u00e4ufig die verf\u00fcgbare Stromst\u00e4rke reduziert werden. Die umgesetzte Leistung bleibt wegen der Energieerhaltung bis auf unvermeidbare Verlustleistungen nahezu konstant.<br><br>In vielen Spannungswandlern wird die Induktivit\u00e4t einer Spule als grundlegendes Bauelement verwendet. Durch Schlie\u00dfen eines elektronischen Schalters wird Strom durch die Spule geleitet. Dabei wird Energie im entstehenden Magnetfeld gespeichert. Beim \u00d6ffnen des Schalters (S) kollabiert das Magnetfeld. Durch den Effekt der Selbstinduktion wird eine Spannung generiert, deren H\u00f6he die urspr\u00fcnglich verwendete Eingangsspannung deutlich \u00fcbersteigen kann. Die hohe Induktionsspannung l\u00e4dt \u00fcber eine Diode (D) einen Kondensator (C). Aus diesem kann die nun h\u00f6here Spannung entnommen werden<mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\"> (Bild 1)<\/mark>.<br><br>Die maximal m\u00f6gliche Spannungsh\u00f6he unterliegt jedoch einigen Beschr\u00e4nkungen:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Die maximal speicherbare Energie der Spule ist begrenzt.<\/li>\n\n\n\n<li>Ohmsche Verluste in den Bauteilen setzen der Effizienz Grenzen.<\/li>\n\n\n\n<li>Auch die gew\u00e4hlte Schaltfrequenz bestimmt die erreichbare Spannung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1315\" height=\"657\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild01_pro-elek_prinzip.jpg\" alt=\"Bild 1: Prinzip der elektronischen Spannungswandlung\" class=\"wp-image-1036\" style=\"width:598px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild01_pro-elek_prinzip.jpg 1315w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild01_pro-elek_prinzip-300x150.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild01_pro-elek_prinzip-768x384.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1315px) 100vw, 1315px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 1: Prinzip der elektronischen Spannungswandlung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Vorversuch: Spannungen f\u00fcr LEDs<\/h2>\n\n\n\n<p>LEDs setzen elektrische Energie direkt in Licht um. Dabei spielen deren Betriebsspannungen eine wichtige Rolle. LEDs leuchten, wenn Strom in Durchlassrichtung durch sie flie\u00dft. Daf\u00fcr ben\u00f6tigen sie eine bestimmte Mindestspannung, die als Schwellenspannung oder Flussspannung bezeichnet wird. Die notwendige Spannung h\u00e4ngt direkt mit der Farbe bzw. Wellenl\u00e4nge des emittierten Lichts zusammen:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Rote LEDs ben\u00f6tigen typischerweise etwa 1,8\u20132,1 V,<\/li>\n\n\n\n<li>gelbe und gr\u00fcne LEDs etwa 2,0\u20132,2 V,<\/li>\n\n\n\n<li>blaue und wei\u00dfe LEDs erfordern mit etwa 3,0\u20133,6 V deutlich h\u00f6here Spannungen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Je kurzwelliger das Licht (von rot nach blau), desto h\u00f6her die ben\u00f6tigte Spannung.<br><br>Die Entwicklung blauer LEDs war ein entscheidender Durchbruch in der Beleuchtungstechnologie. Im Jahr 2014 erhielten die japanischen Wissenschaftler Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura den Nobelpreis f\u00fcr Physik f\u00fcr diese Errungenschaft. W\u00e4hrend rote und gr\u00fcne LEDs bereits seit den 1960er-Jahren existierten, erforderten blaue LEDs neuartige Halbleitermaterialien wie Galliumnitrid.<br><br>Erst mit blauen LEDs konnten wei\u00dfe LED-Leuchten durch Kombination der Grundfarben oder durch Phosphor-Beschichtung hergestellt werden, was energieeffiziente LED-Beleuchtung f\u00fcr den Massenmarkt erm\u00f6glichte und die Beleuchtungsindustrie weltweit revolutionierte. Die h\u00f6here Betriebsspannung blauer LEDs (\u00fcber 3 V) ist ein direktes Resultat der physikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien, die notwendig sind, um kurzwelliges blaues Licht zu erzeugen.<br><br>Dass wei\u00dfe LEDs eine Mindestspannung von 3,0\u20133,6 V ben\u00f6tigen, kann man leicht mit Batterien oder Akkus nachweisen. Mit einer Batterie oder zwei in Serie geschalteten Batterien kann man rote oder gelbe LEDs bereits zum Leuchten bringen. F\u00fcr blaue oder wei\u00dfe LEDs sind dagegen mindesten drei Zellen erforderlich (s. Bild 2 und 3). In <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 2<\/mark> wird deutlich, dass erst ab der Durchlassspannung ein nennenswerter Strom durch die LED flie\u00dft. In <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 3<\/mark> sind die verschiedenen Durchlassspannungen (auch Mindest- oder Schwellspannungen) anschaulich zusammengefasst.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns are-vertically-aligned-bottom is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-vertically-aligned-bottom is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"810\" height=\"642\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild02_pro-elek_mindestspannung.jpg\" alt=\"Bild 2: Mindestspannungen von LEDs\" class=\"wp-image-1037\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild02_pro-elek_mindestspannung.jpg 810w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild02_pro-elek_mindestspannung-300x238.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild02_pro-elek_mindestspannung-768x609.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 810px) 100vw, 810px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 2: Mindestspannungen von LEDs<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-vertically-aligned-bottom is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1200\" height=\"1413\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild03_pro-elek_tabelle.jpg\" alt=\"Bild 3: Vorw\u00e4rtsspannungen von LEDs\" class=\"wp-image-1038\" style=\"width:354px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild03_pro-elek_tabelle.jpg 1200w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild03_pro-elek_tabelle-255x300.jpg 255w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild03_pro-elek_tabelle-768x904.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 3: Vorw\u00e4rtsspannungen von LEDs<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Spannungswandler in der Praxis<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<p>Mithilfe eines elektronischen Spannungswandlers ist es jedoch m\u00f6glich, bereits mit einer einzigen Batteriezelle eine wei\u00dfe LED zu betreiben. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 4<\/mark> zeigt die entsprechende Schaltung, <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 5<\/mark> den Aufbau des Spannungswandlers auf einem Breadboard.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered wp-duotone-unset-1\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"458\" height=\"292\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild04_pro-elek_schaltbild.jpg\" alt=\"Bild 4: Spannungswandler f\u00fcr den Betrieb einer wei\u00dfen LED\" class=\"wp-image-1039\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild04_pro-elek_schaltbild.jpg 458w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild04_pro-elek_schaltbild-300x191.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 458px) 100vw, 458px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 4: Spannungswandler f\u00fcr den Betrieb einer wei\u00dfen LED<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1200\" height=\"940\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild05_pro-elek_breadboard.jpg\" alt=\"Bild 5: Aufbau des Spannungswandlers auf einem Breadboard\" class=\"wp-image-1040\" style=\"object-fit:cover\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild05_pro-elek_breadboard.jpg 1200w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild05_pro-elek_breadboard-300x235.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild05_pro-elek_breadboard-768x602.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 5: Aufbau des Spannungswandlers auf einem Breadboard<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Die beiden Transistoren bilden zusammen mit dem Kondensator C, der Spule L und den Widerst\u00e4nden einen Multivibrator. Das Prinzip dieser Schaltung wurde bereits <a href=\"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/projekte-elektronikeinsteiger-feuerwehrsirene-morsetrainer\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">im ersten Beitrag zu dieser Serie (Feuerwehrsirene und Morse\u00fcbungsger\u00e4t)<\/a> erl\u00e4utert. Bei Bedarf k\u00f6nnen die Grundlagen dazu also dort nachgelesen werden. Die Transistoren schalten den Strom durch die Spule ein und aus. Gem\u00e4\u00df dem <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Elektromagnetische_Induktion\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Induktionsgesetz<\/a> versucht das zusammenbrechende Magnetfeld der Spule, den Stromfluss aufrechtzuerhalten. Dabei entsteht eine induzierte Spannung, die sich zur Batteriespannung addiert.<br><br>Die Gesamtspannung kann unter idealen Bedingungen bis zu \u00fcber 40 V erreichen!\u00a0 Allerdings ist die in der Spule gespeicherte Energie relativ gering. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 6<\/mark> zeigt den Spannungsverlauf der Schaltung im Leerlauf, also ohne eingebaute LED.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1037\" height=\"598\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild06_pro-elek_spannungsverlauf.jpg\" alt=\"Bild 6: Spannungsverlauf an der Spule\" class=\"wp-image-1041\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild06_pro-elek_spannungsverlauf.jpg 1037w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild06_pro-elek_spannungsverlauf-300x173.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild06_pro-elek_spannungsverlauf-768x443.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1037px) 100vw, 1037px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 6: Spannungsverlauf an der Spule<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Man erkennt, dass die Spannung hier bis auf \u00fcber 40 V ansteigt. Nach dem Einsetzen der LED wird die Spannung durch die LED selbst auf deren farbspezifische LED-Spannung begrenzt. Es ist darum egal, welche Farbe die LED hat \u2013 sie leuchtet in jedem Fall hell auf. Die Wahl der Spule ist ebenfalls unkritisch. Tests haben ergeben, dass alle Werte \u00fcber 300 \u00b5H gut funktionieren.<br>Mit dem Festinduktivit\u00e4tsmodul aus einem PAD-Set mit einer Induktivit\u00e4t von 1 mH (= 1000 \u00b5H) arbeitet die Schaltung auf jeden Fall einwandfrei. Aber auch mit einem Ferritstab aus einem alten MW-Radio und 100 bis 300 Windungen Kupferlackdraht kann man beispielsweise gute Ergebnisse erzielen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Alte Batterien nutzen<\/h2>\n\n\n\n<p>In handels\u00fcblichen Elektroger\u00e4ten werden Batterien von ca. 1,5 V um 0,5 V bis auf etwa 1 V entladen.&nbsp;Dann gelten sie als verbraucht und m\u00fcssen ersetzt werden. Allerdings ist dann immer noch vergleichsweise viel Energie in der vermeintlich &#8222;leeren&#8220; Batterie. Die Schaltung nach <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 4<\/mark> kann eine Batterie dagegen bis auf etwa 0,6 V entladen. Das bedeutet, dass zus\u00e4tzliche 20 bis 25 Prozent der gesamten Batterieenergie durch diese Schaltung nutzbar gemacht werden. Ohne die Schaltung w\u00e4re diese Restenergie verschwendet und w\u00fcrde Geldbeutel und Umwelt unn\u00f6tig belasten.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<p>Die Kurve in <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 7<\/mark> zeigt&nbsp;die Entladung einer AA-Alkaline-Zelle mit etwa 100 mW. Die&nbsp;Fl\u00e4che unter der Kurve entspricht der Energie in der Batterie. Die Schaltung macht also bis zu 300 mAh zwischen 1 V und 0,6 V zus\u00e4tzlich nutzbar.&nbsp;<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"638\" height=\"387\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild07_pro-elek_endladekurve.jpg\" alt=\"Bild 7: Entladekurve einer 1,5-V-AA-Batterie\" class=\"wp-image-1042\" style=\"object-fit:cover\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild07_pro-elek_endladekurve.jpg 638w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild07_pro-elek_endladekurve-300x182.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 638px) 100vw, 638px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 7: Entladekurve einer 1,5-V-AA-Batterie<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Hohe Spannungen nutzen<\/h2>\n\n\n\n<p>Dass die Schaltung tats\u00e4chlich sehr hohe Spannungen liefert, kann auch ohne Oszilloskop nachgewiesen werden. Aufgrund der hohen Spannung k\u00f6nnen n\u00e4mlich sogar mehrere wei\u00dfe LEDs in Reihe betrieben werden. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 8<\/mark> zeigt beispielsweise den Betrieb von 3 seriell geschalteten LEDs.<br><br>Dies beweist, dass die Schaltung mindestens 3 x 3,2 = 9,6 V liefert. Allerdings wird das Licht der LEDs mit zunehmender Anzahl dunkler, da die Schaltung mit wachsender Ausgangsspannung immer ineffektiver arbeitet.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1200\" height=\"959\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild08_pro-elek_3LEDs.jpg\" alt=\"Bild 8: Auch mehrere LEDs lassen ich mit dem Spannungswandler seriell betreiben.\" class=\"wp-image-1043\" style=\"object-fit:cover\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild08_pro-elek_3LEDs.jpg 1200w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild08_pro-elek_3LEDs-300x240.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild08_pro-elek_3LEDs-768x614.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 8: Auch mehrere LEDs lassen ich mit dem Spannungswandler seriell betreiben.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">\u00d6kologisch-\u00f6konomische Taschenlampe<\/h2>\n\n\n\n<p>Als praktische Anwendung der Schaltung kann eine \u00f6kologisch-\u00f6konomische Taschenlampe aufgebaut werden. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 9<\/mark> zeigt eine m\u00f6gliche Version in einem praktischen Geh\u00e4use. Solche oder \u00e4hnliche Lampen werden auch als <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Joule_thief\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">&#8222;Joule Thief&#8220;<\/a> bezeichnet. Der Name ist ein Wortspiel und setzt sich wie folgt zusammen:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>&#8222;Joule&#8220;<\/strong> ist die physikalische Einheit f\u00fcr Energie<\/li>\n\n\n\n<li><strong>&#8222;Thief&#8220;<\/strong> bedeutet auf Englisch <strong>&#8222;Dieb<\/strong>&#8222;<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Ein Joule Thief &#8222;stiehlt&#8220; also auch noch die letzte Energie, die in einer Batterie vorhanden ist, aber von normalen Ger\u00e4ten nicht mehr genutzt werden kann. Einige Joule-Thief-Varianten kommen sogar mit nur einem Transistor aus. Allerdings ben\u00f6tigen diese statt einer Spule einen Transformator mit zwei Windungen. Zudem funktioniert diese Minimalversion meist nur mit speziellen Transistortypen. Die Schaltung nach <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#276fb7\" class=\"has-inline-color\">Bild 4<\/mark> dagegen arbeitet auch mit Standard-Transistoren und einer einfachen Spule einwandfrei.<br><br>Ein &#8222;Joule Thief&#8220; bietet mehrere \u00f6kologische und \u00f6konomische Vorteile, wenn er in einer einfachen Taschenlampe verwendet wird:<br><br><strong>\u00d6kologische Vorteile:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Nutzung (fast) leerer Batterien<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Der Joule Thief kann Energie aus scheinbar &#8222;leeren&#8220; Batterien ziehen, die f\u00fcr andere Ger\u00e4te bereits unbrauchbar sind.<\/li>\n\n\n\n<li>Reduziert Batterieabfall und verl\u00e4ngert die Nutzungsdauer von Batterien<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Weniger Ressourcenverbrauch<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Weniger neue Batterien bedeuten geringeren Bedarf an Rohstoffen wie Zink, Lithium oder Mangan.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Recycling-freundlich<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Solche Taschenlampen lassen sich auch aus alten Elektronikkomponenten bauen (z.\u202fB. Transistoren, Spulen, LEDs), was Elektroschrott reduziert.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p><strong>\u00d6konomische Vorteile:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Extrem kosteng\u00fcnstig<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Der Aufbau ist einfach, mit wenigen kosteng\u00fcnstigen Bauteilen. Perfekt f\u00fcr DIY-Projekte oder preiswerte Massenproduktion.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Lange Batterielebensdauer<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Selbst aus alten Batterien wird noch Licht gewonnen, sodass der Kauf neuer Batterien seltener n\u00f6tig ist.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Geringer Stromverbrauch<\/strong>\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Eine wei\u00dfe LED kann bereits mit geringen Str\u00f6men betrieben werden, wodurch eine sehr lange Laufzeit m\u00f6glich ist.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<p>Ein Joule Thief eignet sich zudem hervorragend f\u00fcr den Technikunterricht oder als Einstiegsprojekt in die Elektronik, z. B in FabLabs, MakerSpaces oder \u00e4hnlichen Einrichtungen. Er f\u00f6rdert technisches Verst\u00e4ndnis und Selbstbaukultur, was langfristig wiederum \u00f6kologisch und \u00f6konomisch wertvoll ist.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-bordered\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1200\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild09_pro-elek_taschenlampe.jpg\" alt=\"Bild 9: Joule Thief als Taschenlampe\" class=\"wp-image-1044\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild09_pro-elek_taschenlampe.jpg 1200w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild09_pro-elek_taschenlampe-300x256.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/bild09_pro-elek_taschenlampe-768x655.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 9: Joule Thief als Taschenlampe<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Erg\u00e4nzungen und Anregungen<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Welche Kombination aus Kondensator und Spule liefert das hellste LED-Licht?<\/li>\n\n\n\n<li>Kann man au\u00dfer Batterien auch andere Energiequellen nutzen <a href=\"https:\/\/de.elv.com\/p\/hausgemachte-energie-die-zitronenbatterie-projekte-fuer-elektronikeinsteiger-teil-4-P253944\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">(Hinweis &#8222;Zitronenbatterie&#8220;, s. Beitrag 4 zu dieser Artikelreihe)<\/a>?<\/li>\n\n\n\n<li>Kann man auch Akkuzellen f\u00fcr den Spannungswandler nutzen?<br>Sind \u00e4ltere Zellen geeignet?<br>Welche Vor- und Nachteile haben Akkus in diesem Fall?&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>Welche Spulen, z. B. aus alten Ger\u00e4ten wie Radios, Netzteilen oder sogar Energiesparlampen, k\u00f6nnen im Joule Thief eingesetzt werden?<\/li>\n\n\n\n<li>Spielt die Bauform eine Rolle?<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:25px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ausblick<\/h2>\n\n\n\n<p>Nachdem in diesem Artikel die Grundlagen der Spannungswandlung genauer betrachtet wurden, soll im n\u00e4chsten Beitrag der Unterschied von NPN- und PNP-Transistoren genauer betrachtet werden. Beide Transistorvarianten arbeiten nach demselben Prinzip, aber mit umgekehrter Polarit\u00e4t. F\u00fcr den Schaltungsentwurf ist es wichtig, den Typ richtig zu w\u00e4hlen, je nachdem, wie Spannungen und Str\u00f6me in der Schaltung flie\u00dfen sollen.<br><br>Die Kombination von NPN- und PNP-Transistoren bietet den Vorteil, dass sich Strom sowohl nach Masse (mit NPN) als auch zur Versorgungsspannung hin (mit PNP) effizient schalten l\u00e4sst. Dadurch entstehen symmetrische Schaltungen, die Signale in beide Richtungen verarbeiten k\u00f6nnen \u2013 etwa in Verst\u00e4rkern oder Treiberstufen. Ein klassisches Beispiel ist die Gegentakt-Endstufe in Audioverst\u00e4rkern. Neben den Schaltungsgrundlagen sollen dabei auch wieder praktische Anwendungen im Vordergrund stehen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:50px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Erforderliches Material:<\/h3>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n<div class=\"alignnone wp-block-dhsv-product-teaser\">\n    <div data-component=\"ProductTeaser\" data-props=\"{&quot;productIds&quot;:&quot;158980&quot;,&quot;view&quot;:&quot;list&quot;,&quot;align&quot;:&quot;none&quot;,&quot;slider&quot;:false,&quot;sliderMobile&quot;:false}\"><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Au\u00dferdem ben\u00f6tigen Sie:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>2x NPN-Transistor, z. B. Modul BC847 oder BC547<\/li>\n\n\n\n<li>Verschiedene LEDs oder LED-Module<\/li>\n\n\n\n<li>Widerst\u00e4nde und Kondensatoren<\/li>\n\n\n\n<li>Induktivit\u00e4t (ca. 1 mH)<\/li>\n\n\n\n<li>Batteriehalter<\/li>\n\n\n\n<li>Volle oder (nahzu) leere Batterien<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:15px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-gray-lightest-100-background-color has-background\" style=\"padding-top:var(--wp--preset--spacing--20);padding-right:var(--wp--preset--spacing--20);padding-bottom:var(--wp--preset--spacing--20);padding-left:var(--wp--preset--spacing--20)\"><strong>\u00dcber den Autor<br><\/strong>Dr. G\u00fcnter Spanner ist als Autor zu den Themen Elektronik, Sensortechnik und Mikrocontroller einem weiten Fachpublikum bekannt. Schwerpunkt seiner hauptberuflichen T\u00e4tigkeit f\u00fcr verschiedene Gro\u00dfkonzerne wie Siemens und ABB ist die Projektleitung im Bereich Entwicklung und Technologie-Management. Der Dozent fu\u0308r Physik und Elektrotechnik hat zudem zahlreiche Fachartikel und Bu\u0308cher vero\u0308ffentlicht sowie Kurse und Lernpakete erstellt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Spannungswandler sind \u00fcberall im Einsatz \u2013 in Netzteilen, Solaranlagen, Elektroautos oder Laptops. 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