Beleuchtung

Wieviel Flugzeit kostet die Beleuchtung ?

Diese Frage habe wir uns gestellt. Wir sind wie jeder andere an die Problemstellung heran gegangen und haben das ganze haarklein berechnet. Nicht jeder wird etwas mit der ganzen Rechnerei zu tun haben wollen. Dann schaue er einfach unten in die Tabelle und das Fazit.

Eine super oder ultrahelle LED verbraucht 20 mA (MilliAmpere), die zur Verfügung stehende Spannung muss mit einem Widerstand an die Spannung der LED angepasst werden. Der Widerstand wandelt den überschüssigen Strom in Wärme. Den Rest bekommt die LED um daraus Licht zu machen. Also haben wir zwei Verbraucher: Den Widerstand und die LED selbst. Je näher die Betriebsspannung der der LED ist, desto weniger Strom muss in Wärme gewandelt werden. Folgende Rechnung hat uns zum Ziel geführt
Widerstand = R in Ohm
Spannung = U in Volt (V)
Stromstärke = I in Ampere (A)
Leistung = P in Watt (W)

Leistung P = U x I
Leistung P = R x I²
Leistung P = U² / R

Stromstärke I = U / R
Stromstärke I = P / U
Stromstärke I = Wurzel von ( P / R)

Spannung U = R x I
Spannung U = P / I
Spannung U = Wurzel von (P x R)

Widerstand R = U / I
Widerstand R = U² / P
Widerstand R = P / I²

Ohmsches Gesetz

Elektrisches Leistungsgesetz

Leistung des 7,4 V 800mAh LiPo Akkus
D.h. bei einer entnahme von 800 mA würde der Akku nach 1 Std. leer sein.
Wir fliegen aber nur 10 Minuten bis der Akku geladen werden muss (60 Min / 10 Min = 6)
Also verbrauchen wir 6 mal soviel Strom ( 800mA x 6 = 4,8 A). Genau das haben wir überprüft. Etwa bei 4,5 A Stromstärke beginnt der Heli bei ca. 240g Abfluggewicht abzuheben. Also wissen wir das bei einer Stromentnahme 4,8A = 10 Min Flugzeit entsprechen.

LEDs direkt an den Akku anschließen.
1 LED = 20mA, 3,4 V. LiPo Akku = 7,4 V.
Rechnung 7,4 V Akkuspannung - 3,4 V LED Spannung = zu vernichtende Spannung 4 V
Formel I = U / R Rechnung 4V / 200 Ohm = 0,020 A

Nun kommen die Kirchhoffschen Regeln zum Einsatz:
In einer Reihenschaltung ist der Strom an allen Punkten gleich groß.
An einer Parallelschaltung ist die Spannung gleich groß.

D.h. Widerstand und LED nehmen zusammen 20mA aus dem Akku.
Formel P = U x I Rechnung 7,4 V x 0,02 A = 0,148 W

Übertreiben wir mal und nehmen 10 LEDs an unseren Heli die dauernd leuchten.
Rechnung 0,148 W x 10 LEDs = 1,48 W
Durch eine simple Prozentrechnung ermitteln wir die zu erwartende Flugzeit.
Rechnung
4, 8 A x 7,4 V = 35,52 W
35,52 W = !00 %
35,52 W / 100 % = 0,3552 W = 1 %
1,48 W / 0,3552 W = 4,16 %
Also wird sich die Flugzeit um 4,16 % verkürzen.
100 % - 4,16 % = 95,84 %
10 Min x 0,9584 = 9,58 Min = 9 Min 35 Sek Flugzeit anstatt 10 Min
Wenn 25 Sek. für 10 LEDs eingebüßt werden müssen 5 LEDs die hälfte weniger brauchen.
Rechnung 25 Sek / 2 = 12,5 Sek. Flugzeitverkürzung bei 5 LEDs

Wollen wir wissen wieviel 1 LED ausmacht müssen wir folgende Rechnung aufmachen:
25 Sek / 10 = 2,5 Sek Flugzeitverkürzung pro LED

Wenn nun Blink-LEDs zum Einsatz kommen halbiert sich das noch einmal auf 1,25 Sek Flugzeitverkürzung pro installierter LED.

LEDs direkt an die 4in1 anschließen.
Jetzt müssen wir das ganze noch für 5 V Spannung rechnen wenn wir wie bei einem professionellen Beleuchtungsset diese direkt an die 4in1 anschließen können.
1 LED = 20mA, 3,4 V. 4in1 Ausgang = 5 V.
Rechnung 5 V Akkuspannung - 3,4 V LED Spannung = zu vernichtende Spannung 1,6 V
Formel P = U x I Rechnung 5 V x 0,02 A = 0,1 W
Rechnung 0,1 W x 10 LEDs = 1 W
Durch eine simple Prozentrechnung ermitteln wir wieder die zu erwartende Flugzeit.
Rechnung
4, 8 A x 7,4 V = 35,52 W
35,52 W = !00 %
35,52 W / 100 % = 0,3552 W = 1 %
1 W / 0,3552 W = 2,82 %
Also wird sich die Flugzeit um 2,82 % verkürzen.
100 % - 2,82 % = 97,18 %
10 Min x 0,9718 = 9,71 Min = 9 Min 42 Sek Flugzeit anstatt 10 Min
Wenn 18 Sek. für 10 LEDs eingebüßt werden müssen 5 LEDs die hälfte weniger brauchen.
Rechnung 18 Sek / 2 = 9 Sek. Flugzeitverkürzung bei 5 LEDs

Wollen wir wissen wieviel 1 LED ausmacht müssen wir folgende Rechnung aufmachen:
18 Sek / 10 = 1,8 Sek Flugzeitverkürzung pro LED

Wenn nun Blink LEDs zum Einsatz kommen halbiert sich das noch einmal auf 0,9 Sek Flugzeitverkürzung pro installierter LED.


Nun haben wir das zusätzliche Gewicht der Beleuchtung völlig vernachlässigt. Das läßt sich nun wirklich vernachlässigen da eine 5mm LED nur 0,3g wiegt. Bei einem normalen Abfluggewicht von 240g macht das gerade mal 0,125 % aus. Bei einem professionellen Beleuchtungsset mit z. B. 2,4g ist das genau 1% für 4 LEDs.

Die Flugzeit variiert je nach Flugmanöver, nicht jeder Heli fliegt mit einem 7,4 V 800mAh LiPo Akku genau 10 Minuten. Manche können mehr, manche weniger, darum ist das ganze nur eine reine theoretische Angelegenheit um nachzuweisen das eine Beleuchtung sich nur sehr wenig auf die Flugzeit auswirkt.


Stromquelle 20mA LED Fluzeitverkürzung bei 800mAh LiPo
5 V von der 4in1 1 dauernd leuchtend minus ~1,8 Sek auf 10Min.
5 V von der 4in1 1 blinkend minus ~0,9 Sek auf 10Min.
7,4 V von LiPo Akku 1 dauernd leuchtend minus ~2,5 Sek auf 10Min.
7,4 V von LiPo Akku 1 blinkend minus ~1,25 Sek auf 10Min.

Fazit:
Die LED Beleuchtung wirkt sich kaum messbar auf die Flugzeit aus, da der Stromverbrauch gegenüber der der Motoren verschwindend gering ist. Eine LED kostet ca. 1-2 Sek Flugzeit.
Bei einem professionellen Beleuchtungsset wie das von Shaeky mit 4 LEDs hat man mit einer Einbuße der von gerade mal 7 Sek Flugzeit zu Rechnen. Dafür sieht das ganze mit Beleuchtung auch noch obercool aus und ist sehr einfach zu installieren.
Wie das Beleuchtungsset zu installieren ist findest Du (hier)


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letzte Änderung 09.12.07