Licht und LED-Leuchten

Themenfeld

Elektrizität/ Energie

Leitfrage

Wie gestalte ich eine stromsparende Leuchte mit Batteriebetrieb für meinen Nachttisch? 
Die Kombination von farbigen Leuchtdioden und Acrylglas fordert zum Experimentieren mit optischen Leuchteffekten heraus. 

Aufgabenstellung

Gestalte eine diskrete Leuchtquelle mit Leuchtdioden und persönlichem Plexiglasmotiv, zum Beispiel für deinen Nachttisch. 
Berücksichtige die Lichtwirkung/Lichtführung von farbigem Plexiglas und Farbdioden. 

Umsetzung im Unterricht

repetieren

• Sägen (Decoupiersäge, Blattwahl und Zahnung beachten)
• Bohren (Abkleben, Tourenzahl, Auflage, Bohrerwahl usw. beachten)
• Kanten schleifen (Schleifmaschine oder von Hand)
• Polieren mit Schwabelscheibe und Polierpaste
• Kleben

sammeln und ordnen

• Materialvorgaben: Batteriefach aus Sperrholz 6 mm
• Einbauen der verschieden farbigen Leuchtdioden (rot, gelb, grün) in Acrylglas
• Anforderungen an die eigene Idee formulieren, allfällige Stolpersteine besprechen
• Fragen der Ästhetik und Farbwahl von Plexiglas und Leuchtdioden
• Masse für Batteriefach/Sockel festlegen, Seitenwände in Originalgrösse aufzeichnen, vermassen
• Sperrholzdicke in Planung einbeziehen stellt grosse Anforderungen an Vorstellungsvermögen!
• Verschluss, Deckel, Türchen für Batteriewechsel finden

planen und realisieren

• Acrylglas: Aufzeichnen, zuschneiden, polieren, 5mm-Bohrung für Dioden
• Batteriefach: Nut (2,5mm) für Plexiglasbefestigung in Deckel fräsen (Lehrperson)
• Bohrungen für Schaltermontage:
• 1.  16mm-Bohrung für Versenkung rund 3 mm tief
• 2.  10mm für Schalter durchbohren (siehe Foto Seite 1)
• Batteriefach zusammenleimen
• Verschluss, Deckel, Türchen für Batteriewechsel anbringen (Scharniere, Klappe,…)
• Acrylglas in die Nut einsetzen und mit Alleskleber verleimen

planen und realisieren Verdrahtung, Schalter, Widerstand

• Werkstatt Strom: die Lernenden holen sich das Grundwissen über Serie- und Parallelschaltung, Schaltermontage usw. aus den Posten der bereitstehenden Elektro-Werkstatt
• Gleiche Pole der Dioden mit Kupferdraht  in Parallelschaltung zusammenlöten
• Schalter verdrahten und montieren
• Eigentlich müsste vor jeder Diode ein Widerstand eingebaut werden, ist aber sehr aufwendig. So haben wir nur einen Widerstand beim Pluspol vorgeschaltet, abgestimmt auf die Anzahl der Dioden. Erfahrungswert für helles Leuchten: 10 bis 30 Ohm bei 10 Dioden und 2x1,5-Volt-Batterien.
• Funktionskontrolle: Leuchten einzelne Dioden nicht, Polung überprüfen, allenfalls Diode ersetzen

auswerten und beurteilen

• Die Schülerinnen und Schüler besprechen mit der Lehrperson Selbst- und Fremdbeurteilung. Zielerreichung reflektieren.
• Foto der Arbeit ins Lerntagebuch kleben und 6 Lernschritte beschreiben als Rückschau.

Beurteilungskriterien

Fremd- und Selbstbeurteilung mit folgendem Kriterienraster:

• Originelle, eigenständige Idee und verständlicher Planungsentwurf
• Optische Wirkungen von Plexiglas und farbigen Leuchtdioden passend
• Masse der Batteriefachteile passen (Abwicklung unter Berücksichtigung der Holzdicke)
• Geeignete Materialverbindungen für Plexiglas (Leimen), Elektroteile (Löten) und Batteriefach aus Holz (Leimen)
• Einfacher Verschluss ermöglicht Batteriewechsel
• Bearbeitung von Plexiglas: Sägen, Bohren, Schleifen, Polieren
• Richtige Montage der Stromanschlüsse mit Batterien und Druckschalter, unter Berücksichtigung der Diodenpolung + Widerstände
• Unterschiede/Anwendungen von Parallel- und Serieschaltungen kennen

Selbstkompetenz:

• Gezielt experimentieren, improvisieren, bauen, ändern, reagieren, reduzieren, verwerfen
• Sorgfältig arbeiten

Sozialkompetenz:

• Gegenseitige Hilfsbereitschaft

Differenzierung

Gestaltung der Batteriefachöffnung kann je nach Können auch aufwendiger gestaltet werden.
Werkstatt Elektrizität: Verschiedene Posten können als Grund- oder für erweiterte Anforderungen vorgegeben werden.