Leuchtende Weihnachtskarte

Was das Kind lernt

• Dass das Licht nur angeht, wenn der Weg des Stroms geschlossen ist (Batterie → Kupfer → LED → Kupfer → Batterie), und dass ein Schalter nichts anderes ist als eine Lücke, die sich öffnet und schließt.
• Wie ein Drucktaster („Schließer“) funktioniert: eine Klappe mit Kupfer, die weniger als 1 mm über der Batterie liegt und sie nur berührt, solange du drückst.
• Was Polarität ist: Die Batterie hat eine Plusseite (die große, mit Beschriftung) und eine Minusseite, und die LED lässt den Strom nur durch, wenn ihr langes Beinchen zur Plusseite geht.
• Dass Kupferband über seine Metallseite leitet und über den Kleber nur, wenn es „leitfähigen Kleber“ hat; deshalb werden die Ecken gefaltet, statt zu schneiden und zu stückeln.
• Was eine Parallelschaltung ist: zwei LEDs zwischen denselben zwei Leiterbahnen, jede mit ihrem eigenen Weg, die gleichzeitig leuchten.

Vorher vorbereiten

• Drucke die Vorlagen mit 100 % („Originalgröße“) auf A4-Blätter und prüfe mit dem Lineal, dass das 50-mm-Quadrat 50 mm misst. Die Vorlagen P und C brauchen je ein Blatt; Baum, Geschenk, Klappe und Ringe kommen zusammen auf ein weiteres.
• Lies die Beschreibung deines Kupferbands: Steht dort „leitfähiger Kleber“, kannst du Stücke überlappend verbinden; wenn nicht, wird jede Leiterbahn aus EINEM einzigen Streifen gemacht und die Ecken werden gefaltet (Schritt 6).
• Teste jede LED vor der Einheit mit der Batterie: Klemme die Batterie zwischen die beiden Beinchen, das lange auf der Plusseite (der mit Beschriftung). Sie muss leuchten. Leg die, die nicht leuchten, beiseite.
• Bewahre die Batterie bis Schritt 13 in ihrer Blisterverpackung oder in einem geschlossenen Glas auf: Ein Erwachsener setzt sie ein.
• Für Gruppen: Schneide die Sterne der Vorderseiten mit dem Cuttermesser und die Pappringe E vorher selbst aus.

Materialien und Werkzeuge

• Farbiger Fotokarton für die Karte — 1 A4-Blatt (297 × 210 mm)
  200–250 g/m², rot, dunkelgrün oder nachtblau; blickdicht (wenn du ihn gegen die Handylampe hältst, darf kein Licht durchscheinen)
• Grüner Fotokarton — 1 Stück 9 × 11 cm
  160–200 g, für den Baum
• Goldener, gelber oder roter Fotokarton — 1 Stück 4 × 3 cm
  für das Geschenk, das als Knopf dient (in einer anderen Farbe als die Karte)
• Weißer Fotokarton — 1 Stück 8 × 8 cm
  200 g, für die Schalterklappe und den Ausgleichsring: Er muss steif sein und beim Loslassen zurückfedern
• Wellpappe — 1 Stück 6 × 4 cm
  einwellig, 3–4 mm, flach und nicht zerdrückt (aus einem Versandkarton): für den Ring, der die Batterie hält, und für den Knopf
• Weiße A4-Blätter — 2
  80 g, um die Vorlagen P (Vorderseite) und C (Kupferverlauf) mit 100 % zu drucken
• Transparentpapier — 2 Stücke: 40 × 40 mm und 24 × 24 mm
  Zeichenpapier, 90 g: durchscheinend, wirkt als Diffusor hinter dem Stern und der Kugel
• Selbstklebendes Kupferband mit leitfähigem Kleber — ≈ 70 cm (du brauchst ≈ 56 cm) kaufen
  5 mm breit, 0,05 mm dick, in der Beschreibung muss „leitfähiger Kleber“ oder „conductive adhesive“ stehen (steht dort „single conductive“ oder „non-conductive“, isoliert der Kleber: siehe Schritt 6)
• 3-mm-LED warmweiß — 2 (+1 als Ersatz) kaufen
  diffus (matte Linse) oder klar, 2,8–3,2 V / 20 mA, beide vom gleichen Typ und in der gleichen Farbe; 3 mm, weil eine 5-mm-LED 8,6 mm hoch ist und bei geschlossener Karte nicht hineinpasst
• Knopfzelle CR2032 — 1 kaufen
  Lithium, 3 V, ≈ 220 mAh, Ø 20 × 3,2 mm, neu
• Durchsichtiges Klebeband — ≈ 30 cm
  19 mm breit: hält die LED-Beinchen und die Klappe und verschließt die Batterie
• Klebestift — 1
  zum Aufkleben der Vorlagen, des Baums, des Geschenks und des Transparentpapiers
• Bastelkleber (Weißleim) — ≈ 5 ml
  Schul- oder Holzleim, für den Ring und den Pappknopf
• Malerkrepp — ≈ 15 cm
  um die Vorlage P beim Schneiden auf der Vorderseite festzuhalten
• Roter Filzstift — 1
  um das Plus-Beinchen jeder LED vor dem Kürzen zu markieren

Werkzeuge

• Cuttermesser mit Metalllineal und Schneidematte — den Stern auf der Vorderseite ausschneiden Erwachsene
• Schere — den Baum, das Geschenk, die Klappe, die Ringe und das Kupferband ausschneiden
• Kleine Schere oder Seitenschneider — die LED-Beinchen kürzen (sie fliegen weg: halte einen Finger darüber) Erwachsene
• Vorstecher oder spitzer Bleistift — das 12-mm-Loch der Kugel und das Loch der Ringe vorstechen Erwachsene
• Leerer Kugelschreiber und Lineal — die beiden Falzlinien des Rückens rillen
• Eisstiel oder Fingernagel — das Kupferband fest anreiben und die Ecken falten
• Multimeter (optional) — prüfen, dass sich die beiden Leiterbahnen nicht berühren, und die Batterie messen

Teile und Vorlagen

• A · Karte (A4-Blatt mit Rücken) ×1 — Fotokarton 200–250 g
• P · Vorlage für die Vorderseite (zum Ausschneiden des Sterns) ×1 — Papier
• C · Vorlage für den Kupferverlauf ×1 — Papier
• B · Baum ×1 — grüner Fotokarton 160–200 g
• R · Geschenk (Knopf) ×1 — goldener oder roter Fotokarton
• D · Diffusor für den Stern ×1 — Transparentpapier
• K · Diffusor für die Kugel ×1 — Transparentpapier
• E · Ring, der die Batterie hält ×1 — Wellpappe 3 mm
• G · Ausgleichsring (nur wenn nötig) ×1 — Fotokarton 200 g
• F · Schalterklappe ×1 — Fotokarton 200 g
• H · Knopf ×1 — Wellpappe 3 mm

Schritt für Schritt

1. Rücken rillen und falten

   Leg den A4-Fotokarton quer, mit der Außenseite zu dir. Zeichne zwei senkrechte Linien bei 144,5 mm und 152,5 mm vom linken Rand und rille sie mit dem leeren Kugelschreiber und dem Lineal, mit kräftigem Druck. Falte entlang der beiden Linien nach innen: Es entsteht eine Karte mit 144,5 × 210 mm und einem 8 mm breiten Rücken.

   Prüfe: Geschlossen liegt die Vorderseite parallel zur Rückseite, mit 8 mm Abstand über die ganze Karte.
   Tipp: Mach die Markierungen oben und unten am Blatt und verbinde die Punkte mit dem Lineal: So werden die Linien parallel.

2. Stern und Kugel aus der Vorderseite schneiden Erwachsene

   Öffne die Karte und leg die Vorderseite auf die Schneidematte. Leg die Vorlage P darauf, mit dem linken Rand genau an der Falzlinie des Rückens, und halte sie mit 2 Streifen Malerkrepp fest. Schneide den grauen Stern mit dem Cuttermesser aus (10 gerade Schnitte, von der Spitze zur Einbuchtung), durch Papier und Fotokarton. Stich in die Mitte der Kugel und schneide einen Kreis mit 12 mm aus. Nimm die Vorlage ab.

   Prüfe: Wenn du die Vorderseite gegen das Licht hältst, siehst du oben einen 30-mm-Stern, 42 mm vom Rand, und weiter unten links ein rundes 12-mm-Loch.
   Tipp: Schneide immer von jeder Spitze zur Mitte des Sterns: So reißen die Spitzen nicht ein.

3. Transparentpapier innen aufkleben

   Trag auf der INNENSEITE der Vorderseite rund um den Stern Klebestift auf (einen 5 mm breiten Rahmen, ohne die Öffnung zu berühren) und klebe das Quadrat aus Transparentpapier D mit 40 × 40 mm glatt gespannt darauf. Mach dasselbe mit dem Quadrat K mit 24 × 24 mm über dem Kugelloch.

   Prüfe: Von außen sehen Stern und Kugel weiß und glatt aus, ohne Falten und ohne Kleber in der Öffnung.
   Tipp: Wenn der Stern gleichmäßiger leuchten soll, klebe ein zweites Quadrat Transparentpapier auf das erste.

4. Baum und Geschenk auf die Vorderseite kleben

   Schneide den Baum B aus grünem Fotokarton aus, samt seinem 12-mm-Loch. Klebe ihn mit dem Klebestift auf die Vorderseite, mit dem Kugelloch genau über dem Loch der Vorderseite und der Spitze 2 mm unter dem Stern. Schneide das Geschenk R mit 34 × 26 mm aus und klebe es mittig unten an den Baum, mit seiner Mitte 72 mm vom Rücken und 180 mm vom oberen Rand.

   Prüfe: Miss mit dem Lineal nach: Die Mitte des Geschenks liegt 72 mm von der Falzlinie des Rückens und 180 mm vom oberen Rand (genau über der Stelle, an die die Batterie kommt).
   Tipp: Leg den Baum zuerst ohne Kleber hin und halte alles gegen das Licht: Wenn du Licht durch die Kugel siehst, markiere seine Ecken mit Bleistift.

5. Vorlage für den Stromkreis aufkleben

   Öffne die Karte. Schneide die Vorlage C an ihrer Kontur von 144,5 × 210 mm aus, bestreiche sie ganz mit Klebestift und klebe sie auf den RECHTEN Deckel (die Innenseite der Rückseite), mit dem linken Rand an der Falzlinie des Rückens und den Worten „← RÜCKEN“ daneben. Streich sie mit der Hand von der Mitte nach außen glatt.

   Prüfe: Schließ die Karte und halte den Stern gegen das Licht: Durch das Transparentpapier siehst du darunter die Markierung für LED 1 auf der Vorlage.

6. Minusbahn (−) aufkleben

   Schneide 23 cm Kupferband ab, ohne das Schutzpapier schon abzuziehen. Zieh 3 cm ab und klebe die Spitze auf „− MINUS: hier anfangen“. Arbeite dich weiter vor, zieh das Papier nach und nach ab und reib mit dem Fingernagel über das kupferfarbene Band. An jedem braunen Punkt (Ecke) faltest du das Band nach hinten über sich selbst und drehst es um 90°: nicht schneiden. Hör in der Mitte des Ringkreises auf und schneide den Rest ab.

   Prüfe: Die Minusbahn ist ein einziger 5-mm-Streifen ohne Schnitte und Falten, mit 2 gefalteten Ecken, und sie endet in der Mitte des kleinen Kreises.
   Tipp: Wenn dein Band KEINEN leitfähigen Kleber hat, funktioniert eine Bahn aus zwei Stücken nicht: Der Kleber isoliert. Nimm einen einzigen Streifen von Anfang bis Ende und falte die Ecken.

7. Plusbahn (+) aufkleben

   Schneide 26 cm Kupferband ab und klebe es genauso auf, von „+ PLUS: hier anfangen“ bis zum Ende des Bands unter der Klappe F, und falte dabei die 4 markierten Ecken. Reib die ganze Bahn mit dem Eisstiel an. Prüfe, dass zwischen Plus- und Minusbahn immer 7 mm Papier bleiben: Wenn ein Kupferzipfel sie verbindet, schneide ihn mit der Schere weg.

   Prüfe: Mit dem Multimeter im Durchgangsmodus (Piepton) piept es nicht, wenn du die eine und die andere Bahn berührst; berührst du die beiden Enden derselben Bahn, piept es.
   Tipp: Ecke falten: bis zum Punkt kleben, das Band nach hinten über das Geklebte falten (Kupferseite auf Kupfer), den Knick mit dem Fingernagel festdrücken und den Streifen in die neue Richtung drehen.

8. Die beiden LEDs vorbereiten Erwachsene

   Markiere mit dem roten Filzstift das lange Beinchen (+) jeder LED. Bieg beide Beinchen direkt an der LED um 90°, jedes zu einer Seite, wie ausgebreitete Arme: Die LED steht aufrecht. Kürze jedes Beinchen auf 8 mm ab dem LED-Körper und halte dabei einen Finger darüber, damit sie nicht wegfliegen.

   Prüfe: Auf dem Tisch steht die LED aufrecht auf ihren beiden ausgebreiteten Beinchen, eines mit rotem Punkt und eines ohne.
   Tipp: Falls die rote Markierung abgeht: Die Seite am Rand der LED mit der geraden (flachen) Kante ist die Seite des kurzen Beinchens (−).

9. Stern-LED befestigen

   Stell LED 1 aufrecht auf ihre Markierung, zwischen die beiden oberen Bahnen: das kurze Beinchen (−) nach oben, auf die Minusbahn, und das lange rote Beinchen (+) nach unten, auf die Plusbahn. Klebe jedes Beinchen mit einem 15 mm langen Stück durchsichtigem Klebeband auf seine Bahn und reib mit dem Fingernagel, damit es fest am Kupfer anliegt. Den Kopf der LED nicht abdecken.

   Prüfe: Beide Beinchen berühren Metall (kein Papier) und die LED steht senkrecht, nach oben gerichtet.
   Tipp: Mit Band mit leitfähigem Kleber kannst du jedes Beinchen statt mit durchsichtigem Klebeband mit einem kleinen 10-mm-Quadrat aus Kupfer festkleben: Der Kontakt ist dann noch besser.

10. Kugel-LED befestigen

    Stell LED 2 aufrecht auf ihre Markierung, zwischen die beiden senkrechten Bahnen: das kurze Beinchen (−) nach links, auf die Minusbahn, und das lange rote Beinchen (+) nach rechts, auf die Plusbahn. Klebe jedes Beinchen mit 15 mm durchsichtigem Klebeband fest und reib mit dem Fingernagel.

    Prüfe: Bei beiden LEDs liegt das rote Beinchen auf der Plusbahn (der inneren, die zur Klappe führt).

11. Batteriering aufkleben

    Schneide den Ring E aus Wellpappe aus (36 mm außen, 22 mm innen): Stich mit dem Vorstecher in die Mitte und schneide das Loch mit der Schere aus. Gib Bastelkleber auf eine Seite und klebe ihn auf den gestrichelten Kreis der Vorlage, über die Minusbahn. Lass ihn 10 Minuten mit einem Buch darauf trocknen.

    Prüfe: In der Mitte des Rings sieht man das Ende der Minusbahn; eine 20-mm-Batterie passt ohne Kraft und ohne Wackeln in das Loch.
    Tipp: Achte darauf, dass kein Kleber in das Loch tropft: Das Ende der Minusbahn muss sauber und glänzend bleiben.

12. Schalterklappe vorbereiten

    Schneide die Klappe F mit 68 × 30 mm aus weißem Fotokarton aus. Klebe auf die Seite OHNE Zeichnung einen 68 mm langen Streifen Kupferband längs in die Mitte, von einem Ende zum anderen. Falte die beiden markierten Falze (bei 36 und bei 42 mm) sanft, ohne sie flachzudrücken: Die Klappe bildet eine Stufe von etwa 4 mm.

    Prüfe: Mit dem Kupfer zum Tisch liegt der 26-mm-Teil auf und der 36-mm-Teil schwebt etwa 4 mm darüber.

13. Batterie einsetzen und Klappe schließen Erwachsene

    Der Erwachsene legt die Batterie CR2032 mit der Plusseite (der großen, mit Beschriftung) nach oben in den Ring. Leg die Klappe F mit dem Kupfer nach unten auf: den 26-mm-Teil auf das Ende der Plusbahn (Kupfer auf Kupfer) und den 36-mm-Teil über den Ring. Befestige den festgeklebten Teil mit 2 Streifen durchsichtigem Klebeband und klebe mit einem weiteren Streifen das freie Ende am Ring fest: Die Batterie ist eingeschlossen.

    Prüfe: Ohne Berührung sind die LEDs aus. Drück mit dem Finger auf die Mitte der Klappe: Beide leuchten. Loslassen: Sie gehen aus.
    Tipp: Wenn die LEDs ohne Drücken leuchten, ist der Ring zu niedrig: Der Erwachsene löst die Spitze, nimmt die Batterie heraus, klebt den Ausgleichsring G auf E und verschließt alles wieder.

14. Knopf aufkleben und mit geschlossener Karte testen

    Schneide die 14-mm-Scheibe H aus Wellpappe aus und klebe sie mit einem Tropfen Bastelkleber in die Mitte der Klappe, über die Batterie. Schließ die Karte und drück mit dem Finger auf das Geschenk auf der Vorderseite, während die Karte auf dem Tisch liegt.

    Prüfe: Drückst du auf das Geschenk, leuchten Stern und Kugel; lässt du los, gehen sie aus. Bei geschlossener Karte ohne Drücken bleiben sie aus.

15. Gruß schreiben und im Dunkeln testen

    Schreib deine Nachricht auf die Innenseite der Vorderseite (den linken Deckel), rund um die Quadrate aus Transparentpapier. Mach das Licht aus, schließ die Karte und drück auf das Geschenk: Der Stern an der Spitze und die Kugel am Baum leuchten durch das Transparentpapier.

    Prüfe: Im Dunkeln sieht man aus 1 m Entfernung den ganzen Stern leuchten (in der Mitte heller) und die runde Kugel.
    Tipp: Schreib außen auf die Rückseite: „Drück auf das Geschenk“. Verschick sie in einem C5-Umschlag (162 × 229 mm): Mit dem 8-mm-Rücken passt sie hinein.

Funktioniert es? Der Test

Leg die geschlossene Karte in einem dunklen Raum auf den Tisch, drück 5-mal hintereinander auf das Geschenk und halte es dann 10 Sekunden gedrückt. Öffne sie danach, stell sie auf und drück direkt auf die Klappe.

Was passieren soll: Jeder Druck lässt Stern und Kugel gleichzeitig leuchten, und beim Loslassen gehen sie sofort aus. Ohne Drücken leuchten sie nie, auch nicht bei geschlossener Karte. Man sieht einen leuchtenden 30-mm-Stern, in der Mitte heller und an den Spitzen sanfter, und einen Lichtkreis mit 12 mm. Durch den Rest der Vorderseite dringt kein Licht.

Wenn etwas nicht klappt

• Beim Drücken leuchtet keine LED — Die Batterie liegt verkehrt herum, die Klappe berührt die Plusbahn nicht oder eine Bahn ist unterbrochen (ein Stück mit nicht leitfähigem Klebeband angestückelt). Lösung: Prüfe, ob die beschriftete Seite der Batterie nach oben zeigt. Drück den festgeklebten Teil der Klappe mit dem Fingernagel an und klebe noch einen Streifen Klebeband darüber. Wenn eine Bahn aus zwei Stücken besteht, klebe eine Kupferbrücke darüber, deren Spitze du zurückfaltest (Metallseite auf Metall), und halte sie mit durchsichtigem Klebeband fest.
• Eine LED leuchtet, die andere nicht — Die dunkle LED ist verkehrt herum oder eines ihrer Beinchen berührt Papier statt Kupfer. Lösung: Entferne ihr Klebeband und prüfe, ob das rote (lange) Beinchen auf der Plusbahn liegt. Drück die Beinchen flach auf das Kupfer und klebe sie mit neuem Klebeband wieder fest.
• Die LEDs leuchten ständig — Die Klappe berührt die Batterie ohne Drücken: Der Ring ist zu niedrig, die Pappe ist zusammengedrückt oder die Batterie ist dicker. Lösung: Der Erwachsene nimmt die Batterie heraus, klebt den Ausgleichsring G auf E (0,3 mm mehr) und verschließt alles wieder. Wenn sie sich immer noch berühren, klebe einen weiteren Ring G auf.
• Man muss sehr fest drücken oder es leuchtet nur zeitweise — Der Ring ist zu hoch (Pappe mit 4–5 mm) oder der Knopf H reicht nicht bis zur Vorderseite. Lösung: Ersetze den Ring E durch 3–4 aufeinandergeklebte Ringe G aus Fotokarton (≈ 1 mm höher als die Batterie). Liegt es am Knopf, klebe eine zweite Scheibe H darauf.
• Die LEDs flackern beim Bewegen oder leuchten schwach — Lockerer Kontakt zwischen einem Beinchen und dem Kupfer oder leere Batterie. Lösung: Reib die Klebebandstreifen auf den Beinchen noch einmal mit dem Fingernagel an oder ersetze sie durch kleine Kupferquadrate. Miss die Batterie: Unter 2,7 V tausch sie gegen eine neue aus.
• Die Batterie wird warm oder ist nach einem Tag leer — Kurzschluss: Ein Kupferzipfel verbindet die Plusbahn mit der Minusbahn, oder der Rand der Batterie (der ebenfalls Plus ist) berührt das Minus-Kupfer. Lösung: Such mit der Lupe eine Stelle, an der sich die Bahnen berühren, und schneide sie weg. Deck das Stück der Minusbahn, das unter dem Rand der Batterie liegt, mit durchsichtigem Klebeband ab, sodass nur die Mitte frei bleibt.
• Ich verwende rote oder gelbe LEDs und sie leuchten sehr hell oder eine leuchtet nicht — LEDs für 2 V bekommen von der 3-V-Batterie zu viel Strom, und wenn du Farben parallel mischst, nimmt sich die mit der niedrigeren Spannung den ganzen Strom. Lösung: Verwende 2 gleiche LEDs. Bei roten oder gelben LEDs setz direkt vor der Klappe einen 100-Ω-Widerstand in die Plusbahn: Schneide 10 mm aus der Bahn heraus und klebe jedes Beinchen des Widerstands mit durchsichtigem Klebeband an ein Ende.

Sicherheit

• Knopfzelle: Wenn ein Kind sie verschluckt, kann sie in weniger als 2 Stunden die Speiseröhre verätzen. Ein Erwachsener bewahrt sie auf und setzt sie ein, und die Karte wird mit der festgeklebten Klappe verschlossen, damit die Batterie nicht herauskommen kann. Verschenk diese Karte nicht an Kinder unter 6 Jahren und lass sie nicht dort liegen, wo kleinere Geschwister sie erreichen.
• Wenn du vermutest, dass jemand eine Batterie verschluckt oder sie sich in die Nase oder ins Ohr gesteckt hat, fahr sofort in die Notaufnahme oder ruf die 112 an, auch wenn es keine Symptome gibt. Giftinformationsdienst: 91 562 04 20.
• Verbinde die beiden Seiten der Batterie nie mit Kupfer, Aluminium oder anderem Metall: Der Kurzschluss erhitzt sie und entlädt sie. Prüfe, dass sich Plus- und Minusbahn nie berühren.
• Das Cuttermesser benutzt ein Erwachsener, mit der Schneidematte darunter, und schneidet immer von der haltenden Hand weg.
• Die Kanten des Kupferbands sind etwas scharf: Zieh es langsam ab und fahr nicht mit dem Finger über die Kante. Die LED-Beinchen werden mit einem Finger darüber gekürzt, weg von den Augen.
• Keine Kerzen: Diese Karte leuchtet nur mit den LEDs, die kaum warm werden. Wenn die Batterie leer ist, kleb sie mit Klebeband ab und bring sie zur Batteriesammelstelle.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Strom ist wie ein Zug, der nur fahren kann, wenn die Schienen einen vollständigen Kreis bilden: Er fährt von der Plusseite der Batterie los, über die Kupferbahn, durch die LEDs und über die andere Bahn zurück zur Minusseite der Batterie. Solange die Klappe die Batterie nicht berührt, fehlt ein Stück Schiene und der Zug bleibt stehen: Das ist ein offener Stromkreis. Wenn du auf das Geschenk drückst, geht die Klappe nach unten, berührt die Batterie und schließt den Kreis: Der Stromkreis ist geschlossen und die LEDs leuchten. LEDs sind wie eine Tür, die nur in eine Richtung aufgeht, deshalb muss das lange Beinchen an die Plusbahn. Das Transparentpapier ist wie ein Nebel, der das Licht über den ganzen Stern verteilt.

Für Erwachsene

Stromkreis: Eine Knopfzelle CR2032 (Lithium-Mangandioxid, 3,0 V Nennspannung, ≈ 3,2 V neu, ≈ 220 mAh) versorgt über einen Drucktaster (Schließer) zwei warmweiße 3-mm-LEDs in Parallelschaltung. Die große beschriftete Seite und der Rand der Zelle sind der Pluspol; die kleine Seite, von einer Kunststoffdichtung umgeben, ist der Minuspol. Die Minusbahn endet unter der Mitte der Zelle, die Plusbahn reicht bis zur Klappe, die unten Kupfer trägt. Der Ring aus Wellpappe (3,5–4 mm) ist etwas höher als die Zelle (3,2 mm): Die Klappe liegt auf ihm 0,3–0,8 mm über der Zelle (offener Stromkreis, kein Verbrauch, deshalb kann die Karte jahrelang aufbewahrt werden), und beim Drücken auf das Geschenk biegt der Knopf H die Klappe in der Mitte durch, bis sie die Plusseite berührt (geschlossener Stromkreis). Der 8-mm-Rücken hält die Vorderseite parallel zur Rückseite: Es passen die Zelle mit Klappe und Knopf (≈ 8 mm) und die 3-mm-LEDs hinein (5,3 mm hoch, mit 2,7 mm Luft bis zum Transparentpapier); eine 5-mm-LED ist 8,6 mm hoch und würde nicht passen. Strom: Die weiße LED (blauer InGaN-Chip mit Leuchtstoff) braucht ≈ 2,8–3,1 V, um zu leiten; der Innenwiderstand der CR2032 (≈ 10–20 Ω neu, mehr bei zunehmender Entladung) und die sehr steile Kennlinie der LED begrenzen den Strom auf etwa 5–15 mA pro LED (Schätzung), unter den 20 mA Nennstrom, deshalb braucht man keinen Widerstand. Mit roten oder gelben LEDs (≈ 2,0 V) läge die überschüssige Spannung bei ≈ 1 V und der Strom stiege auf 40–60 mA, daher der 100-Ω-Widerstand ((3,0 − 2,0) V / 100 Ω ≈ 10 mA). Parallel geschaltet bekommen beide LEDs dieselbe Spannung: Sind sie vom gleichen Typ, teilen sie sich den Strom; ist eine rot und die andere weiß, beginnt die rote schon bei 2 V zu leiten und die weiße leuchtet kaum. Geschätzte Laufzeit: Bei insgesamt 15–25 mA ergeben 220 mAh etwa 8–15 Stunden Licht (die tatsächliche Kapazität einer CR2032 sinkt bei Strömen über 1–2 mA, und das Licht wird allmählich schwächer). Kupferband: Kupferfolie mit ≈ 0,035–0,05 mm; eine Bahn mit 5 mm × 23 cm hat ≈ 0,02 Ω, vernachlässigbar. Die Metallseite leitet immer; der Kleber kann normales Acryl (isolierend) oder „leitfähig“ sein, mit Metallpartikeln (Nickel oder versilbertes Kupfer), die beide Seiten durch den Kleber hindurch mit einem Widerstand von Zehntel Ohm pro Verbindung verbinden. Mit isolierendem Kleber leitet eine Überlappungsverbindung nicht (Metall-Kleber-Metall); deshalb wird jede Bahn aus einem einzigen Streifen gemacht und die Ecken werden gefaltet, sodass das Kupfer durchgehend bleibt; muss man verbinden, faltet man die Spitze des oberen Stücks zurück, damit Metall auf Metall liegt, lötet oder klebt fest angedrückt mit Klebeband. Der Kontakt der LED-Beinchen und der Klappe erfolgt durch Druck Metall auf Metall, deshalb reibt man mit dem Fingernagel: Kupfer ist weich und passt sich dem Beinchen an. Optik: Transparentpapier ist Papier ohne mineralische Füllstoffe, mit sehr fein gemahlenen und gepressten Fasern; es lässt ≈ 60–70 % des Lichts durch, streut es aber in alle Richtungen, sodass der Stern als leuchtende Fläche und nicht als Punkt erscheint. Weil die LED nur 2–3 mm vom Papier entfernt ist, leuchtet die Mitte heller: Mit 2 Lagen oder einer diffusen LED verteilt sich das Licht besser. Sicherheit: Eine in der Speiseröhre steckende Knopfzelle verursacht im Kontakt mit der feuchten Schleimhaut eine Elektrolyse, die am Minuspol Hydroxid bildet und innerhalb von 2 Stunden schwere Verätzungen verursacht; deshalb ist die Zelle zwischen Ring, Klappe und Klebeband eingeschlossen und wird von einem Erwachsenen eingesetzt.

• geschlossener Stromkreis: vollständiger Weg ohne Lücken, auf dem der Strom aus der Batterie heraus- und wieder zu ihr zurückfließt; das Licht geht an.
• offener Stromkreis: Weg mit einer Lücke (zum Beispiel die Klappe, die die Batterie nicht berührt); der Strom fließt nicht und das Licht geht aus.
• Drucktaster: Schalter, der den Stromkreis nur schließt, solange du drückst, wie eine Türklingel.
• Polarität: die Plus- und die Minusseite der Batterie und der LED; die LED leuchtet nur, wenn ihr langes Beinchen an Plus geht.
• parallel: zwei LEDs, die an dieselben zwei Bahnen angeschlossen sind, jede mit ihrem eigenen Weg.
• leitfähiger Kleber: Kleber mit Metallpartikeln, der den Strom von einem Stück Kupfer zum anderen durchlässt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene faltet den Rücken, schneidet den Stern aus, bereitet die LEDs vor und setzt Batterie und Klappe ein. Das Kind klebt Transparentpapier, Baum und Geschenk auf und klebt mit Hilfe die Kupferbahnen nach der Zeichnung (der Erwachsene faltet die Ecken). Kernidee: „Der Weg muss geschlossen sein“ und „langes Beinchen an Plus“.
• 8–10 Jahre: Sie machen alle Schritte außer den Schnitten mit dem Cuttermesser, den Beinchen und der Batterie. Lass sie mit eigenen Worten erklären, warum das Licht ausgeht, wenn sie das Geschenk loslassen, und das Experiment mit den leitenden Materialien machen.
• 11–12 Jahre: Lass sie den Schaltplan mit Symbolen zeichnen (Batterie, Schalter, zwei LEDs parallel), mit dem Multimeter prüfen, dass sich die Bahnen nicht berühren, und das Experiment zum leitfähigen Kleber machen. Challenge: einen eigenen Kupferverlauf mit 3 LEDs für eine andere Grußkarte entwerfen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Eine Karte pro Kind, in Zweierteams, damit sie sich beim Kupfer helfen (≈ 1,50 € pro Karte: 2 LEDs, Batterie und 55 cm Band). Vor der Einheit: Vorlagen drucken, Rücken falten, Sterne mit dem Cuttermesser ausschneiden, Ringe E schneiden und die LEDs mit gebogenen und gekürzten Beinchen auf einem Tablett bereitlegen. Einheit von 75 min: 10 min Vorführung (offener und geschlossener Stromkreis mit einer Batterie und einer LED an der Tafel), 15 min Vorderseite, 25 min Kupferbahnen und LEDs, 15 min Ring und Klappe und 10 min Test im Dunkeln. Die Batterien verteilt und setzt der Erwachsene am Schluss einzeln ein, und jede Klappe wird sofort mit Klebeband verschlossen. Halte 5 LEDs, 2 Batterien und Ersatzband bereit.

Challenges

• Füge eine dritte LED in einer weiteren Kugel am Baum hinzu: Sie muss nur aufrecht zwischen den beiden Bahnen stehen, mit dem langen Beinchen auf Plus. Leuchten alle drei gleich hell?
• Bau die Version, die beim Öffnen der Karte leuchtet: Setz die Klappe an den Rand des Deckels, mit einer Lasche aus Fotokarton am anderen Deckel, die sie bei geschlossener Karte wegdrückt.
• Entwirf deine eigene Grußkarte: ein Haus mit beleuchteten Fenstern oder ein Rentier mit roter Nase (mit 100-Ω-Widerstand für die rote LED). Zeichne den Kupferverlauf zuerst auf Karopapier.
• Ersetze eine LED durch eine 3-mm-LED mit Farbwechsel (langsames RGB): Braucht sie dieselbe Spannung? Such ihr Datenblatt und vergleiche.
• Miss mit einem Multimeter, wie viel Strom die Karte mit 1 und mit 2 LEDs verbraucht, und rechne aus, wie viele Stunden die Batterie hält.

Weitere kostenlose Projekte

• Schwebendes Gespenst mit statischer Elektrizität
• Kürbislaterne mit flackerndem Licht
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• Stromkreise aus leitfähiger Knete
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