SchienenDampf.com

Die private Lounge für Echtdampf auf Spurweiten bis 3 1/2“ mit Schwerpunkt 45mm
Aktuelle Zeit: 13.07.2020, 14:36

Alle Zeiten sind UTC + 1 Stunde [ Sommerzeit ]




Ein neues Thema erstellen Auf das Thema antworten  [ 38 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3, 4  Nächste
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Beleuchtung mit Leuchtdioden (LED)
BeitragVerfasst: 21.01.2013, 17:35 
Offline
*** SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 22.03.2012, 20:08
Beiträge: 855
Wohnort: Winsen/Luhe (DE)
Hallo!
Hier möchte ich Euch die wichtigsten Grundlagen von Leuchtdioden erläutern, wie wir sie bei unserem Hobby nutzen können.
In den 50 Jahren ihres Bestehens haben sich die Leuchtdioden, kurz LED genannt, von Anzeigeelementen zu Leuchtmitteln entwickelt, die heute die Glühlampen immer mehr ersetzen. Bringen die Standart LED gerade 4 mcd Lichtleistung, sind heute LED mit bis zu 7100mcd erhältlich (Angaben lt. Conrad Katalog). Das Ganze bei geringer Stromaufnahme und langer Lebensdauer. Daher sind auch Montagearten möglich, bei der man nachher nicht mehr an das Bauteil rankommt, z.B. vergießen. Eine LED hält normalerweise ein ganzes Modelleben. Die mikroskopisch kleinen Bauelemente in ihren Gehäusen sind durch geringe Überlastung aber in Sekundenbruchteilen zerstört. Dieses sollte man bei allen elektronischen Bauteilen beachten, damit es nicht soweit kommt. Daher möchte ich erstmal die Eigenschaften von Halbleiterdioden erläutern:
Halbleiterdioden sind normalerweise elektrisch geperrt. Durch Anlegen einer Spannung werden sie beim Erreichen der Durchbruchspannung leitend, wobei sich diese Spannung im Verhältnis zum fließenden Strom kaum verändert.
Bild
Bei Pluspontential an der Anode (A) und Minuspotential an der Kathode (K) wird die Diode leitend. Diese Spannung, in Datenblättern Uf genannt, liegt bei Siliziumdioden bei 0,7V und bei LED zwischen 1,8 und 3,3V. Der Strom If liegt bei Leuchtdioden zwischen 5 und 30mA. Z.B. im Conrad Katatlog sind diese Daten wie auch die Abstrahlwinkel angegeben. Der für die betreffende LED angegebene Strom (meistens 20mA) darf auf keinen Fall überschritten werden, da sonst die LED zerstört wird. Dagegen kann eine LED mit deutlich geringeren Strom betrieben werden, je nach dem, wieviel Licht man benötigt. Zur Strombegrenzung reicht ein Widerstand. Bei einer nicht stabilen Versorgungsspannung, z.B. analoge Gleisspannung (geschwindigkeitsabhängig), kann man auf spannungs- oder stromstabilisierende Schaltungen zurückgreifen. Doch dazu in einem anderen Beitrag mehr. Auch soll nicht vergessen werden, das Dioden auch in Sperrichtung leitend werden. Wer sich mit Elektronik beschäftigt, kennt die hierfür speziell gefertigten Zehnerdioden, die ab einer bestimmten Spannung leitend werden. Diesen Zehnereffekt haben alle Dioden. Bei Gleichrichterdioden wird daher eine max. Sperrspannung angegeben. Da LED immer in leitender Richtung betrieben werden, stellt sich normalerweise diese Frage nicht. Ich habe mal einige LED aus meiner Bastelkiste überprüft und Eine mit einer Zehnerspannung von 13V gefunden. Diese Spannung wird bei einer Strombegrenzung von einigen mA die LED sofort zerstören. Daher LED immer nur an Gleichspannung in richtiger Polarität (+ an Anode und - an Kathode) betreiben, bzw. bei Antiparalellschaltung mit nur wenigen Volt Sperrspannung.
Und nun 2 praktische Anwendungen:
Bild
Hier habe ich eine "Nachtaufnahme" mit 2 AMS Personenwagen versucht. Links ein Wagen mit 4 Glühlampen (6V 50mA, zusammen 200mA) und rechts ein Wagen mit 4 LED, http://www.conrad.de/ce/de/product/1801 ... mm-250-mcd ( gelb, Uf 2V, If 20mA, 250mcd, 60º Abstrahlwinkel) Mit einer Stromregelschaltung habe ich auf 13mA gedrosselt. In natura sieht die Ausleuchtung besser aus als auf diesem Bild (nicht so rötlich).
Bild
Hier meine Accucraft K36 mit den gleichen LED wie in den Wagen, im Scheinwerfer mit 10mA und in den Signallaternen mit 4mA. Die Vorwiderstände hierfür wurden wie folgt berechnet:
Versorgungsspannung 5V, Uf der LED 2V.
Vorwiderstandspannung= Versorgungsspannug - LED Spannung, Widerstand = Spannung(V) / Strom(A)
Scheinwerfer 5-2=3V, 3/0,01=300 Ohm, gewählt 330 Ohm
Signalleuchten 5-2-2=1V 1/0,004= 250 Ohm gewählt 270 Ohm
Bild
Mit folgenden LED Tester http://www.conrad.de/ce/de/product/1811 ... Detail=005 kann man wunderbar LED bei verschiedenen Strömen prüfen um z.B. die Wunschhelligkeit festzulegen. Auch wer, wie ich, die LED Anschlüsse kurz abschneidet um die Anschlüsse anzulöten, kann damit kurz prüfen ob er die LED nicht durch die Löthitze zerstört hat. Ist mir zwar noch nicht passiert aber es ist beruhigend zu wissen, daß die LED noch lebt. Bei solchen Arbeiten sind Schrumpfschläuche über die Lötverbindungen ein sicherer Schutz.
Für weitere Schaltungen muß ich erstmal zeichnen. Falls ich etwas zu elektrotechnisch ausgedrückt habe, einfach nachfragen.
Gruß Gerd


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 21.01.2013, 19:38 
Offline
* SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 26.01.2009, 22:44
Beiträge: 404
Wohnort: 2345 Brunn am Gebirge (A)
Hallo Gerd
ich verwende Duo LED´s in gelb und rot mit gemeinsamer Anode in 3mm Ausführung (z.B. von DCC-Versand Hanno Bolte oder Pur-led) und schalte wechselnd in Fahrtrichtung über die Fernsteuerung mit dem Richtungsservo über eine Y-Abzweigung und einem SMC 2 Kanal-Schalter (Art.225126 Conrad).
Beste Grüße
Gerhard


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 21.01.2013, 21:21 
Offline
*** SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 22.03.2012, 20:08
Beiträge: 855
Wohnort: Winsen/Luhe (DE)
Hallo!
So nun habe ich ein paar Zeichnungen fertig.
Bild
Hier zur Verdeutlichung eine Antiparalellschaltung eines Zweibegrifftageslichtsignals. Die LED des Haltbegriffs HP0 ist umgekehrt zu den beiden LED des Fahrtbegriffs HP2 geschaltet. Dieses Signal wird nur mit 2 Adern angeschlossen und mit wechselnder Polarität kann so der Halt wie der Fahrtbegriff gestellt werden. Die dabei anstehende geringe Sperrspannung kann den LED nicht gefährlich werden.
Bild
Hier ist mit einem Spannungskonstanter der 78** Serie eine konstante Versorgungsspannug für die LED´s hergestellt worden. Diese Spannungskonstanter gibt es in verschiedenen Ausgangsspannungen. Die letzten beiden Ziffern bezeichnen die Ausgangsspannung. Beim 7805 also 5V. Für die Gleichrichtung der Eingangsspannung ist ein Brückengleichrichter vorgeschaltet. Dieser stellt bei digitaler Wechselspannung oder bei fahrtrichtungsabhängiger Polarität der Analogspannung die richtige Polarität sicher. Diese Gleichrichter gibt es in verschiedenen Ausführungen und sind mit den Anschlüssen ~, + und - Symbolen einwanfrei gekennzeichnet. Die Bezeichnung z.B. B40C500 bedeutet; B= Brückengleichrichter, 40=Max. Eingangsspannung, C= Kapazitive Belastung zulässig, 500= max Strom in mA. Diese Schaltung kann auch für Glühlampen verwendet werden (wie auch bei meinen AMS-Wagen).
Bild
Hier die Schaltung meiner Personenwagen mit 4 LED und Stromregelung auf 13mA. Funktioniert ab 12V einwandfrei. Durch die Reihenschaltung der LED komme ich mit 13mA aus. Im Vergleich zur Original Glühlampenbeleuchtung von AMS mit 200mA eine gewaltige Stromersparnis für diesen eigendlich unwichtigen Effekt. Näheres über die Stromregelung mit dem BF245 entnehmt http://www.atx-netzteil.de/strombegrenz ... chluss.htm.
Bild
Und hier eine Ansicht der Anpassungsschaltung, aufgebaut auf einer Streifenplatine im AMS Wagen. Über den Steckkontakt wird die Verbindung zur Decke hergestellt.Bild
Gruß Gerd


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 00:15 
Offline
* SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 07.12.2009, 11:31
Beiträge: 1265
Wohnort: St. Margrethen (CH)
Hallo Gerd
Danke für die genaue Einführung in die LED-Technik. Ich weiss jetzt, dass eine LED einen Vorwiderstand braucht. Aber wie gross der sein muss habe ich immer noch nicht geschnallt.
Bei der Loklaterne fehlt mir eigentlich auch der Glühfaden der bei reduzierter Voltzahl eine so schön rötliche Farbe hat.
Bei der Wagenbeleuchtung und den Signallaternen gefällt mir die LED gut. Aus dem oben genannten Grund werde ich wohl bei den 6 Voltlampen von Conrad mit reduzierter Spannung bleiben.
Freundliche Grüsse :lol:
Georg

_________________
Ein Dampfmodell lebt
http://www.youtube.com/channel/UCwj9ecb2BeW_bWSSw-AhsZQ


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 00:34 
Offline
* SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 31.12.2008, 17:52
Beiträge: 1079
Wohnort: Zwischen Stuttgart und Heilbronn (DE)
Hallo Gerd,

danke für die Beitrag wie man Licht ins Dunkel bringt. Ich möchte vor allem noch Licht in die Rügen Personanwagen bauen. Das ist in der dunklen Jahreszeit sehr schön anzusehen wenn der Zug über den Balkon rattert.

Beste Grüße,

Marco

_________________
"Wenn ein Mann je den Regler geöffnet, das Feuer geschürt und somit das Dampfross zum Leben erweckt hat, so ändert das seine Seele." (John Snell)

Mein YT-Kanal:


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 12:38 
Offline
*** SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 22.03.2012, 20:08
Beiträge: 855
Wohnort: Winsen/Luhe (DE)
Hallo Georg!
Ich denke, mit der gelben LED habe ich den Farbton einer Glühlampe einigermaßen getroffen. Siehe http://www.railpictures.net/viewphoto.p ... 02&nseq=19. Der warmweiße Farbton sieht doch etwas mehr nach Leuchtstoffröhre aus.
Zur Vorwiderstandsberechnung habe ich Dir folgenes Beispiel aufgestellt:
Bild
Nach Kirchhoff, ist in einer Reihenschaltung die Gesamtspannung die Summe der Einzelspannungen. Die 4 1,2V Akkuzellen der Fernsteuerbatterie ergeben zusammen 4,8V. Genauso verhält es sich in den beiden LED Strompfaden (2+2,8 und 2+2+0,8 = 4,8). Die eingesetzten 2V pro LED sind typenabhängig. In der Paralellschaltung ist der Gesamtstrom die Summe der Einzelströme, hier 10+4=14mA. Da die gewählte LED (Conrad 180172) mit 20mA recht hell ist, habe ich experimentiell den reduzierten Strom bei der Wunschhelligkeit ermittelt, hier 10mA. Jetzt, wo Strom und Spannung am Widerstand bekannt sind, kann nach Ohm der Widerstand berechnet werden. Hierzu wird die Spannung in V durch den Strom im A geteilt und man erhält den Widerstand in Ohm. Also 2,8V, 10mA = 0,01A; 2,8/0,01=280Ohm. Widerstände werden in gestaffelten Werten angeboten, wo man sich den passenden Wert heraussuchen muß. In der gängigen E12 Reihe (https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe) können wir nun zwischen 270 und 330Ohm wählen. Auch sollte man die am Widerstand abfallende Leistung beachten. Hier ist die Spannung mit dem Strom zu multiplizieren, 2,8*0,01=0,028W. Der verwendete Widerstand darf diesen Wert nicht unterschreiten, also bei 1/8 oder 1/4W Widerständen kein Problem.
Gruß Gerd


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 15:34 
Offline
*** SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 22.03.2012, 20:08
Beiträge: 855
Wohnort: Winsen/Luhe (DE)
Hallo Marco!
Hier für Dich und alle anderen, die meine Schaltung nachbauen wollen noch ein wichtiger Praxistipp.
Bild
Ich habe die Stromregelung für die Wagen (4 LED) auf einer Streifenplatine aufgebaut. Ich empfehle, diese Baugruppe, vor dem Einbau mit einer LED aus der Bastelkiste zu prüfen. Sehr schnell hat man einen Lötzinnspritzer (siehe Ende der roten Linie) zwischen den Leiterbahnen und die ganze Regelung ist hin. Dann lieber eine LED aus der Bastelkiste hochjagen als die mühsam im Fahrzeug Verbauten. Um solche Spritzer, die kaum zu sehen sind, zu beseitigen, ziehe ich nach dem Löten eine Schraubendreherklinge zwischen den Leiterbahnen durch.
Ansonsten Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. 8)
Gruß Gerd


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 15:57 
Offline
* SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 19.12.2011, 19:10
Beiträge: 156
Wohnort: Neckargemünd (DE)
Hallo Gerd,

wozu der Widerstand?
Du hast doch einen Festspannungsregler?
Oder ist das ein einstellbarer mit festgelegtem Regelwiderstand?

Gruß
Clément


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 17:42 
Hallo Clément,

Für die Anderen: ich vermute du meinst den 7805 und den Wiederstand der dort für die LED verwendet wird.

Dieser Wiederstand ist notwendig, denn die LEDs dürfen keinen zu hohen Strom abbekommen. Er begrenzt den Strom durch die LEDs. LEDs mit Konstantspannung zu betreiben ist ungeschickt, denn sie sind Heißleiter. Das bedeutet, dass wenn sie warm werden, sie mehr Strom ziehen und damit noch wärmer werden ;-). Normalerweise geht es zwar wenn die Spannung relativ genau passt, aber wenn du auf der sicheren Seite sein willst nimmst du einen Wiederstand + Konstantspannung oder eine Konstantstromquelle.

Noch ein kleiner Tipp von mir: Es gibt einen wunderbaren 5V laderegler für eine Lipo-Zelle (Max 1811). Damit könnt ihr mit den 5V zusätzlich einen Lipo laden (achtung: Hier einen Schaltregler anstelle des 7805 verwenden oder wenigstens ein großes Kühlblech). Das macht sich vor allem für die nur-Echtdampffahrer gut: Ihr braucht nicht auf der ganzen Anlage Strom zu haben sondern nur auf ein paar Bahnhofsgleisen. Die haltet ihr relativ sauber (guter Kontakt) und könnt dort eure Züge zum laden parken. Fährt der Zug dann auf der Strecke habt ihr genug Reserven (selbst eine kleine 500mAh-Zelle reicht mind. 5h) um den ganzen Tag zu fahren. Und den Ladestecker spart ihr euch so auch.

Grüße,
Michael


Nach oben
  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 17:49 
Offline
* SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 07.12.2009, 11:31
Beiträge: 1265
Wohnort: St. Margrethen (CH)
Hallo Gerd
Vielen Dank für Deine Ausführungen und die Geduld die Du mit erklähren aufbringst. Ich würde Dich gerne bitten mir eine Schaltung zu zeichnen für eine LED weiss wenns geht mit verschiedenen Helligkeiten. Ich möchte versuchen den Wasserstand im Führerhaus zu beleuchten, so dass man ihn gerade gut sieht aber nicht zu hell. Dafür bräuchte ich verschiedene Helligkeiten aber nur eine LED.
Freundliche Grüsse :lol:
Georg

_________________
Ein Dampfmodell lebt
http://www.youtube.com/channel/UCwj9ecb2BeW_bWSSw-AhsZQ


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 18:48 
Hallo Georg,

(Hab gerade wenig nicht-frustrierendes zu tun, deshalb klaue ich kurz den Thread von Gerd)

Ich vermute du hast eine 5V-Spannungsversorgung an deiner Lok.
Du hast jetzt folgende Möglichkeiten:
* Mikrocontroller rein, der die LED-Helligkeit nach einem Servokanal regelt (da wird es schwieriger)
* Du nimmst ein Potentiometer. Bezugsquelle: [1] [2] oder jeder andere Elektronikhändler. Such dir einfach eins aus das du so an der Lok montieren kannst, dass du es mit Schraubenzieher oder Finger bedienen kannst. Die Bauform ist egal, es sollte aber einen Widerstand von 1k haben. Die Reihenfolge der Beinchen ist immer gleich. Das verbindest du dann mit einem 220-Ohm-Wiederstand (eventuell auch 100 Ohm wenn die LED nicht hell genug wird) und einer LED wie folgt:

Bild

Denk dran die LED richtig herum (Abflachung in Richtung schwarzer Draht = Minus) anzuschließen. Die Helligkeit kannst du durch drehen des Potis einstellen.
* Du Probierst einfach etwas mit den Widerständen herum, bis dir die Helligkeit passt. Zu groß macht nichts, zu klein brennt die LED bald durch.

Grüße, Michael

[1] http://www.reichelt.de/Drehpotis/2/inde ... OUPID=3132
[2] http://www.reichelt.de/Standardtrimmer/ ... 125;SHOW=1


Nach oben
  
Mit Zitat antworten  
BeitragVerfasst: 23.01.2013, 18:56 
Offline
*** SchienenDampfer
Benutzeravatar

Registriert: 29.03.2010, 20:29
Beiträge: 1038
Wohnort: Hamburg (DE)
Hallo Georg,

Georg hat geschrieben:
Ich würde Dich gerne bitten mir eine Schaltung zu zeichnen für eine LED weiss wenns geht mit verschiedenen Helligkeiten. Ich möchte versuchen den Wasserstand im Führerhaus zu beleuchten, so dass man ihn gerade gut sieht aber nicht zu hell.


das hat Gerd im Grunde schon getan, guck mal hier:

gerd23029 hat geschrieben:
Zur Vorwiderstandsberechnung habe ich Dir folgenes Beispiel aufgestellt:
Bild
[...]
Da die gewählte LED (Conrad 180172) mit 20mA recht hell ist, habe ich experimentiell den reduzierten Strom bei der Wunschhelligkeit ermittelt, hier 10mA. Jetzt, wo Strom und Spannung am Widerstand bekannt sind, kann nach Ohm der Widerstand berechnet werden. Hierzu wird die Spannung in V durch den Strom im A geteilt und man erhält den Widerstand in Ohm. Also 2,8V, 10mA = 0,01A; 2,8/0,01=280Ohm.


Denke dir den linken Teil (mit den 2 LEDs übereinander) einfach weg. Es bleiben die Akkus, eine LED und ein Widerstand. Dann hast du die Schaltung für eine LED. Da die LED in der Regel nicht mehr als 20mA abkann, sollte der Widerstand nicht kleiner als 140Ohm sein. Kleinerer Widerstand, helleres Licht und umgekehrt. Kaufe dir ein Sortiment an Widerständen und experimentiere ein wenig - sind ja nur Cent-Beträge! Aber denk an die Leistung!

PS: Gerd, für mich ist das Thema zwar nicht neu, aber ich finde es großartig dass du dir die Arbeit machst das einmal auszuführen! :TOP

Viele Grüße
Arne


Nach oben
 Profil Private Nachricht senden  
Mit Zitat antworten  
Beiträge der letzten Zeit anzeigen:  Sortiere nach  
Ein neues Thema erstellen Auf das Thema antworten  [ 38 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3, 4  Nächste

Alle Zeiten sind UTC + 1 Stunde [ Sommerzeit ]


Wer ist online?

0 Mitglieder


Ähnliche Beiträge

Beleuchtung für Echtdampfloks
Forum: Elektrik
Autor: Sven
Antworten: 83
Frieda mit Beleuchtung
Forum: Tuning
Autor: Sir Henry
Antworten: 4

Du darfst keine neuen Themen in diesem Forum erstellen.
Du darfst keine Antworten zu Themen in diesem Forum erstellen.
Du darfst deine Beiträge in diesem Forum nicht ändern.
Du darfst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.

Suche nach:
Gehe zu:  
cron



Hosted by iphpbb3.com

Impressum | Datenschutz