RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#1 von basteljero , 21.11.2020 22:24

Hallo,
Edit 2020-12-07
Der größte Teil meiner Anlagen-Beleuchtung besteht aus LED's, die aus Lichterketten
gewonnen wurden, da kann man sich die gewünschte Lichtfarbe gut auswählen.
Die werden preiswert ja um diese Zeit als Weihnachts-Beleuchtung angeboten.
Besonders interessant:
Die Batteriebetriebenen. Belässt man eine LED und 2 Anschlüsse, kann man bei der
Konfektion eigener Beleuchtungs-LED's schnell Polarität und Funktion testen.

Für den Anlagen-Bau braucht man ja eher dezente Beleuchtung, keine "Suchscheinwerfer",
ein Vorwiderstand von 22 kilo-Ohm bis 47 k bei 20 Volt Versorgung hat sich bei mir bestens bewährt.

Ein Punkt ist aber wichtig:
Die zugelassene "Rückwärts-Spannung" von LED's liegt meistes bei 5 Volt.
Nimmt man einen üblichen Eisenbahn-Trafo, liegt man bei falscher Polung höher, deshalb sollte
eine Schutzdiode in sogenannter "Antiparallelschaltung" vorgesehen werden:
Bei richtiger Polung fließt der Strom über die LED (oder bei Serienschaltung über mehrere),
Bei falscher Polung über die Schutzdiode. Dadurch fällt die Versorgungsspannung (fast) komplett
am Vorwiderstand ab und nicht an den (jetzt in Sperrichtung liegenden) LED's.

Hier mein "Doku", wird immer mal wieder aktualisiert:
[attachment=0]Beleuchtung_Anlage_dok_2020-12-03__1.pdf[/attachment]

Gruß
Jens

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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#2 von Ronzo , 21.11.2020 23:21

Jens;

Gut zusammengefasst!

Die Diode in Anti-parallelschaltung sodas sie vor Schaden bei Rückwärts-Spannung sorgt ist eine gute Idee!

...besonders auch mit den 20mA pro LED...das war mal!...bei den effizienten LEDs von heutzutage wuerden die bei so einer Strommenge wie ein angesagten Suchscheinwerfer aussehen, und den armen Preisers einen boesen Sonnenbrand verpassen!

Gruesse aus Connecticut!


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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#3 von basteljero , 22.11.2020 20:56

Moin !
Nachdem einige Lichtkreise fertiggestellt sind, stellte sich die Frage nach der Spannungsversorgung:
Alle Kreise kann man unmöglich direkt zusammenschalten, da sucht man sich bei einem Kurzschluß tot.
Alle Kreise einzeln abschaltbar machen, wollte ich auch nicht.
Deshalb habe ich eine kleine Platine angefertigt:

Für einige noch vorhandene Straßenlaternen mit 16V-Glühlämpchen sind noch 10 Hochlast-Widerstände (5W) verbaut.
Bei einem Kurzschluß geht nur die Spannung am betreffenden Kreis runter, da die Versorgungsspannung am Widerstand abfällt,
welcher den Strom begrenzt. 2 Lämpchen hintereinander geschaltet (Serienschaltung) wirken natürlicher und erhöhen
die Lebensdauer der Birnchen beträchtlich.
Jeweils 4 LED in Serie sind über 10 k / 0,25W -Widerstände versorgt. Das Ganze auf einer doppelreihigen Lötleiste.
Mit dem separaten Vorwiderstand im Schaltkreis der 4 LED ergeben sich insgesamt 20 kilo-Ohm,.

Verteilerplatine:
Bei Kurzschluß entsteht natürlich je nach Bemessung der Widerstände Wärme, deshalb müssen diese so eingebaut sein,
dass sie diese auch loswerden können, Abstand zu Kabeln etc. ist eigentlich selbstverständlich.
Eine Abdeckung z.B. aus Lochblech kann über den Lochraster-Platinen angebracht werden und bietet mechanischen Schutz.

2 LED's dienen zur Anzeige: eine rote und eine grüne, sie sind Antiparallel geschaltet.
Nach dem obligatorischen gemeinsamen Vorwiderstand folgt eine Zener-Diode:
In deren Durchlaßrichtung leuchtet die rote LED und zeigt an, dass bei der Versorgungsspannung die Polarität
falsch ist.
Bei richtiger Polarität der Versorgungsspannung arbeitet die Z-Diode in Sperrichtung und leitet ab einer bestimmten
Spannung. Jetzt erst kann über sie überhaupt ein Strom fließen, und nach weiterer Erhöhung der Versorgungs-Spannung
beginnt die grüne LED zu leuchten.
Ein "alter Trick" um mit einfachen Mitteln Unterspannung zu signalisieren. 11 Volt habe ich gewählt, weil dann schon
4 hintereinandergeschaltete LED's leuchten und die Straßenlaternen etwas glimmen.

Jens


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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#4 von basteljero , 03.12.2020 19:03

Hallo,
Leider dürfen die alten robusten Trafos nicht mehr vertrieben werden.
Aber ich konnte gestern 4 Antiquitäten erwerben, sie stammen aus Märklins später "blauer Periode"
haben 3 Ausgänge und jeweils 10 VA.
Vermutlich um 1975, PVC-Gehäuse und "moderne" Sicherheitskennzeichnung.
Die ganz alten Blechtrafos halte ich für lebensgefährlich.
"marklin-users.net/forum/posts/m478395-YIKES----my-280A-transformer-gave-me-a-huge-230-Volt-shock#post478395"

Da ich Gleichstrom benötige, ist ein Brückengleichrichter eingeschaltet, welcher Vollweg-Gleichrichtung
ermöglicht für größeren Leistungsbedarf (0 - L).
Vorgeschaltet 2 festeingelötete Sicherungen, alle Einzelkreise können jeweils max. 100 mA ziehen, mein
"Sicherheitskonzept" bei den geringen üblichen Kabelquerschnitten der erhältlichen LED-Beleuchtungen.
Eine zusätzliche Diode richtet die Fahrspannung (B) gleich, es ist nur Einweg-Gleichrichtung möglich, wegen
der inneren Verschaltung der Rarität.
Die abgegebene Max. Leistung eines Trafos ist bei Einweg-Gleichrichtung geringer als bei Vollweg-Gleichrichtung,
es wird aber nur sehr geringer Strombedarf vorhanden, da hauptsächlich nur LED-Beleuchtung verwendet wird.
Außerdem muss der Ladekondensator für 50V bemessen sein, wegen der höheren Spannung beim
Umschaltimpuls für die Fahrtrichtungsänderung bei Märklin.
Schön ist, dass die Regelung der Spannung für die LEDs nicht bei 0 V beginnt, sondern bei etwa 10 V,
der Stellbereich des Trafos wird gut genutzt.
Ich hoffe, den Schaltplan für den Trafo in etwa richtig gezeichnet zu haben,
PDF im ersten Beitrag ist aktualisiert.
Edit 2020-12-07
Wo nur eine nicht einstellbare Spannung gebraucht wird, sind die "grauen" 18 VA-Trafos aus den alten
"Delta-Einsteiger-Packungen" gut geeignet, sie liefen pulsierende Gleichspannung 18V die nach dem Siebelko
( etwa 1000 µF / 36V ) geglättete 24 Volt ergibt.

Gruß
Jens


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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#5 von basteljero , 14.12.2020 10:28

Hallo,
Nicht jeder möchte sich einen Sicherungsverteiler selbst zusammenlöten.
Im Internet findet man unter dem Suchbegriff "Modellbahn-Moba-Sicherungsverteiler" verschiedene Ausführungen,
unter anderem solche, welche den Strom automatisch auf z.B. 1 Ampere begrenzen und sich automatisch wieder
einschalten. Preis unter 15 Euro, und LEDs zur Spannunganzeige sind auch noch drauf.
Das Thema "Empfohlener Kabelquerschnitt für Häuserbeleuchtung" in diesem Thread angesprochen:
https://stummiforum.de/viewtopic.php?f=21&t=186518

Gruß
Jens


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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#6 von Railstefan , 16.12.2020 13:32

Hallo Jens,

in deinem Plan hast du einen Brückengleichrichter am Licht-Ausgang des Trafos eingeplant, aber keinen beim Fahrstrom-Ausgang. Warum nicht?
Dann brauchst du nirgendwo antiparallele Schutzdioden, denn es gibt nur noch Gleichspannung.

Gruß
Railstefan


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RE: LED: Beleuchtung, Spannungs-Versorgung und anderes

#7 von basteljero , 16.12.2020 16:51

Hallo Railstefan,
Eigentlich komme ich von der "LGB" her, da hat der Trafo 2 getrennte sekundäre (Ausgangsseitige) Wicklungen:
Gleichspannung / "Bahnstrom" und Wechselspannung (14 Volt) für die Weichen.
Die könnte man unabhängig voneinander nutzen, der Märklin-Trafo gefiel mir aber besser.

Die "Sparfüchse" von Märklin verwenden pfiffigerweise aber dieselbe Wicklung für Bahnstrom und Lichtstrom,
wie das "Zerlegen" der Trafos bei der Sicherheitsprüfung gezeigt hat.
Die Gesamtwicklung ist dazu noch aufgeteilt (6 Volt fest + 10V einstellbar,
an der äußersten 10V Wicklung fährt der Schleifer an den Drahtwindungen entlang.
Zur Erzeugung des Umschaltimpulses verlässt der Schleifer diesen Einstellbereich und berührt einen zusätzlichen
Kontakt, an dem eine 3 Wicklung angeschlossen ist. Dann sind insgesamt 3 Wicklungen hintereinandergeschaltet.
Ich habe versucht, das in die Zeichnung einzubringen, ist natürlich nicht "Normgerecht" gezeichnet.

Jetzt wird es etwas kompliziert:
Richtet man eine Wechselspannung gleich, ist die Ausnutzung des Trafos bei Brückengleichrichtung am größten,
deshalb habe ich die Ausgänge "0" und "L" direkt an den Brückengleichrichter gelegt, der schaltet je nach Polarität der Wechselspannung
einen der Anschlüsse auf "-" und den anderen auf "+".
vgl. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1807181.htm
Damit habe ich dann eine feste Gleichspannung mit "hohem" Strom für meine Weichen - Kondensatoren

Die LED-Beleuchtungen brauchen nur einen Bruchteil dieses Stromes (aber einstellbare Spannung) , den liefert eine
zusätzliche Diode in "Einweg-Gleichrichtung", bei der nur eine Halbwelle genutzt werden kann.
Die Diode sitzt hinter dem Schleifer-Abgriff ("B") .

Bei höchster eingestellter Spannung ist der Schleifer-Ausgang "B" mit "L" verbunden, die Diode arbeitet zusammen mit einer Diode
des Brückengleichrichters in Einweg-Gleichrichtung bei positiver Halbwelle, wo der Brückengleichrichter "0" auf Minus / Masse legt.
Bei der negativen Halbwelle legt der Brückengleichrichter "L" (und in diesem Fall gleichzeitig "B"") auf Masse, jetzt sperrt die
Diode, sonst würde es "knallen" bzw. ein Rückstrom von den Kondensatoren fließen.

Den Brückengleichrichter könnte man auch an "0" und "B" anschließen um einstellbar beide Halbwellen zu nutzen,
dann müsste aber "L" freigelassen werden.

Gruß
Jens


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