Hallo zusammen,

wie handhabt ihr die Auslegung von LED-Schaltungen in Bezug auf die Decoderspannung U+?

Als Faustregel setzt man ja für die Spannung zwischen dem gemeinsamen Rückleiter U+ und den Decoder-Ausgängen AUXn eine um ca. 1,4 V reduzierte Schienenspannung (bzw. bei ESU explizit im Handbuch angegeben -1,5 V) an. Der Grund hierfür liegt im Decoder-eigenen Brückengleichrichter begründet.

Nun ist es aber ja so, dass die Schienenspannung zumindest in Grenzen Digital-System-abhängig ist:

Märklin MS2 ~18 V
Märklin CS2/CS3 ~19 V
ESU Ecos2 ~19,5V
Märklin CU ~20-22 V

Möchte man nun bspw. 5 LEDs in Reihe schalten und einen entsprechenden Vorwiderstand auslegen, wie macht ihr das?

LED-Daten:
Forward Voltage VF
min. 2.8 V
typ. 3.5 V
max 4.0 V
IF =20mA

1. Auf welche digitale Gleisspannung legt ihr eure Schaltung aus (19 V Gleis -> 17,6 V U+/AUXn)?

2. Wie geht ihr mit Bauteilstreuungen um (immer min./max. Werte nehmen oder mit typ. rechnen)?

Bei 5 LEDs, 19V Gleisspannung und max. VF Werte würde es ja bespielsweise schon nicht mehr mit dem Vorwiderstand passen, da ja bereits an den LEDs theoretisch mehr Spannung benötigt wird als die Quelle liefert.

Bin auf eure Antworten gespannt.

Viele Grüße,
Arndt

Hallo Arndt,

ich bin inzwischen davon abgekommen den errechneten Widerstand zu nutzen, erfahrungsgemäß entsteht dabei der Eindruck eines Flutlichts. Ich nutze also Widerstands-Rechner nur noch um den minimalen Widerstandswert zu erfahren und setze dabei immer die typische LED-Spannung und 5 mA Strom als Rechenwerte ein. Da ich nur eine Zentrale habe und deren Booster alle auf 16V eingestellt sind, gehe ich von einer Eingangsspannung von 18 V aus (Sicherheitsreserve) und nutze für eine LED Werte > 10kOhm, bei zweien >5600 Ohm usw. und meist muss dann im Decoder noch zusätzlich gedimmt werden. Wenn Du nicht immer genau den gleichen LED-Typ verwendest, bleibt sowieso nur Ausprobieren mit welchem Vorwiderstand ein realistisches Licht entsteht, zudem Angebote aus dem Netz meist gar kein Datenblatt der LED zur Verfügung stellen.
Und wenn Du tatsächlich die genannten Zentralen wechselweise einsetzt, bleibt nur die mit der höchsten Spannung als Basis zu wählen, damit sicher keine LED durchbrennt.

Gruß
Werner

Hallo Arndt

Bezüglich deiner Frage zur Auslegung der max. Spannung für die LED Beleuchtungen: Das wird jeder unterschiedlich handhaben und ist bei der heutigen Lichtausbeute der LEDs nicht mehr sooo eng.
Ich z. B. lege meine Schaltungen (halt den Vorwiderstand) immer auf 22V aus da ich als Reserve noch einen ungeregelten Lüssi-Eigenbau-Booster mit entsprechendem Trafo eingelagert habe. Auch ist zu Testzwecken noch eine alte CU6021 da.
Am normal verwendeten Tams B4 sind 18V Gleisspannung eingestellt.

Aber meistens ist der entsprechende Vorwiderstand viel höher, da ich bisher keine der LEDs mit If 20mA betreibe (keine Xenonlampen in den Wagen oder Loks). Da wo ich mal die Stromaufnahme überprüft habe waren’s gerade mal 4 mA für einen ganzen Wagen mit 4x3 LED Strip.
In meinem umgebauten Gläsernen von Roco sind für die Innenbeleuchtung (2x4LEDs in Reihe+1 LED im Einstieg) je 4,7kOhm verbaut und 1x 10kOhm.

Daher lege ich eine Beleuchtung eher nach dem Aussehen aus als nach den maximalen Werten, die erreicht man nicht. Zum Testen hab ich mir eine Widerstandsdekade gebaut. Damit teste ich die geplante Beleuchtung und kann die gewünschte Helligkeit ausprobieren.

Unter Berücksichtigung der schwankenden Gleisspannungen, auch auf der Anlage selbst durch Übergangswiderstände etc. sollte die Spannung über die Leds bei etwa 2/3 der durchschnittlichen Gleisspannung liegen um genug "Fleisch", sprich Spannungsabfall über den Vorwiderstand zu haben. Da Leds eine feste Schwellspannung haben tut sich unter dieser gar nichts. Dazu kommt das im Decoder durch den Gleichrichter und den Schalttransistor auch nochmal 15-2V verloren gehen.
5 Leds mit 3,4 V macht 17V, plus 1,5V vom Decoder = 18,5V
Bei 19V am Gleis bleiben 0,5 V, bei 10 mA macht das einen Vorwiderstand von 50 Ohm. (R=U/I : 0,5V / 0,01A = 50 Ohm) 10 mA bei 5 aktuellen Leds reichen um einen normalen Vierachser in ein Solarium für Preiserlein zu verwandeln.
ABER:
Stellt man den Wagen jetzt auf ein Gleis mit einer Zentrale die 20V liefert wird es superhell und warm:

20V - 18,5V = 1,5V Spannungsabfall über den Vorwiderstand
I = U/R : 1,5V/50 Ohm = 30 mA

Sind es gar 22V wird es richtig böse für die Leds:

22V - 18,5V = 3,5V , 3,5V/50 Ohm = 70 mA spätestens jetzt ist es nach ein paar Sekunden dunkel.

Deswegen das ganze eher mit maximal 3 Leds in Reihe auslegen:
3 x 3,4 V = 10,2V, plus 1,5V vom Decoder sind 11,7V

19V: 19V-11,7V=7,3V, 7,3V/0,01A= 730 Ohm, nächster Wert 750 Ohm. LED-Strom rund 9,5 mA, das reicht
20V: 20V-11.7V=8,3V, LED-Strom dann 8,3V/750 Ohm = 11 mA, heller, aber deutlich unter dem Maximalstrom der Leds.
22V: 22V-11,7V= 10,3V, LED-Strom dann 10,3V / 750 Ohm = 13 mA, spätestens jetzt LSF 50 und Sonnenbrillen für die Preiserlein, aber die LEDs überleben das immer noch

Da so zwei Dreierketten zum Einsatz kommen sollten (gute Lichtverteilung ) kann man den Strom auch deutlich heruntersetzen, auch mit Vorwiderständen von 1,5 KOhm ist das noch reichlich hell. Selbst mit 2,2 KOhm und damit etwa einem sechstel des mögliche Stroms sind LEDs immer noch hell genug, das ist aber Geschmackssache.

Moin, hier ist ein gutes Gerät zu sehen, falls du öfter Widerstände suchst.
RE: Verschiedene Widerstände ausprobieren
Schönen Gruß
Maik

Erst einmal vielen Dank für die zahlreichen Antworten bis hierher.

So ein richtig einheitliches Vorgehen scheint es da ja nicht zu geben, jeder hat so seine Version. Ich versuche jetzt mal ein Bild für mich zu zeichnen:

Beginne ich mal mit der Gleisspannung:
Da gibt es bspw. die Bi-Pin Allglas-Lampen für digital (E610080) für 22 V sowie die Rauchgeneratoren für digital 16 - 22 V. Entsprechend sollte man das obere Ende so bei 22 V annehmen. Die moderneren Zentralen tummeln sich für H0 zumeist zw. 18 und 19 V. Damit sollte ich versuchen die Schaltungen auf ~19 V auszulegen und Sicherheitsreserve bis 22 V vorzusehen (Sonnenbrillen für die Preiserlein ;o) ).

Zu der Schaltung selbst:
Bei LED-Schaltungen die verfügbare Spannung zw. U+ und AUXn max. zu 2/3 ausnutzen. Helligkeit dann über Stromstärke mittels Vorwiderstand einregeln. Als Einstieg mit dem "typ." Wert aus den Datenblättern rechnen und 5 mA Stromstärke als "Daumenwert" für moderne LED-Typen vorsehen. Der Rest dann Fine-Tuning im Experiment (try+error). Wenn das mit der Spannung bei LED Reihenschaltung zu knapp wird lieber in parallele Stränge aufteilen, auch wenn das auf Kosten des Stromverbrauchs geht.

Passt das dann so aus eurer Sicht?

Da ich beim aktuellen Projekt aber tatsächlich 5 LEDs benötige, würde ich in 2 + 3 Formation aufteilen müssen und über die 2 verschiedene Vorwiderstände die Helligkeit einregeln. Hmm... stelle ich mir recht schwierig vor, das mit den Normreihen zu treffen. Gibt es da noch einen besseren Vorschlag?

Zitat von firecat76 im Beitrag #6

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Als Einstieg mit dem "typ." Wert aus den Datenblättern rechnen und 5 mA Stromstärke als "Daumenwert" für moderne LED-Typen vorsehen.

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Einen perfekten Treffer wird man mit nicht ohne riesen Aufwand erreichen. Aber eine perfekt gleiche Helligkeit gibt es auch bei der echten Bahn nicht bei der Innenbeleuchtung, also Mut zur Lücke. +-10% Strom und damit Helligkeit nimmt nur ein geschultes Auge wahr. Also einfach für 19V nach dem Decoder (~22V am Eingang des Decoders) die Vorwiderstände auslegen:
2 x 3,4V = 6,8V, 19V-6,8V= 12,2V, 12,2V/0,005A=2440 Ohm, nächster Normwert 2,4 KOhm.
3 x 3,4V = 10,2V, 19V-10,2V= 8,8V, 8,8V/0,005A=1760 Ohm, nächster Normwert 1,8 KOhm

Je nach Qualität der Leds kannst du die Widerstände auch durchaus grösser wählen, hab bei Abteilwagen mit einer Led pro Abteil den Strom auf 2 mA eingestellt, sonst wirkte es unnatürlich hell. Hängt aber stark von den Leds ab. Bevor du zum Ausprobieren mit schaltbaren Widerstandskaskaden, Potis etc. teuer experimentierst:
In der Praxis hab ich Widerstände mit 1K, 1K5, 1K8, 2K2, 2K7, 3K3, 4K7 und 10K liegen, jeweils mal 100 Stück für 2,50 gekauft. Damit habe ich alles in den Griff bekommen. Idealwert berechnet, nächsten Wert aus dem Bestand, ggf. nochmal auf den nächstgrößeren oder kleineren gewechselt. Oder auch mal durch Reihen/Parallelschaltung optimiert, aber das nur sehr selten.

Hallo Arndt,

du machst dir wegen der unterschiedlichen Helligkeiten von 2 LED-Strängen mit 2 bzw 3 LEDs mit entsprechenden Vorwiderständen zu viele Gedanke
Probier es lieber einfach aus, denn die Unterschiede dürften kaum auffallen, denn die Widerstände haben ja selber auch noch eine Toleranz von meist +/- 5%. Oder misst du deine Widerstände explizit aus?

Erfolgreiches Testen

Gruß
Railstefan

Hallo Arndt,
warum Kompliziert wenn es auch Umständlich geht

Theorie ist das Eine und Praxis das Andere.

Wenn Du die Möglichkeit hast dann messe doch bitte mal die Spannung am Aux Ausgang DEines Decoders, der ist dann auf Deine Anlage und Deine Geleisspannung bezogen, es gibt so viele Dinge die beachtet werden müssen, ich will da jetzt auch nicht weiter darauf eingehen.
Wenn Du die Spannung am Decoder hast, dann hast Du erst einmal einen Bezugspunkt und weißt wie groß der Widerstand mind sein muß damit nichts passiert.
In der Praxis wenigstens 1 K Ohm .
Um jetzt die richtige Helligkeit zu ermitteln gibt es Widerstandsdekaden.
diese hier z.B. verwende ich.
https://www.ebay-kleinanzeigen.de/s-anze...51138-168-18122

Du kannst damit wunderbar probieren wie groß der Widersatnd sein muß damit das mit der Beleuchtung natürlich aussieht.
Ich möchte dieses kleine Teil nicht mehr missen.
Gibt es ansosnten auch bei allen großen Elektronikversendern wie Reichelt, Conrad, Völkner,ELV etc.
Ich fahre ja überwiegend Epoche III und dann fast nur Dampf
Die Super Golden Withe LED Bauform 603 sind absolut spitze bei mir liegen die Vorwiderstände alle so zwischen 5 und 15 K Ohm sonst ist das viel zu hell.
Probiere es einfach mal aus, es lohnt sich.
Gruß
Wolfgang

Was ich noch vergaß: die Helligkeit kann man ja bei praktisch jedem Decoder auch nachträglich durch's Dimmen drosseln...

Hallo,

das mit dem Dimmen funktioniert nicht so wirklich, denn das Dimmen ist eine PWM, die bei Glühlampen funktioniert (Helligkeit wird über die Spannung verändert).

Bei LEDs wird die Helligkeit aber über den Strom eingestellt und da hilft Dimmen nur sehr begrenzt.
Daher bei LEDs zuerst mit dem Widerstand sehr nahe an die Wunschhelligkeit kommen und dann kann man ein wenig noch mit Dimmen machen.

Viel Erfolg
Railstefan

Das Dimmen funktioniert auch bei LEDs mit PWM super, der Strom durch die Leds wird ja durch die PWM genauso wie bei Glühlampen beeinflusst. Bei dem Display an dem ich gerade Tippe wird die Helligkeit des LED-Backlights auch per PWM gedimmt, jede der 40 Zonen einzeln. Und beim OLED-Display meines Handys jede einzelne der 12.000.000 Leds...
Aber: bei Glühlampen ändert sich die Lichtfarbe, deshalb wirken sich schneller dunkler. LEDs kennen diesen Effekt nicht. Da spielt uns das Gehirn dann einen Streich.