LED BELEUCHTUNG FÜR TRIEBFAHRZEUGE

hallo freunde der modellbahn

wie im bericht UMBAU BR118 AUF NEUEN ANTRIEB schon angedroht werde ich hier
beschreiben wie ich meine triebfahrzeuge auf zeitgemäße beleuchtung umstelle

ich habe allerdings ein neues thema eröffnet weil dieser umbau universell
für alle arten von triebfahrzeugen und spurweiten geeignet ist

grundsätzlich handelt es sich um die schaltung für wechselseitiges fahr und schlusslicht
bei analogem fahrbetrieb

folgender stromlaufplan gilt:



die beiden oberen sequenzen zeigen die verschaltung der gützold modelle bis zu ihrem bauende

dazu ist folgendes zu sagen:
gützold verwendete gelbe LED für das fahrlicht, das ist nun zeitlos da es warmweiße LED in hülle und fülle
und in allen bauformen gibt
interessant ist die in der schaltung zu sehende glühlampe, diese arbeitet als kaltleiter und sorgt für eine
annähernd gleichbleibende leuchtstärke der LED bei schwankender fahrspannung

auf diesem bild ist die schaltung bei der arbeit zu sehen:



deutlich ist die glühlampe unter der platine zu sehen

zum beseren verständnis habe ich die funktion der schaltung in beiden fahrtrichtungen gezeichnet



die untere sequenz zeigt die schaltung mit konstantstromquellen

dazu eine kurze ausführung:
die zusammenarbeit von LED-vorwiderstand und glühlampe ist ein schwer zu ersetzendes system
bedeutet dass, wenn keine lampe mit exakt den selben werten vorhanden ist, das regelverhalten
schwer nachvollziehbar sein wird
abhilfe schafft hier eine konstantstromquelle:



hier noch im herstellungsverbund zu sehen

diese miniaturschaltungen gibt es mit verschiedenen ausgangsströmen, ideal für neue LED ist die
10 mA type

der untere teil meiner zeichnung zeigt nun die verschaltung dieser bauteile, wobei die vorgeschalteten dioden
dem schutz und dem fahrtrichtungswechsel dienen

in fliegender verdrahtung lässt sich das leicht nachvollziehen:




die konstantstromquellen sorgen nun dafür dass die LED ab etwa 4volt fahrspannung bis volle fahrspannung
mit annähernd konstanter helligkeit leuchten, quasi bei allen fahrgeschwindigkeiten


die auf konstantstromquelle umgerüsteten gützold platinen:





eine auf warmweiß umgerüstete gützold:





zu den LED
es gibt wirklich sehr helle led, man sollte aber sehr behutsam mit der leuchtstärke umgehen
zu helles fahrlicht wirkt schnell unnatürlich und beleuchtet das ganze gehäuse
mit vorwiderständen, wie in der zeichnung zu sehen, kann das bequem eingestellt werden
diese müssen dann aber zwischen konstantstromquelle und LED liegen

im baubericht zu den baureihen 118 werde ich dann zeigen wie mit SMD LED und solchen platinen die beleuchtung
an diversen lokomotiven realisiert wird




p.s. es gibt inzwischen LED mit integrierter konstantstromquelle !


ich würde mich über ein feedback sehr freuen

grüße an alle


AVI

Hallo Avi,

vielen Dank für die Anleitung! Werde ich bei Gelegenheit mal nachbauen

Sehr anschauliche Bilder. Die sagen mir mehr als
die obigen Zeichnungen.

Moin, von der digitalen NWRR.... mann, haben wir Digitalfahrer das gut... das soll jetzt bitte nicht Überheblich klingen...aber ich selbst würde mich an so eine analog Schaltung nie + nimmer rantrauen.... meinen Respekt hast du !!!!! Wie einfach ist das alles doch nach einer digitalen Umstellung geworden....Stecker rein + umprogrammiert......

NWRR schrieb:Wie einfach ist das alles doch nach einer digitalen Umstellung geworden....Stecker rein + umprogrammiert......

... na ja - fast. So ähnlich stand es auch in einer Anleitung für eine Proto 2000 Heritage Lok.
Blindplatine raus, Decoder rein, anschalten, freuen. Hab ich gemacht. Hat geklappt. 0,005 s lang. Dann waren die LEDs
verdampft. Ursache: die Anleitung war noch aus der Zeit, als die Loks noch Glühbirnen hatten.

Anfangs habe ich bei LED-Umrüstungen (für Digital) noch Vorwiderstände verbaut, aber die Teile werden ziemlich warm.
Jetzt verwende ich auch die Mini-Konstantstromquellen, die Avi beschrieben hat. Das geht wesentlich besser.

Ansonsten ist das aber schon so, bei digitalisierter Bahn hat man viele Schaltungsprobleme der Analogbahner gar nicht erst.
(dafür einige wenige neue...)

desswegen verwende ich (als analogfahrer .mit möglichkeit digitalt zu fahren) bei allen Leds einen Vorwiederstand mit 1- 1,2Kohm (anstelle von gezeigter 470 ohm)
Da digitalgeräte laut Norm bis 24 V abgeben können.
mfG
Jürgen(S)

Jürgen,
das ändert nichts daran, das der Widerstand die überschüssige Leistung in Wärme (Hitze !) verwandelt. Was möglicherweise das Kunststoffgehäuse der Lok in Marmelade verwandelt.
Bei Spur 0 wegen den großen Volumen vielleicht nicht so das Problem, bei H0 und kleiner aber schon.
Und, Vorteil für Analogbahner: die Konstantstromquellen liefern ab ca. 3V
bis über 24V eine konstante Spannung für die LEDs, ohne Wärmeentwicklung. Und - sind kaum größer als ein passend dimensionierter Widerstand.

Hallo ihr,

das war doch irgendwie so, dass, unabhängig vom Strom der rein geht,
am Widerstand immer die gleiche Spannung rauskommt. Oder irre ich da

@Tommy: ja, du irrst.

R = U/ I (Ohmsches Gesetz).

R ( = Widerstand) ist konstant.

hallo tommy, da brauchst du dir nur das ohmsche gesetz anschauen...

bei LED wird aber generell nicht die maximale spannung angegeben sondern der maximale strom
die spannung stellt sich dann nach dem ohmschen gesetz ein !

ein vorwiderstand setzt nur soviel verlustleistung um wie die LED maximal verkraftet
der strom in diesem kreislauf ist an jeder stelle der gleiche !

die verlustleistung (watt) wandelt der widerstand in wärme um
durch die LED fliesst im kennfeldbereich sagen wir mal ein strom von 10mA
erhöhe ich die spannung vor dem widerstand gilt das gesetz volt mal ampere für die am widerstand
auftretende verlustleistung, die in wärme umgesetzt wird

erhöhe ich also die spannung vor dem widerstand, bei gleichbleibendem strom an der LED, wird die verlustleitung immer höher
das funktioniert auch mit dem strom, stell dir das wie eine wippe vor

jedoch hat ja die LED ihren, im kennfeld, festgelegten maximalen strom
der nach dem überschreiten zur verringerung der lebensdauer und dann zu ihrem ableben führt

in der regel stellt man also mit dem vorwiderstand einen strom ein der noch etwas unter dem
angegebenen wert liegt

viele der heute auf dem markt befindlichen LED haben eine extreme lichtausbeute
und sind für die modellbahn eigentlich nicht geeignet, das kann ich dann mit
einem vorwiderstand locker einstellen, da ich ja weit unter dem maximalen strom
den diese LED verkraften, bleibe
in diesem fall ist die vom widerstand abgegebene wärme zu vernachlässigen (V x A)

mit einem vorwiderstand wird also nicht die spannung sondern der strom an der LED eingestellt
dieser ist vom verwendeten halbleiter der LED abhängig zb GaSp und demzufolge von der abgestrahlten wellenlänge
in der regel geben die hersteller das auch in ihren datenblättern an

in der konstantstromquelle wird übrigens auch verlustleistung in wärme umgesetzt
das allerdings von transistoren, die das wesentlich besser verkraften...

insider wissen, dass die am widerstand befindlichen anschlussdrähte mit zu seiner oberfläche zählen
die die wärme an die umgebungsluft abgibt

setzen, 1


grüße

avi

Bei der Formel frage ich mich nämlich immer was für Werte man nimmt!
Die Werte am Eingang oder am Ausgang des Widerstands??

also tommy, ich versteh nicht was du nicht verstehst

Du hast ja bei einem Widerstand einen Eingangswert, U_E und I_E, und einen Ausgangswert U_A und I_A.


Und welcher Wert ist nun in der Formel R = U/I angegeben?

Oder sind das die Werte um die sich U und I während ihres Flusses durch den Widerstand verändern?

das bezieht sich auf den spannungsabfall den der widerstand verursacht wenn durch ihn ein strom fliesst

nu quäl mich nich so

AHAAAA. Danke

Hallo liebe Freunde
Die eingangs angeführten Pläne sind nun nicht mehr zeitgemäß, ich sollte
das demnächst aktualisieren...

Hmmm... aus gegebenen Anlass würdest Du offene Türen einrennen... Ich stehe selber vor dem "Problem" von 4 nicht beleuchteten Laternen...

@Andreas (AVI): Danke Andreas für das Telefongespräch gestern Abend. Beziehend darauf habe ich heute je eine Packung "zweibeinige" 5mA und 10mA KSQ geordert. Dann kann´s losgehen, alle Bauteile vorhanden.

Auch wenn das jetzt doppelt ist sollter der Faden hier eigentlich weitergesponnen werden

Das in #1 gezeigte Bild hier nochmals:




(cmd soll heißen mcd, Wert der Helligkeit einer LED)


Zum besseren Verständnis hier noch einmal die "entknotete" Schaltung der originalen Gützold Platine
(alte Version mit NEM 652)



mit der kompletten Decoder-Schnittstelle (NEM 652)
Die Kontakte die der Brückenstecker verbindet habe ich mit gelben Linien markiert
somit ist die Zeichnung noch besser zu verstehen

Die gauen Widerstände Rx sind auf den originalen Frontplatinen nicht vorhanden
sollten aber bei wechsel auf moderne warmweiß LED zum Abstimmen der Helligkeit
eingesetzt werden (100 - 470 Ohm)
Die beiden oberen LED befinden sich auf der Hauptplatine (BR118) und bräuchten dann
einen separaten Vorwiderstand (Rx)

Rv für die roten LED bei dieser konfiguration 100 Ohm
D1 und D2 sind beliebige Schaltdioden für allgemeine Anwendungen
Ich ersetzte diese durch Schottky Dioden (BAT 48)
C1 hat hier den Wert von 220n, der Eibauort ist aber grenzwertig da so ein Enstörkondensator eigentlich direkt
an den Motor gehört, die langen Anschlussdrähte zum Motor können da schon als "Antenne" fungieren
Die "Entstördrossel" ist aufgedruckt, vermutlich ist diese Anordnung dennoch effektiv

Die Schnittstelle zu den Frontplatinen ist mit den Farben der Drähte markiert
L1 ist eine Glühlampe die hier als Kaltleiter fungiert


Die Platinen in Aktion:



Konzipiert ist diese Platine für Analog (Brückenstecker) und Digital (Decoder)


Hier zwei Schaltungen für den Analog-Bahner:


Eine Erweiterung der originalen Gützold-Schaltung mit KSQ (Einpolig) und 4 Schottky Dioden
(macht nur Sinn bei Verwendung der originalen Platinen)



(ohne Motor und Schnittstelle gezeichnet)
Diese Version ist so beschaltet daß die original Frontplatinen weiter verwendet werden können
bei denen die Anodenseite der LED nicht getrennt werden kann, deswegen sind die KSQ über
Kreuz verbunden, dadurch liegt die Sperrspannung bei 12 Fahrspannung etwa bei 1,9 Volt
das ist aber noch zu vertreten
Die farbigen Punkte wieder die Trennstelle (Anschlussdrähte) zu den Frontplatinen

R X wieder 470 - 680 Ohm
R V 100 - 330 Ohm, ja nach verwendeter LED, bzw gewünschter Helligkeit
(die warmweißen LED mit dem einzelnen Vorwiderstand sind auf der Hauptplatine verlötet
und nur zeichnerisch mit in der Gruppe)




Und eine Version für den universellen Einsatz





Diese Schaltung verzichtet auf eine Sperrspannung an den nicht angesteuerten LED !
notwendig dazu sind  2 KSQ und 4 Dioden

Die Werte der Widerstände:
R X = 470 - 680 Ohm
R V = 100 - 120 Ohm
Diese Werte sind je nach verwendeter LED zu ermitteln


KSQ = 5 - 10 mA Type (einpolig) ebenfalls von den LED Typen abhängig
BAT 48  - diese Schottky Dioden ermöglichen daß die LED schon bei geringer Fahrspannung leuchten

Der Vorteil dieser Schaltung ist der Einsatz der KSQ um die LED in einem sicheren Kennfeld zu betreiben

Ich habe die Schaltung so gezeichnet daß die LED an ihrem physikalischen Einbauort zu sehen sind
Die graphische Darstellung ist trotzdem so weit entzerrt das man die Schaltung gut versteht
Zu sehen die allgemein übliche Beleuchtung mit 3 Frontlichtern

Ich rate zu Low Current LED, diese beginnen schon ab 2 mA zu leuchten

Schottky Dioden haben in Durchlassrichtung den geringsten Spannungsabfall
das macht sich bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bemerkbar


Anregungen und Hinweise bitte an der Abendkasse