Freilich wird es hier Leute geben, die keine Hinweise, Trick und Tips zur Beleuchtung ihrer Modelle brauchen. Sie könnens halt. Aber ein bissel was für Nicht-Elelektroniker sollte auch getan werden.
Und die Miniaturisierung der LED macht Vieles möglich und einfacher, als vlt mancher denkt...
Wir fangen mal ganz vorn an. Daß eine LED einen Vorwiderstand braucht, das allerdings wissen die meisten. Denn eine LED begrenzt den Strom nicht, der ihr "angeboten" wird. Eine LED, die für 20mA ausgelegt ist, wird bei einem Strom von 200 mA auch leuchten - aber nur gaaanz kurz und dann nie wieder
Ok, für Einzelanwendungen geht es natürlich mit Vorwiderstand. Da hilft uns der Herr Ohm mit seinem Gesetz.
Vorher jedoch :
Verfügbare Versorgungsspannung U
V minus Spannungsabfall über der LED U
LED ergibt die Spannung über dem Vorwiderstand U
R.
Als LED-Spannung kann man immer erstmal 2 Volt für Rot und Grün und 3 Volt für Blau annehmen. Blau deshalb, weil es ja bekanntlich keine weißen LED gibt.
Ergo : U
V - U
LED = U
R Woraus nach Herrn Ohm folgt : U
R (Volt) geteilt durch I
LED (mA) = Widerstand R (kOhm)
Das zeigt - bei genügend U
V kann man auch mehrere LED in Reihe schalten.
Aber hier zeigt sich auch der entscheidende Nachteil eines Vorwiderstands : Wenn eine LED in der Reihe kurzgeschlossen ist, egal ob intern oder extern, dann müssen die anderen LED den jetzt höheren Strom "fressen". Also gibt es größere Helligkeit im Rest der Schleife (wenn genug Differenz bleibt zwischen U
R und U
LED ) oder die anderen LED brennen in Folge ebenfalls durch.
Schlußfolgerung : Ein Stromquelle muß her, die den passend eingestellten Strom dann konstant hält, egal was passiert oder was man bewußt ändert in der Reihe der LED > Eine Konstantstromquelle oder auch CCS.
Für unsere Zwecke genügt da völlig die bekannte Zwei-Transistor-CCS. Deren Regel-Genauigkeit liegt bei ca. 5%.
Mit einem weiteren Widerstand ließe sich die Genauigkeit noch steigern, aber das ist schlichtweg nicht nötig.
Diese CCS ist Grundlage der Stromversorgung, die für das hier beschriebene Modell gebaut wurde.
Space Shuttle Launch Pad 39A mit Challenger STS-6https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=10470.0Da die Beleuchtung nicht erst zum Schluß Teil der Planung und des Aufbaus sein kann, wurde die notwendige Stromversorgung dafür schon jetzt bereitgestellt. So können vorab schon mal LEDs bzw. LED-Stränge am Modell getestet werden.
Beleuchtung – das heißt für den Stand, den das Pad bei STS-6 hatte : Ca. 300 weiße LED und ca. 40 rote blinkende LED müssen bereitgestellt werden. So in etwa
Das ist freilich nur ein Beispiel und zeigt, daß für ein umfangreiches Modell halt doch etwas Aufwand betrieben werden muß, damit nicht jede neue Anforderung neues Herumlöten bedeutet.
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Das Gerät stellt folgende Konstantstromkreise bereit :
46 Stromkreise , regelbar von 0,6...5,6 mA für normale Beleuchtung im Modell
6 Stromkreise , regelbar von 0,6...5,6 mA, auf blinkend schaltbar
6 Stromkreise , fest eingestellt auf 12 mA für Scheinwerfer im Modell
2 Stromkreise , fest eingestellt auf 220 mA für Gesamtbeleuchtung der Anlage
An jeden der Stromkreise mit 5,6 und 12 mA können bis zu 8 LED in Reihe angeschaltet werden. Das sind also 368 + 48 + 48 LED.
An die beiden Stromkreise 220 mA können jeweils 2 LED in Reihe geschaltet werden.
Die GND-Klemmen sind dabei die Minus-Anschlüsse, alle anderen Klemmen sind die Plus-Anschlüsse.
Auch wenn die weit überwiegende Anzahl der LED nicht auf 6 mA, sondern weit darunter eingestellt sein kann, kommen insgesamt (mit den 2x220mA) doch ca 1,5 A zusammen. Bei 40 V Rohspannung sind das ca 60 Watt, daher wurde ein relativ großer Ringkerntrafo verwendet, damit von da aus wenig Wärme entsteht.
Dazu kommt etwas Erwärmung durch die Regelspanne der CCS. Auch wenn später vermutlich nicht alle CCS genutzt werden, muß das beim Aufbau berücksichtigt sein, damit ein geschlossenes Gehäuse verwendet werden konnte.
Abb. 1 :
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Rot ist nur zur Kennzeichnung und nicht auf der Frontplatte zu sehen.
Das Meßinstrument ist überlastungsfest bis 20 mA. Höhere Ströme sollten vermieden werden.
Abb. 2 zeigt die zuständigen Elemente für den 0,6...5,6 mA Test von einzelnen LED.
Für den Test einer einzelnen LED muß der Testschalter gedrückt werden. Es wird der mit dem Test-Poti einstelltbare Meßstrom angezeigt. Er kann also auch schon ohne angeschlossene LED eingestellt werden.
Bei Anschluß einer LED an die Klemmen + / ‒ übernimmt diese den Meßstrom.
Wenn die angeschlossene LED nicht leuchtet, ist sie verpolt oder defekt.
Eine Beschädigung der LED bei Verpolung kann im Testkreis nicht auftreten, da hierbei die Spannung über der LED auf 5 Volt begrenzt ist.
Abb. 2 :
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Bei nicht gedrücktem Testschalter ist automatisch der Normalbetrieb für die Modellstromkreise und deren eventuelle Stromeinstellung hergestellt. Eine an die Testklemmen angeschlossene LED ist hierbei wirkungslos.
Teil 2 folgt