Persoonlijke instellingen

Rijtuigverlichting

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom


Voor de rijtuigverlichting of binnenverlichting van rijtuigen zijn heel goed leds toe te passen. Dat kunnen zijn losse leds, maar ook kant-en-klare led-strips. De grote voordelen van leds t.o.v. lampjes zijn dat leds:

  • niet heet worden;
  • een veel langere levensduur hebben;
  • veel minder stroom nodig hebben.

Vooral dat laatste is van groot belang bij digitale banen omdat meerdere treinen gevoed worden uit dezelfde voeding, ook de stilstaande. Ook bij een analoge baan is het fijn dat led-rijtuigverlichting minder vermogen vraagt van de trafo. Het is ook van groot belang dat, bij gebruik van meerdere leds, de leds zo veel mogelijk in serie geschakeld worden, zolang de spanning dat toelaat. Het is sterk aan te bevelen om altijd minimaal 3 V over te houden voor de voorschakelweerstand, daarmee wordt voorkomen dat bij een eventuele spanningspiek de leds defect raken.

Bij parallel schakelen neemt het stroomverbruik op de baan (het totale vermogen van locmotoren en de interieurverlichting) onnodig toe. Een centrale heeft maar een beperkt vermogen (gewoonlijk drie tot vier W). Wanneer er veel rijtuigen met interieurverlichting op de baan rijden, komt er wanneer u de leds van de interieurverlichting parallel geschakeld zijn al snel een punt waar één of meerdere boosters nodig zijn.

Losse leds

Losse leds zijn verkrijgbaar in twee types: 'standaard', die maximaal 20 mA aankunnen (mogen hebben) en bij ongeveer 8 tot 10 mA al meer dan voldoende licht geven en high efficiency (ook wel low current genoemd), die bij 2 mA al heel veel licht geven. Het verdient sterk aanbeveling om voor de interieurverlichting de high efficiency types toe te passen; des te minder het stroomverbruik per rijtuig, des te beter.

De drempelspanning van de led

De vuistregel is ongeveer 2 volt voor (normale) rode, gele, oranje en groene leds en 3 volt voor (warm) witte, blauwe en high efficiency groene leds. Zie de datasheets om het exact te weten.

Door het verschil in drempelspanning mag er geen witte led (3 volt) met een rode led (2 volt) in serie staan. Beide kleuren leds krijgen dan namelijk dezelfde stroomsterkte en dat kon nog wel eens een heel uiteenlopende helderheid opleveren. Sluit dus rode en witte leds altijd via een eigen voorschakelweerstand aan.

Een paar leds en een voorschakelweerstand is genoeg?

Bij toepassen van losse leds moet er altijd een gelijkrichter tussen worden geschakeld. Bij analoge banen wisselen de linker(-) en rechter(+) rail van spanning bij achteruitrijden, of als een wagon andersom op de rails wordt gezet. Zonder gelijkrichter zou dan de interieurverlichting maar in één richting werken. En, niet minder belangrijk, de leds zullen bij tegengestelde spanning (plus en min verwisseld), binnen de kortste keren defect raken (zie hieronder).

Bij analoge banen zal de interieurverlichting alleen maar op volle sterkte branden wanneer de spanning op de rails maximaal is. Zodra de trein langzamer rijdt, vermindert ook de lichtsterkte.

Bij digitale banen staat er een hogere spanning in de vorm van een variabele blokgolf op de rails, deze blokgolf wisselt ook nog eens van polariteit. Zonder gelijkrichter zouden de leds maar op halve kracht branden. Tevens is daarbij de kans zeer groot dat de leds te veel tegenspanning krijgen, waardoor ze binnen de kortste keren defect raken. Een led kan namelijk, afhankelijk van het type, maximaal 5 tot 6 volt tegenspanning (sperspanning) aan.

Dus, of het nu om een 'analoge' of om een digitale baan gaat, een gelijkrichter is onmisbaar.

Schakeling voor de analoge baan

Binnenverlichting01.gif
Afbeelding: 01
Basisschema
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom
Onderdelenlijst
B1 Buggelijkrichter
R1 560R D1-D2 led   Wit of geel
Tabel: 01
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


Het basisschema bestaat uit een gelijkrichter (B1), een voorschakelweerstand ofwel serieweerstand (R1) en twee leds (D1 en D2) die in serie staan, zie afbeelding 01.

Voor de bruggelijkrichter kan een kant-en-klaar exemplaar gebruikt worden, of vier 1N4148 dioden. Uit kostenoogpunt is dat laatste veruit het voordeligst als veel rijtuigen van interieurverlichting worden voorzien.

Knipperende leds

Zie hoofdartikel Maatregelen tegen knipperende verlichting.

Bij het gebruik van de schakeling in afbeelding 01 is het onvermijdelijk dat de leds knipperen bij stroomonderbrekingen, bijv. op wissels of door vuile rails. Om dat knipperen tegen te gaan, kan een elektrolytische condensator (afgekort elco) over de plus en min van de bruggelijkrichter worden geplaatst (plus van de elco aan de plus van de gelijkrichter, zie afbeelding 02). Bij een waarde van 470 microfarad (µF) is het knipperen al een heel stuk minder. Er kan ook zonder probleem een hogere waarde voor C1 worden genomen, of meerdere elco's parallel als een grotere elco niet past in het rijtuig, bijv. twee van 470 microfarad.

Binnenverlichting02.gif
Afbeelding: 02
Antiknipperelco toegevoegd
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom
Onderdelenlijst
B1 Buggelijkrichter C1 Elco 470 uF
R1 560R D1-D2 led   Wit of geel
Tabel: 02
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


Werkspanning van de elco (analoge baan)

De werkspanning van de elco('s) moet voor analoge banen minimaal 1,5× de voedingsspanning bedragen, bij analoge banen dus: 14 volt × 1,5 = 21 volt. Hier dan een elco met een werkspanning van minimaal 25 volt gebruiken.


Schakeling voor de digitale baan

Het gaat hier om een verlichting die rechtstreeks en altijd brandt op de digitale spanning, dus zonder tussenkomst van een decoder.

Binnenverlichting02.gif
Afbeelding: 03
Basisschema met antiknipperelco
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
Onderdelenlijst
B1 Buggelijkrichter C1 Elco 470 uF
R1 560R D1-D2 led   Wit of geel
Tabel: 03
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


Het basisschema bestaat ook hier uit een gelijkrichter (B1), een buffer-elco (C1) (ook antiknipper-elco genoemd), een voorschakelweerstand (R1) en twee leds (D1 en D2) die in serie staan, zie afbeelding 03. De voedingsspanning op de railuitgang van de centrale is echter 16,7 volt (gemeten bij een ECoS 1). Door de spanningsval over de gelijkrichter staat er een spanning van 16,7 - (2 × 0,7) = 15,3 V op C1.

Voor de berekening van de waarde van de voorschakelweerstand zie het artikel Minimale led voorschakelweerstand berekenen.

Uitbreiding met spanningsregelaar

Binnenverlichting03.gif
Afbeelding: 04
Schema met spanningsregelaar
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom


Aansluiting-spanningsregelaar-02.gif
Afbeelding: 05
De aansluitingen van de spanningsregelaar
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Voor een nog betere 'antiknipper'-werking kan een spanningsregelaar worden toegevoegd (zie afbeelding 04 en 05). Door dan tevens C1 in waarde te vergroten (van 470µ tot 2200µ) en C2 (2,2µ) toe te voegen, geeft dit een vrijwel storingvrije werking. De grotere waarde van C1 zorgt er bij onderbreking van de spanning vanaf de rails voor, dat het IC zijn voedingsspanning nog een tijdje uit C1 kan halen. C2 zorgt voor een betere werking van het IC. Omdat er na het IC een lagere spanning aanwezig is (in vergelijking met afbeelding 03), moet de waarde van R1 opnieuw worden berekend. De minimale spanning waarop het nu werkt, is gestegen naar 12 V + 1,7 V + 1,4 V = 15,1 V. De marge tegen knipperen is hiermee ook aardig afgenomen.

We geven hier geen bestelnummers van weerstanden want het is niet van te voren bekend welke weerstand(en) er nodig zijn (hangt af van de spanning die de centrale afgeeft) en het zou een wel erg lange lijst worden wanneer alle leverbare weerstandwaarden hier vermeld zouden worden. Bij 'Meer informatie' staan meerdere weerstandenleveranciers.


Onderdelenlijst

Leverancier/fabrikant Omschrijving Aantal Artikelcode Opmerkingen
Conrad Bruggelijkrichter B40C1500 1 501433 (of vier diodes 1N4148)
Conrad Diode 1N4148 4 162280 (of Bruggelijkrichter B40C1500)
Conrad Spanningsregelaar 78L12 1 183059
Conrad Elco 2,2μ   16 volt Tantaal 1 447030 Standaard elco van 10μ mag ook.
Conrad Elco 470μ   25 volt. 1 421951
Conrad Elco 2200μ   35 volt. 1 445252 Radiaal.
Tabel: 04
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


Werkspanning van de elco (digitale baan)

Bij digitale banen dient de werkspanning van de elco hoger te zijn dan de maximale baanspanning. 1,5× die spanning is hiervoor een vuistregel, met genoeg marge. Een elco met een werkspanning van minimaal 35 volt is altijd aan de veilige kant.

Overbelastingsverschijnselen bij centrales en boosters

Binnenverlichting04.gif
Afbeelding: 06
Begrenzingsweerstand toegevoegd
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
Onderdelenlijst
B1 Buggelijkrichter C1 Elco 470 uF
R1a 100R
R1 560R D1-D2 led   Wit of geel
Tabel: 05
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


Bij het gelijktijdig gebruik van een behoorlijk aantal binnenverlichtingsschakelingen met elco's, kan het gebeuren dat de overload-beveiliging (=kortsluitbeveiliging) van de centrale of van een booster aanspreekt bij het inschakelen van de baanspanning. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door een te ghoge laadstroom, doordat alle elco's nog ongeladen zijn. Het is dan raadzaam om bij alle gelijkrichter/elco-combinaties een weerstand van 100Ω 1/2 watt (zie: R1a in afbeelding 06) tussen de plus van de gelijkrichter en de plus van de elco te schakelen. Dit verlaagt de inschakelpiek aanzienlijk. Zijn er dan toch nog boosters waarbij de overload-beveiliging aanspreekt, dan moet de waarde van R1a tot bijv. 220Ω worden verhoogd. Maak de waarde van deze weerstand echter niet onnodig hoog, want dan werkt de 'antiknipper-werking' van de elco weer minder. Zie ook Inschakelpiekstroom begrenzen.


Led-strips

De uitvoeringen

Ledstrip1.gif
Afbeelding: 07
Diverse typen led-strips
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom


Led-strips zijn er in vijf hoofdvarianten:

  1. de eenvoudigste uitvoering heeft alleen een gelijkrichter  (zie fig. A);
  2. een gelijkrichter en een spanningsregelaar  (zie fig. B);
  3. een gelijkrichter, een spanningsregelaar en de mogelijkheid de lichtsterkte te verminderen door een 0 ohm weerstand te vervangen door één van bijv. 220 ohm   (zie fig. C);
  4. een gelijkrichter, een spanningsregelaar en de mogelijkheid de lichtsterkte te regelen door een regelbare weerstand (=potentiometer) te verdraaien (zie fig. D);
  5. een gelijkrichter, een spanningsregelaar, de mogelijkheid de lichtsterkte te regelen door een regelbare weerstand (=potentiometer) te verdraaien en tevens een buffer-elco om het knipperen van de leds tegen te gaan (zie fig. E).

Bij de versies 1 - 4 is het vaak nodig om een buffer-elco aan te brengen om het knipperen van de leds tegen te gaan. De plaats waar deze elco gemonteerd moet worden is altijd na de gelijkrichter en vóór een eventuele spanningsregelaar.

Let-op.jpg
  LET OP
Sluit nooit een elco vòòr de gelijkrichter aan, want dan is het vrijwel zeker dat de elco stuk gaat en in het ergste geval kan ook de led-strip defect raken!

Neem voor de elco een exemplaar met minimaal 35 volt werkspanning. De capaciteit moet minimaal 470 microfarad zijn. Hoe meer, hoe langer de leds 'nabranden'. Soms past er geen grote elco in het rijtuig, plaats dan twee kleinere exemplaren parallel (bijvoorbeeld twee stuks 330 microfarad/35 volt). Bijkomend voordeel van een hogere werkspanning is dat een elco met een hogere werkspanning een lagere lekstroom heeft.

Het aansluiten van een buffer-elco op een diodebrug

In een goede gebruiksaanwijzing, zoals bijv. van de firma DigiKeijs, staat aangegeven hoe en waar een eventuele buffer-elco op de led-strip aangesloten dient te worden. Staat er echter niets in de gebruiksaanwijzing, dan kan dat als volgt: kan dat

Ledstrip2.gif
Afbeelding: 08
Diverse gelijkrichters
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Indien een op de print te monteren elco te veel ruimte inneemt (zodat de led-strip niet goed meer in het rijtuig past), kan de extra elco met twee stukjes draad (minimaal 0,14 mm²) op een beter geschikte plaats te monteren. In veel gevallen is op deze manier de elco('s) mooi te verbergen. Indien er een SMD-bruggelijkrichter gemonteerd is, dan hieronder verdergaan bij 'SMD-bruggelijkrichter'.)

Zoek eerst de plus- en min aansluitingen van de gelijkrichter op. Volg (bij afbeelding A of B) vanaf het punt AC (waar de aansluitdraden zitten naar de sleepcontacten) de printsporen (of geleiderbanen), die naar de gelijkrichter gaan. Op die punten zit één diode met de kathode (aangegeven door een streep, stip, of inkeping op de behuizing) naar dat punt toe zit en een andere diode met de kathode er vanaf. Op die punten mag absoluut geen elco aansluiten omdat op die punten wisselspanning staat!

Ook zitten er op één aansluitpunt twee diodes die met de kathodes vlak bij elkaar zitten. Dat punt is altijd de plusaansluiting. Aan de andere kant zitten twee diodes waarvan de anodes vlak bij elkaar zitten. Dat is altijd de minaansluiting. Verbind de led-strip met de digitale spanning en controleer met een multimeter of hier een gelijkspanning (meter op het DC-bereik instellen) van 16 tot 26 volt aanwezig is.

Verbreek daarna de verbinding met de digitale spanning. Monteer hierna de minaansluiting van de buffer-elco('s) aan de min van de gelijkrichter. De plusaansluiting van de buffer-elco('s) komt aan de plus van de gelijkrichter.

SMD-bruggelijkrichter

Indien er op de led-strip een SMD-bruggelijkrichter aanwezig is (die inwendig ook uit vier diodes bestaat), dan is het vaak meteen duidelijk wat de plus en de min zijn, dit is op de behuizing aangegeven (zie afbeelding C).

Staat er niets op de behuizing, ga dan als volgt te werk: zoek eerst de plus- en min aansluitingen van de gelijkrichter op. Volg (zie afbeelding C) vanaf het punt AC (waar de aansluitdraden zitten naar de sleepcontacten) de printsporen (geleiderbanen) naar de SMD-bruggelijkrichter. Op die punten bij de gelijkrichter mag geen elco worden aangesloten, doe dat aan de andere twee aansluitingen. Verbind daarna de led-strip met de digitale spanning en controleer met een multimeter of hier een gelijkspanning van ongeveer 16 tot 26 volt aanwezig is (multimeter op het DC-bereik instellen).

Verbreek daarna de verbinding met de digitale spanning. Monteer hierna de minaansluiting van de buffer-elco aan de min van de gelijkrichter. De plusaansluiting van de buffer-elco komt aan de plus van de gelijkrichter.

Mocht er bij montage van de elco - direct op de print - te weinig ruimte zijn om de led-strip in een rijtuig te bouwen, dan kan de elco ook d.m.v. een paar stukjes soepel - niet te dun - montagedraad (0,25 mm2 of meer) met de led-strip verbinden.

Waarschuwing

Sluit nooit GoldCaps op de led-strip aan in plaats van een elco. Dit werkt gegarandeerd niet omdat de werkspanning van een GoldCap in deze situatie te laag is ten opzichte van de voedingsspanning (na de bruggelijkrichter) van de led-strip. De gangbare GoldCaps hebben een werkspanning van 5,5 volt. Dus wanneer de led-strip een voedingspanning nodig heeft die hoger is dan 5,5 volt, zijn GoldCaps niet bruikbaar.


Flexibele led-strips

Een andere mogelijkheid om led-strips in rijtuigen te bouwen, is het gebruik maken van flexibele led-strips. Deze worden aangeboden op een rol. Met het aantal leds op zo een rol zit is een groot aantal rijtuigen van led-verlichting te voorzien. Op het forum staat aangegeven hoe dergelijke led-strips 'van de rol' worden toegepast (zie 'Meer informatie'.


Meer informatie

Encyclopedie:
Beneluxspoor.net:
over led-trips 'van de rol'.
over het gebruik van een stroombron bij leds.
Externe websites:
Aansluitgegevens 78L15 (pdf).
Standaardleds overzicht.
SMD-leds overzicht.
Weerstanden overzicht.
Fabrikant/leverancier van led-strips.
voorheen Dick Best Leverancier van leds, elco's en weerstanden.
Leverancier van leds, elco's en led-strips.
Leverancier van leds en led-strips.
Informatie over de E-reeksen.



Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 


Laatste wijziging: 17 feb 2018 16:00 (CET)