|
|
Binnenverlichting voor rijtuigenUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom
Voor de binnenverlichting van rijtuigen zijn heel goed leds toe te passen. Dat kunnen losse leds zijn, maar ook kant-en-klare led-strips. De grote voordelen van leds t.o.v. lampjes zijn dat leds:
Vooral dat laatste is van groot belang bij digitale banen omdat meerdere treinen gevoed worden uit dezelfde centrale, ook de stilstaande. Ook bij een analoge baan is het fijn dat led-binnenverlichting van de rijtuigen minder vermogen vraagt van de rijregelaar. 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 serieweerstand, 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 locomotiefmotoren en de binnenverlichting van de rijtuigen) onnodig toe. Een digitale centrale levert maar een beperkte hoeveelheid stroom (gewoonlijk drie tot vier ampère), dus als er veel rijtuigen met binnenverlichting op de baan rijden, komt er wanneer de leds van de binnenverlichting parallel geschakeld zijn al snel een punt waar één of meerdere boosters nodig zijn. Losse ledsLosse leds zijn verkrijgbaar in twee types:
Het verdient sterk aanbeveling om voor de binnenverlichting de "high efficiency" types toe te passen; des te lager het stroomverbruik per rijtuig, des te beter.
Willen we het exact weten, dan kunnen we deze waardes vinden via Google in de datasheet. Het gaat dan om de "Forward Voltage" (Vf). De gelijkrichterBij toepassen van losse leds in rijtuigverlichting moet er altijd een gelijkrichter tussen worden geschakeld. Bij analoge banen wisselen de linker(-) en rechter(+) rail van spanning bij achteruitrijden, of als een rijtuig andersom op de rails wordt gezet. Zonder gelijkrichter zou dan de verlichting maar in één richting werken. En, niet minder belangrijk, de leds zullen bij tegengestelde spanning (plus en min verwisseld), defect raken als de tegenspanning te hoog is (zie hieronder). Voor de bruggelijkrichter kan een kant-en-klaar exemplaar gebruikt worden, of vier aparte diodes. Uit kostenoogpunt is dat laatste veruit het voordeligst als veel rijtuigen van binnenverlichting worden voorzien. Bij analoge banen zal de binnenverlichting van de rijtuigen 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 (vergelijkbaar met wisselspanning). Zonder gelijkrichter zouden de leds maar op halve kracht branden en ook is daarbij de kans zeer groot dat de leds te hoge tegenspanning krijgen, waardoor ze defect raken. Een led kan, afhankelijk van het type, maximaal 5 tot 6 volt tegenspanning aan. Dus; of het nu om een "analoge" of om een "digitale" baan gaat, een gelijkrichter is onmisbaar. De waarde van de serieweerstandZie artikel Minimale led serieweerstand berekenen. De werkspanning van de elcoEen vuistregel voor de werkspanning van de elco's voor analoge banen is 1,5 × de voedingsspanning. Bij analoge banen dus 14 volt × 1,5 = 21 volt. Hier een elco met een werkspanning van minimaal 25 volt gebruiken. Bij digitale banen is de voedingsspanning hoger, de werkspanning van de elco moet dan ook hoger zijn. Een elco met een werkspanning van minimaal 35 volt is dan altijd aan de veilige kant. Schakeling voor de analoge baan
Het basisschema bestaat uit een gelijkrichter (B1), een serieweerstand (R1) en twee leds (D1 en D2) die in serie staan, zie afbeelding 01. Knipperende ledsZie artikel Maatregelen tegen knipperende leds. Bij het gebruik van de schakeling in afbeelding 01 is het onvermijdelijk dat de leds knipperen bij onderbreken/wegvallen van de voedingsspanning, bijvoorbeeld op wissels of door vuile rails. Om dat knipperen tegen te gaan, kan een elektrolytische condensator (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 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 µF i.p.v. 1000 µF.
Schakeling voor de digitale baanVoor verlichting die rechtstreeks en altijd brandt op de digitale spanning, dus zonder tussenkomst van een decoder. Het basisschema is hetzelfde als voor een analoge baan, zie afbeelding 02, maar de voedingsspanning op de railuitgang van de centrale is hier echter 16,7 volt (gemeten bij een ECoS 1). Door de spanningsval over de gelijkrichter staat een spanning van 16,7 - (2 × 0,7) = 15,3 V op elco C1. De berekening van de serieweerstand gaat op dezelfde manier. Uitbreiding met spanningsregelaar
Voor een nog betere "antiknipper"-werking kan een spanningsregelaar worden toegevoegd (zie afbeelding 03 en 04). Door dan tevens C1 in waarde te vergroten van 470 µF tot 2200 µF en C2 (2,2 µF) 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 02), moet de waarde van R1 opnieuw worden berekend. Zie voor het berekenen van de benodigde weerstandswaarde het artikel Minimale led serieweerstand berekenen. De spanning waarop het nu werkt, is 16,7 V - 1,4 V = 15,3 V. De marge tegen knipperen is hiermee ook aardig afgenomen. Onderdelenlijst Conrad
Onderdelenlijst Reichelt
Overbelastingsverschijnselen bij centrales en boosters
Als bij het inschakelen van de baanspanning een groot aantal rijtuigen met binnenverlichtingsschakelingen met elco's op de rails staan, kan het gebeuren dat de "overload"-beveiliging (=kortsluitbeveiliging) van de centrale of van een booster aanspreekt. Dit wordt veroorzaakt door de hoge laadstroom die optreedt omdat alle elco's nog ongeladen zijn. Het is dan raadzaam om bij alle gelijkrichter/elco-combinaties een weerstand van 100 Ω 1/2 watt (zie: R1a in afbeelding 05) 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. 220 Ω worden verhoogd. Maak de waarde van deze weerstand echter niet te hoog, want dan werkt de "antiknipper-werking" van de elco weer minder. Led-stripsDe uitvoeringen
Led-strips zijn er in vijf hoofdvarianten:
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.
Neem voor de elco een exemplaar met minimaal 35 volt werkspanning. De capaciteit moet minimaal 470 μF zijn. Hoe hoger, hoe langer de leds "nabranden". Soms past er geen grote elco in het rijtuig, plaats dan twee kleinere exemplaren parallel. 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 diodebrugIn 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
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 worden gemonteerd. In veel gevallen is op deze manier de elco 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 sleepcontact)en 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 worden aangesloten 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 plus-aansluiting. Aan de andere kant zitten twee diodes waarvan de anodes vlak bij elkaar zitten. Dat is altijd de min-aansluiting. 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 min-aansluiting van de buffer-elco aan de min van de gelijkrichter. De plusaansluiting van de buffer-elco komt aan de plus van de gelijkrichter. SMD-bruggelijkrichterIndien 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). 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 maar niet te dun montagedraad (0,25 mm2 of meer) met de led-strip verbinden. WaarschuwingSluit 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 gelijkrichter 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-stripsEen andere mogelijkheid om leds-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 hieronder). Even een waarschuwing. Zit op de (ingekorte) ledstrip geen gelijkrichter, dan mag deze niet op de digitale spanning aangesloten worden, anders krijgt de ledstrip een te hoge tegenspanning. In dat geval moet schakeling 05 (hierboven) toegepast worden. R1a wordt dan 220 Ω R1 wordt dan 1K. Op de plaats van de leds (D1 en D2) komt dan de ledstrip. Nieuwste generatie ledsEr zijn nu ook SMD-leds in de handel die nog maar 1 mA "forward current" nodig hebben, zogenaamde "Ultra-Low Current SMD-leds". In het Nederlands: "Ultra-lage stroom SMD-leds". Meer over Ultra-Low Current SMD-led. Meer informatie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
