Binnenverlichting voor rijtuigen

Hoofdpagina  Categorie-index  Index

Vorige | Volgende

---

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

---

Voor de interieurverlichting (gemakshalve ook wel binnenverlichting genoemd) van rijtuigen kunt u prima LEDs toepassen. U kunt losse LEDs toepassen, maar ook gebruik maken van kant-en-klare LED-strips.

Losse LEDs

Losse LEDs zijn verkrijgbaar in twee types: standaard 20 mA, en 'Low Current' 2 mA. Het verdient sterk aanbeveling om voor de interieurverlichting 2 mA types toe te passen.

De grote voordelen van LED's t.o.v. lampjes zijn dat LEDs:

• niet heet worden
• een veel langere levensduur hebben
• veel minder stroom opnemen

Vooral dat laatste is van groot belang bij 'Digitale' banen. Het is ook van groot belang dat u de LEDs altijd in serie zet. Bij parallel schakelen neemt het stroomverbruik op de baan (lees: het totale verbruik van de locmotoren en de interieurverlichting) onnodig toe. Een centrale heeft maar een beperkt vermogen (gewoonlijk 3 tot 4 Ampère). Wanneer u veel rijtuigen met interieurverlichting op uw baan wilt laten rijden, komt u, wanneer u de LEDs van de interieurverlichting parallel schakelt, al snel op het punt dat u èèn of zelfs meerdere extra boosters nodig heeft.

Hebt u genoeg aan een paar LEDs en een voorschakelweerstand?

Nee, u zult bij toepassing van losse LEDs te allen tijde een gelijkrichter moeten tussenschakelen. Bij analoge banen verwisselen namelijk de polen van de rijspanning bij het omkeren van de rijrichting. Zonder gelijkrichter zou dan de interieurverlichting maar in één rijrichting werken. Bij 'analoge banen' heeft u ook te maken met het feit dat de interieurverlichting alleen maar op volle sterkte brandt wanneer de spanning op de rails maximaal is. Zodra u de trein langzamer laat rijden, vermindert ook de lichtsterkte.

Bij 'digitale' banen staat er een spanning in de vorm van een blokgolf op de rails. 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 aan!!)
Dus, of het nu om een 'analoge' of om een 'digitale' baan gaat, een gelijkrichter is onmisbaar.

Schakeling voor de analoge baan

Afbeelding: 01		Afbeelding: 02
Basisschema		Antiknipper-elco toegevoegd
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom		Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Het basisschema bestaat uit een gelijkrichter (B1), een voorschakelweerstand (R1) en twee LEDs (D1 en D2) die in serie staan, zie: afbeelding 01. U kunt voor de bruggelijkrichter een kant-en-klaar exemplaar aanschaffen, maar u kunt ook heel simpel vier stuks 1N4148 gebruiken. Uit kostenoogpunt is dat laatste veruit het voordeligst, wanneer u veel rijtuigen van interieurverlichting wilt gaan voorzien.

Rekenvoorbeelden:
Bij een analoge baan wordt gebruik gemaakt van een trafo met een gelijkspanning van 14 Volt op de railuitgang. Over de bruggelijkrichter valt 1,4 Volt. Voor de LEDs gaan we uit van 'Low Current' types, dus de maximale stroomsterkte is 2 mA ofwel 0,002 A. De stapspanning over een 2 mA LED is ongeveer 2 Volt. De waarde van R1 berekenen we als volgt:
We moeten eerst de stapspanning over de gelijkrichter van de voedingsspanning aftrekken: 14 - 1,4 = 12,6 Volt. Over beide LEDs valt in totaal 4 Volt. We moeten dus 12,6 - 4 = 8,6 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we dan tot: R = 8,6 / 0,002. R1 = 4300Ω. Eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 4.700Ω. We nemen dus een weerstand van 4K7.

Wanneer u drie LEDs in serie wilt gaan gebruiken, zult u weerstand R1 opnieuw moeten berekenen. We hebben nu namelijk een spanningsverschil van drie maal de stapspanning over de LEDs staan. Over de LEDs valt nu 3 x 2 = 6 Volt. We moeten dus 12,6 - 6 = 6,6 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we nu tot: R = 6,6 / 0,002. R1 = 3300Ω. De eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 3900Ω. We nemen dus bij drie LEDs een weerstand van 3K9.

Knipperende LEDs

Bij het gebruik van de schakeling in afbeelding 01 is het onvermijdelijk dat de LEDs knipperen bij stroomonderbrekingen, bijv. door vuile rails. Om dat knipperen tegen te gaan, kunt u een elco over de plus en min van de bruggelijkrichter plaatsen (plus van de elco aan de plus van de gelijkrichter, zie: afbeelding 02). Bij een waarde van 470 µF is het knipperen al een heel stuk minder. Bent u er nog niet geheel tevreden over, dan kunt u zondermeer een hogere waarde voor C1 nemen. Dan zit u meestal wel met het probleem dat u die grotere elco niet kwijt kunt in het rijtuig. U kunt in dat geval ook heel goed twee kleinere elco's parallel aansluiten, bijv. twee van 470 µF.

Werkspanning van de elco

De werkspanning van de elco('s) moet 1,5 x de voedingsspanning bedragen, bij analoge banen dus: 14 x 1,5 = 21 Volt. U neemt hier een elco met een werkspanning van minimaal 25 Volt.

---

Schakeling voor de digitale baan

Afbeelding: 03		Afbeelding: 04
Basisschema met antiknipper-elco		Schema met spanningsregelaar
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom		Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Het basisschema bestaat hier uit een gelijkrichter (B1), een antiknipper-elco (C1), 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 16,7 Volt (gemeten bij ECoS 1). Daar tellen we de stapspanning over twee diodes (0,8 Volt) bij op. Er staat dus een spanning van 17,5 Volt over C1. Voor de LEDs gaan we weer uit van 'Low Current' types, dus de maximale stroomsterkte is 2 mA ofwel 0,002 A. De stapspanning over een 2 mA LED is ongeveer 2 Volt. De waarde van R1 berekenen we als volgt:
Voedingspanning is 17,5 Volt. Over beide LEDs valt bijv. 4 Volt. We moeten dus 17,5 Volt - 4 = 13,5 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we dan tot: R = 13,5 / 0,002. R1 = 6750Ω. Eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 6680Ω. We nemen dus een weerstand van 6K68.

Wanneer u drie LEDs in serie wilt gaan gebruiken, zult u weerstand R1 opnieuw moeten berekenen. We hebben nu namelijk drie maal de stapspanning over de LEDs staan. Over de LEDs valt nu bijv. 3 x 2 = 6 Volt. We moeten dus 17,5 - 6 = 11,5 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we nu tot: R = 11,5 / 0,002. R1 = 5750Ω. De eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 5760Ω. We nemen dus bij drie LEDs een weerstand van 5K76.

Uitbreiding met spanningsstabilisatie IC

Wanneer we een nog betere 'antiknipper'-werking willen, kunnen we een spanningsstabilisatie IC toevoegen (zie: afbeelding 04). Door dan tevens C1 in waarde te vergroten en C2 toe te voegen, krijgen we 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 we na het IC een lagere spanning hebben, moeten we de waarde van R1 opnieuw gaan berekenen:

Rekenvoorbeelden: De uitgangsspanning van de 78L12 is 12 Volt. Over beide LEDs valt 4 Volt. We moeten dus 12 - 4 = 8 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we dan tot: R = 8 / 0,002. R1 = 4000Ω. Eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 4020Ω. We nemen dus een weerstand van 4K02.

Wanneer u drie LEDs in serie wilt gaan gebruiken, zult u weerstand R1 opnieuw moeten berekenen. We hebben nu namelijk drie maal de stapspanning over de LEDs staan. Over de LEDs valt nu bijv. 3 x 2 = 6 Volt. We moeten dus 12 - 6 = 6 Volt 'wegwerken' met R1. Volgens de formule R = U / I komen we nu tot: R = 6 / 0,002. R1 = 3000Ω. De eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks is 3010Ω. We nemen dus bij drie LEDs een weerstand van 3K01.

Zoals u ziet wordt hierboven altijd naar de eerstvolgende hogere waarde in de E-reeks verwezen. De reden waarom in de elektronica altijd de eerstvolgende hogere waarde in de E-Reeks gekozen wordt, is dat weerstanden altijd een bepaalde tolerantie bezitten (bijv. 10 procent in de E-12 Reeks en 5 procent in de E24-Reeks). Door nu de eerstvolgende hogere waarde te nemen voorkomt men dat de stroom door een component te hoog kan worden. Bij deze hogere weerstandswaarde loopt er weliswaar iets minder stroom door de LEDs, maar dat is geen enkel probleem. De moderne LEDs geven zoveel licht dat die iets lagere stroomsterkte verwaarloosbaar is.

Sjabloon:Onderdelenlijst begin Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst onderdeel Sjabloon:Onderdelenlijst einde

05

Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom

We geven hier geen bestelnr's van weerstanden. Ten eerste is niet van te voren bekend welke weerstand(en) u nodig heeft, en ten tweede zou het een wel erg lange lijst worden, wanneer alle leverbare weerstandwaarden hier vermeldt zouden worden. Bij 'Meer informatie' staan links naar een aantal weerstandenleveranciers.

Werkspanning van de elco

Bij 'digitale' banen dient de werkspanning 1,5 maal de (door u gemeten) spanning op de elco te bedragen. Wanneer u echter een elco met een werkspanning van minimaal 35 Volt neemt, zit u altijd aan de veilige kant.

---

LED-strips

De uitvoeringen

Afbeelding: 06

Diverse typen LED-strips

Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

LED-strips zijn er in vijf hoofdvarianten:

• de eenvoudigste uitvoering heeft alleen een gelijkrichter  (zie: fig. A)
• de tweede versie heeft een gelijkrichter en een spanningsstabilisator  (zie: fig. B)
• de derde versie heeft een gelijkrichter, een spanningsstabilisator en de mogelijkheid de lichtsterkte te verminderen door een 0 Ω (Ohm) weerstand te vervangen door één van bijv. 220 Ω   (zie fig. C)
• de vierde versie heeft een gelijkrichter, een spanningsstabilisator en de mogelijkheid de lichtsterkte te regelen door een regelbare weerstand te verdraaien (zie: fig. D)
• de vijfde versie heeft een gelijkrichter, een spanningsstabilisator, de mogelijkheid de lichtsterkte te regelen door een regelbare weerstand te verdraaien, en tevens een buffer-elco om het knipperen van de LED's tegen te gaan  (zie: fig. E)

Bij de versies A, B, C en D is het vaak nodig om een buffer-elco aan te brengen om het knipperen van de LED's tegen te gaan. De plaats waar deze elco gemonteerd moet worden is altijd ná de gelijkrichter en vòòr een eventuele spanningsstabilisator.

LET OP

Sluit nooit een Elco vòòr de gelijkrichter aan, want dan is het vrijwel zeker dat de Elco naar de eeuwige jachtvelden gaat, en - wat nog erger is - in het ergste geval kan zelfs de LED-strip defect raken!

Voor de elco neemt u een exemplaar van minimaal 35 Volt werkspanning. De waarde moet minimaal 470 µF zijn. Hoe meer capaciteit, hoe langer de LED's 'nabranden'. Maar helaas kunt u meestal geen grote elco in het rijtuig kwijt. U zou wel twee kleinere exemplaren parallel kunnen schakelen (bijv. twee stuks 330 µF/35V). Die zijn gemakkelijker 'weg te werken'.

In een goede gebruiksaanwijzing, zoals bijv. van de firma Digirails, 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 gaat u als volgt te werk:

Het aansluiten van een buffer-elco op een diodebrug

Afbeelding: 07

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), zou u kunnen overwegen om de extra Elco('s) met twee stukjes draad op een beter geschikte plaats te monteren. In veel gevallen kunt u op deze manier de Elco('s) mooi 'wegwerken'.
(indien er een SMD-bruggelijkrichter gemonteerd is, dan hieronder verdergaan bij 'SMD-bruggelijkrichter')

Eerst zoekt u de plus- en min aansluitingen van de gelijkrichter op. U volt (bij afbeelding A of B) vanaf het punt AC (waar de aansluitdraden zitten naar de sleepcontacten) de printsporen (of geleiderbanen), welke naar de gelijkrichter gaan. U ziet dan dat er op die punten 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 u absoluut geen Elco aansluiten omdat op die punten wisselspanning staat!
Ook ziet u dat er op één aansluitpunt twee diodes zijn, die met de Kathodes vlak bij elkaar zitten. Dat punt is altijd de plusaansluiting. Aan de andere zijde ziet u 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 en of hier een gelijkspanning (meter op het DC-bereik instellen) van ongeveer 23 tot 26 Volt aanwezig is.

Verbreek daarna de verbinding met de digitale spanning. Hierna monteert u de minaansluiting van de bufferElco('s) aan de min van de gelijkrichter. De plusaansluiting van de bufferElco('s) verbindt u met de plus van de gelijkrichter.

SMD-bruggelijkrichter

Indien er op de LED-strip een SMD-bruggelijkrichter (welke inwendig uit vier diodes bestaat) aanwezig is, dan is het vaak meteen duidelijk wat de plus en de min zijn, wanneer dit op de behuizing aangegeven is (zie: afbeelding C).
Staat er niets op de behuizing, dan gaat u als volgt te werk: Eerst zoekt u de plus- en min aansluitingen van de gelijkrichter op. U volgt (zie: afbeelding C) vanaf het punt AC (waar de aansluitdraden zitten naar de sleepcontacten) de printsporen (of geleiderbanen), welke naar de SMD-bruggelijkrichter gaan. Op die punten bij de gelijkrichter mag u geen Elco aansluiten! U doet 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 23 tot 26 Volt aanwezig is (multimeter op het DC-bereik instellen).

Verbreek daarna de verbinding met de digitale spanning. Hierna monteert (soldeert) u de minaansluiting van de bufferElco aan de min van de gelijkrichter. De plusaansluiting van de bufferElco verbindt u met 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 kunt u de Elco ook d.m.v. een paar stukjes soepel - niet te dun - montagedraad (0,25 mm kwadraat of dikker) met de LED-strip verbinden.

Nog even een waarschuwing:

Probeer nooit - in plaats van een Elco - een Goldcap op de LED-strip aan te sluiten! Dit werkt gegarandeerd niet, vanwege het feit dat 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 GoldCap's niet bruikbaar.

---

Meer informatie

Encyclopedie:

Artikel Hoe sluit u LED's aan?

Artikel LED voorschakelweerstand berekenen

Sjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link extern

Externe website:

---

Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu

Vorige | Volgende

Contact met de redactie:

---