Bitte um Hilfe für Schaltung (Bahnsteigbeleuchtung...)

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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DerBarde
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Di, 01.05.18, 13:47

Hallo,
ich bin neu im Forum und eher Anfänger.
Für meine Modellbahn plane ich eine Bahnsteigbeleuchtung: unter einem Dach pro Bahnsteig sollen 3 Abschnitte eines LED-Streifens angberacht werden. Jeder Abschnitt besteht aus drei weißen LED in Reihe (SMD 3528) und einem Widerstand (131), somit ein Bahnsteig aus 9 LED.
Geplant sind 4 Bahnsteige.
Ich habe nun ausgiebig ausprobiert und bin in Bezug auf die Helligkeit etc. mit folgender Konfiguration zufrieden. Mich interessiert nun, ob ich die entsprechenden Leistungsdaten richtig berechnet habe:

Spannungsquelle: Netzteil SIEMENS C39280-Z4-C501 (9,5 V AC/400mA), angeschlossen an ein Modellbahn-Schaltmodul mit 16 Ausgängen http://www.can-digital-bahn.com/modul.p ... 67#Mod_Top, welches 15 V DC abgibt (Leistung damit 6 Watt ??). Jeder Bahnsteig soll an einen eigenen Ausgang.

Daran angeschlossen pro Ausgang:
- 1 x Vorwiderstand 4,6 kOhm (wg. der Helligkeit) -> 3 x 1 Streifen à 3 LED (parallel geschaltet) = 3 x (12 V, 60 mA)

Stimmt die folgende Rechnung:
4 Bahnsteige = 36 LED = 240 mA = 2,9 Watt ??
Wie fließt der Vorwiderstand mit 4,6 kOhm in die Rechnung ein? (hier fällt mir die Berechnung schwer...)

Wenn ja, hieße das, daß ich angesichts der Leistung des Netzteiles mein Modellbahn-Schaltmodul kaum voll nutzen kann, weil das Netzteil zuwenig Leistung hat. Müsste ich mir dann wohl ein Netzteil mit 12 V DC und 1,5 A zulegen?

Vielen Dank!

Gruß

Frank
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Achim H
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Di, 01.05.18, 14:22

Stimmt die folgende Rechnung:
4 Bahnsteige = 36 LED = 240 mA = 2,9 Watt ??

Nein.

Ein Ledstreifen mit 3 Leds benötigt 12V @ 0,06A [60mA].
Leistung: 12V x 0,06A = 0,72W.

Je Bahnsteig sollen aber 3 Streifen verbaut werden.
3 x 0,06A = 0,18A.
3 x 0,72W = 2,16W.

Für 4 Bahnsteige
4 x 0,18A = 0,72A.
4 x 2,16W = 8,64W.

Berechnung eines Vorwiderstandes
Eingangsspannung - Spannung für die Produkte = Spannung, die vernichtet werden muss.
Spannung, die vernichtet werden muss / Strom (die Summe aller angeschlossenen Verbraucher) = Vorwiderstand [in Ohm]

Rechnung:
15V - 12V = 3V
3V / 0,72A = 4,1666 Ohm --> nächst höhere, aber erreichbarer Wert = 4,3 Ohm (E24-Reihe) oder 4,22 Ohm (E48-Reihe).

Leistung dieses Vorwiderstandes:
Spannung, die vernichtet werden muss x Strom = Leistung*
3V x 0,72A = 2,16W

* Widerstände können verdammt heiß werden. Daher sollte der Widerstand mindestens 2mal (besser 3mal) soviel leisten können.
2,16W x Faktor 3 = 6,48W --> nächstgelegene Leistungsklasse = 7W

Einfacher wäre ein LowDrop-Spannungsregler wie der LM2940CT12 (Ausgangsspannung: 12V max. 1A).
Bild
Bevorzugte Montage: gelötet --> die im Bild gezeigte Lüsterklemme ist nur eine Alternative.

Link zu Ebay: LM2940CT12 (Anbieter aus Deutschland) --> Kostenpunkt ca. 1,25 EUR zzgl. Versand.
Unter Umständen muss der Spannungsregler minimal gekühlt werden. Als Wärmeableitung (Austausch mit der Umgebungsluft) reicht ein Stückchen Alublech.
Müsste ich mir dann wohl ein Netzteil mit 12 V DC und 1,5 A zulegen?

Ja.
12V mit mindestens 1A.
Solche bekommt man recht günstig bei Pollin.
Zum Beispiel dieses Gerät: 12V max. 2A --> 3,45 EUR zzgl. Versand.

Den ausgangsseitig angebrachten Hohlstecker kannst Du abschneiden oder Du besorgst Dir dafür eine Hohlsteckerbuchse (unbedingt die Innen-/Außenmaße des Hohlstecker aufschreiben und mit zum Einkauf mitnehmen. Davon gibt es verschiedene Typen, die aber nicht passen würden.)
DerBarde
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Di, 01.05.18, 14:49

Hallo,
zum Teil habe ich Deine Ausführungen verstanden - vielen Dank!

Ich finde aber keinen Kommentar zu meinem Vorwiderstand 4,6 kOhm, den ich der Helligkeit wg. eingebaut habe: der Bahnsteig soll nicht gleißend hell, sondern "schummrig" sein.

Oder steht das zwischen den Zeilen...?

Gruß

Frank
ustoni
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Di, 01.05.18, 14:56

Dein Siemens-Netzteil liefert eine Leistung von 3,8 W. Eine höhere Leistung kann Dein Schaltmodul logischerweise auch nicht liefern; das wären also ca. 250 mA.

Der Vorwiderstand begrenzt den Strom je Bahnsteig auf ca. 1 mA. Du kannst an Dein Netzteil also locker 250 Bahnsteige anschließen.
Du brauchst also kein neues Netzteil, es sei denn Du baust eine entsprechend große Außenanlage mit mehr als 250 Bahnsteigen. :lol:
DerBarde
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Di, 01.05.18, 15:13

ustoni hat geschrieben:Dein Siemens-Netzteil liefert eine Leistung von 3,8 W. Eine höhere Leistung kann Dein Schaltmodul logischerweise auch nicht liefern; das wären also ca. 250 mA.
Das habe ich nun auch verstanden, danke!
ustoni hat geschrieben:Der Vorwiderstand begrenzt den Strom je Bahnsteig auf ca. 1 mA. Du kannst an Dein Netzteil also locker 250 Bahnsteige anschließen.
Du brauchst also kein neues Netzteil, es sei denn Du baust eine entsprechend große Außenanlage mit mehr als 250 Bahnsteigen. :lol:
Super Anregung, werde darüber nachenken.

Noch 'ne blöde Frage: wie errechne ich die Begrenzung des Stroms auf 1mA... :oops:
Frank
ustoni
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Di, 01.05.18, 16:08

Im Prinzip die gleiche Rechnung wie sie von Achim bereits erklärt wurde:

15 V - 12 V = 3 V

3 V / 4600 Ohm = 0,65 mA

Die LEDs werden folglich mit einem Bruchteil des Sollstroms von 20 mA betrieben.
Dadurch sinkt die Vorwärtsspannung der einzelnen LEDs erheblich. Das wiederum bewirkt einen höheren Spannungsabfall am Vorwiderstand, was zu einem höheren Strom führt.
Genau berechnen lässt sich der Strom nicht ohne exakte Datenblätter der LEDs .
Die Angabe "ca. 1 mA" ist also eine Schätzung, oder - wie man auch sagt - ein "educated guess". :wink:
DerBarde
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Di, 01.05.18, 16:46

Ok, vielen Dank!
Alle Fragen beantwortet.
Gruß
Frank
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