LED-Beleuchtung eines Modells, allgemeine Fragen

[alles_bunt_hier]

Hallo,

ich möchte gern Modellbausätze beleuchten und arbeite mich dazu in das Thema LEDs ein. Absolutes Neuland, aber sehr spannend. Meine bisherige Erfahrung mit allem was Kabel hat beschränkt sich leider auf das Flicken mit Lüsterklemmen ...

Zum Einstieg habe ich mich eingelesen und auch mit Zubehör eingedeckt. Für das erste geplante Modell habe ich mir ein fertiges Set bei Ebay geholt; außerdem habe ich mir zum Basteln im Vorfeld bei Conrad und im Internet LEDs, Kabel, Widerstände, Schrumpfschläuche usw. geholt. Und natürlich einen Lötkolben und Lötzinn besorgt. Widerstandsrechner, Drahtquerschnittsrechner usw. habe ich alle gefunden und so weit - hoffentlich - auch verstanden; zumindestens für das erste Modell bin ich daher optimistisch.

Wo es mich dann aber verlässt ist das Thema Stromversorgung und Reihen/Parallelschaltung der LEDs. Hier zwei konkrete Beispiele und meine Fragen dazu:

1) Das erste Modell ist auf 8 LEDs und Betrieb mit einem 9V-Block ausgelegt (Kabel, Widerstände, Batterieclip usw. sind alle vorhanden). Es handelt sich um kleine, 3mm-LEDs mit 20 mA und - je nach Farbe - ca. 2V Betriebsstrom/-spannung. Sofern ich die Physik dahinter recht verstanden habe kann ich diese nicht alle in Reihe schalten. Sollte ich hier alle parallel schalten? Oder, um die Stromaufnahme zu minimieren, in kleinen Grüppchen?

2) Sofern mit Nr. 1 alles klappt plane ich danach mit einem deutlich größeren Modell mit ca. 30-40 LEDs. In dieser Größenordnung macht es ja vermutlich keinen Sinn über Batteriebetrieb nachzudenken. Ich schätze also dass ich irgendwas mit Netzstecker brauche und einen Trafo; damit habe ich aber Null Erfahrung. Kann ich einfach einen 12V Trafo kaufen, Widerstände und Co auf die Spannung auslegen und los basteln? Oder muss ich mehr wissen? Sollte man bei einer so großen Zahl von LEDs schaltungstechnisch besonderes beachten, und wie schließe ich den Trafo überhaupt an meine LEDs an?

Ich sage schonmal danke fürs Lesen und freue mich über Antworten.

[Achim H]

Willkommen im Forum.

Zu 1.
Du kannst ohne DC/DC-Wandler nur eine bstimmte Menge Leds in Reihe schalten:
Betriebsspannung / Vorwärtsspannung von 1 Led = Anzahl Leds.

Mit Zahlen:
9V / 2V = 4,5 Leds --> halbe Leds gibt es nicht, folglich den Wert immer abrunden.

Hinweis:
Sollte obige Rechnung auf 0 (Null) aufgehen, muss 1 Led weniger genommen werden.
Ein Vorwiderstand kann den Strom nur dann einstellen, wenn über ihn auch etwas Spannung abfällt.

Über einen Vorwiderstand wird der Strom durch die Leds eingestellt.
Dieser berechnet sich wie folgt:
Betriebsspannung - Anzahl Leds x Vorwärtsspannung für 1 Led
----------------------------------------------------------------------------- = Vorwiderstand [in Ohm]
Led-Strom [in Ampere]

Mit Zahlen:
9V - 4 x 2V
-------------- =
0,02A

Punktrechnung geht vor Strichrechnung.

9V - 8V
---------- =
0,02A

1V
-------- = 50 Ohm --> nächst höherer, aber erreichbarer Wert = 51 Ohm (E24 Reihe).
0,02A

Rückrechnng auf den neuen Led-Strom:
1V
------ = 0,0196...A --> 19,6mA.
51R

Um 8 Leds anzuschließen müssen 2 gleiche Stränge hergestellt und parallel geschaltet werden.
Die Stromaufnahme beträgt somit 2x 19,6mA = 39,2mA.

Eine 9V Blockbatterie hat eine Kapazität von ca. 180mAh.

Die Leuchtdauer berechnet sich aus
Kapazität der Batterie / Stromaufnahme = Zeit
mAh / mA = h

Mit Zahlen:
180mAh / 39,2mA = 4,59h = 4,59 Stunden = 4 Stunden, 35 Minuten, 24 Sekunden.

Theoretisch.

Eine 9V Blockbatterie hat nur dann 9V, wenn sie noch neu ist.
Die Batterie wird während des Betriebes immer leerer. Damit verringert sich nicht nur die Kapazität, sondern auch die Spannung.
Damit verändert sich auch der Strom durch die Leds (der Widerstand ist fest eingebaut und kann sich nicht ändern).
Wenn weniger Strom aufgenommen wird, verlängert sich im Gegenzug die Zeit.

---

zu 2.

Kann ich einfach einen 12V Trafo kaufen, Widerstände und Co auf die Spannung auslegen und los basteln?

Keine Ahnung, ob Du das kannst. Aber so wird es gewöhnlich gemacht.

Ob ein 12V Trafo sinnvoll ist kann man pauschal nicht beantworten.
Netzgeräte werden mit vielen verschiedenen Spannungen angeboten. Es ist durchaus möglich, dass ein anderer Wert (zum Beispiel: 9V oder 15V oder 18V oder ...) besser geeignet ist.

wie schließe ich den Trafo überhaupt an meine LEDs an?

Ein Netzgerät ist nicht ander als eine Batterie.
Wenn Du weißt wie eine Batterie angeschlossen wird, weißt Du auch wie ein Netzgerät angeschlossen werden muss.
Die Polaritäten (Plus + Minus) sind bei beiden Spannungsquellen vorhanden und erfüllen den gleichen Zweck.

[alles_bunt_hier]

Hallo Achim,

vielen Dank für die ausführliche Antwort und die Rechenbeispiele. Ich werde die Beleuchtung für das erste Modell mal grob vorbauen und mir dann Gedanken zur Logistik für das zweite machen.

Grüße und schonmal ein schönes Wochenende.

[R.Kränzler]

Hier ist das alles auch noch einmal anschaulich dargestellt:
viewtopic.php?f=34&t=20303

[alles_bunt_hier]

Hier ist das alles auch noch einmal anschaulich dargestellt:
viewtopic.php?f=34&t=20303

Hallo und Danke für den Link - die Bilder sind sehr praktisch!

[R.Kränzler]

Der Dank für die Bilder gebührt Romiman, die habe ich von ihm übernommen und alles etwas grundlegender zusammengefasst.