Liebe Teilnehmer,
ich hätte nicht gedacht daß man sich nun derart in die Wolle bekommt wegen einer Stino-Fragestellung. Vielleicht liegt es auch daran, daß ich nicht klar genug mein Projekt und die Hintergründe wieso ich ausgerechnet auf diesen Vorschlag kam beschrieben habe. Naja, dann versuche ich das mal nachzuholen.
Wie bereits geschrieben, habe ich auf Fahrt mit der richtigen Bahn durch die ehemalige DDR und durch Frankreich Beleuchtungs"masten" gesehen,
die offensichtlich der Ausleuchtung von Betriebsstätten dien(t)en. Diese sahen aus wie Miniaturwachtürme mit einer schmalen Leiter und einer quadratischen Plattform mit je 3 Flutlichtlampen in jede Richtung (also 12
insgesamt). Eine solche Plattform habe ich zwar in Frankreich fotographiert, aber durch meinen HD-Crash sind diese Fotos vor 2 Jahren kaputt gegangen. In der Nähe des Bf Weißenburg sind jedoch die kleinen Ausführungen noch zu finden. Womit der mechanische Aufbau recht einfach zu gestalten sein mag.
Aufgrund der Ausleuchtung scheiden gelbe Leuchtmittel aus, die Standard-Glühbirnen verbraten mir zu viel Leistung, daher dachte ich an LED's. Wenn nun die Anlage *richtig* beleuchtet werden soll, dann auch die "richtig" hellen weißen LED's (18cd) von Conrad oder 16,2cd von Lumitronix. Diese haben eine Nennstromaufnahme von 20mA.
Nun kommen die Überlegungen: 3V/20mA ist die Angabe von Conrad.
Nach meinen bisherigen Erfahrungen ist diese stark vereinfachte Angabe (für mich!) nicht ausreichend, da ich die LED's mit möglich geringem Aufwand (i.e. Widerständen) betreiben will. Somit habe ich die Wahl: jede LED einzeln mit einem Widerstand bei z.B. 5V betreiben, macht einer gesamte Verlustleistung von 12* 100 Ohm * 20mA^2= ca. 500mW. Machbar, aber mechanisch aufwendig, da jede Diode einzeln anzuschließen ist. Alternative: ein gemeinsamer Widerstand mit ca. 10 Ohm mit hohem Ausfallrisiko und immer noch vielen Drähten. (Die passen nicht in ein kleines Vielpolkabel, das man am Aufgang kaschieren kann). Alternative: Spannungserhöhung um bei konstanter Stromaufnahme die Dioden in Reihe zu schalten bei gleichzeitiger erheblicher Kabelersparnis (2 vs. 24). Folglich: 12*3V + R*I laut gängiger Formel. An verfügbaren Spannungsquellen habe ich die Standard-Märklintransformatoren mit einstellbarer Spannung von a) 2-10V, b) 4-16V
und fester Spannung von 16-18,4V je nach Trafo. 36V brauche ich mindestens, womit eine Graetzschaltung einschließlich Glättung ausscheidet. Mit einer fertigen Graetzschaltung und zwei Elkos ist es jedoch möglich eine Verdopplerschaltung zu erstellen: nicht einen Villardverdoppler (Einpulsverdoppler), sondern einen Delonverdoppler (zweipulsverdoppler): einen AC-Anschluß parallel an beide ~-Kontakte des Graetz, die zwei Elkos richtig gepolt von den + bzw. - Ausgang zum zweiten, nicht am Graetz angeschlossenen AC-Anschluß.
Nominell habe ich 2,8*U_AC = 16*2,8V = 44V. Somit bräuchte ich für eine Stromaufnahme von 20 mA nach der gängigen Formel 400 Ohm.
Leistung des Widerstands ca. 0,16W. Dadurch sind die LED's aber leider "ziemlich" dunkel, was sich daraus ergibt, daß all diese Bauteile auch einen (bis 1,05U_s spannungsabhängigen, ab da konstanten) Durchlaßwiderstand haben. Folglich war ich gezwungen, die Durchlaßkurve selbst durchzumessen und somit Uf und r selbst per Hand zu bestimmen. Ergebnis: Uf = 3,02 (aus Extrapolation, nach neuerem Verständnis bei I=1/10*If, dies liegt bei U=2,9V), r=17,5 Ohm. Daraus folgt als Uf bei If: 20mA*17,5Ohm + Us = 3,35V nach meiner Rechnung, 3,24V nach moderner Methode. (Bei 3,34V Spannung an der LED habe ich 19,7 mA, bei 3,24V sind es 12,7mA).
Somit benötige ich für "richtige" Ausleuchtung (44V - 12*3V-12*20mA*17,5Ohm)/20mA = 4V/20mA = 200 Ohm. Mit einem Sicherheitsaufschlag von 10% 220 Ohm. Zur Frage, ob die unstabilisierte Spannungsquelle dafür geeignet ist: die Graetz B40C2200 mit Elko 5000 muF/35V knickt bei einer Belastung mit 1,5A nur um ca. 3V ein. Infolgedessen sollte eine Stromaufnahme von 20mA entsprechend weniger Auswirkungen haben (die Formeln zur Berechnung der Brummspannung setze ich als bekannt vorraus einschließlich der "Drumherums"). Also dürfte mit der anvisierten Schaltung es möglich sein, bis zu 50 solcher Türme anzusteuern (was selbstverständlich wenig wahrscheinlich ist). Und genau hier ist auch ein Problem: die hohe Spannung steht einer solchen Vielfachanwendung wohl sehr im Wege.
Ach ja, der Reihenwiderstand soll *nicht* in der Nähe des Beleuchtungssockel stehen.
Und ebenfalls: nein, die LED's werden nicht vorzeitig rot oder gelb.
Mit diesen Ausführung hoffe ich, etwas Licht ins Dunkel gebracht zu haben. Nun versuche ich, einen Prototypen aufzubauen, um das auch Bildlich hier zeigen zu können (idealerweise vielleicht dann doch auf meinen, sofern die große Firma mit dem 20. Buchstaben bequemt sich mal, und kümmert sich um potentielle Kunden).
mfG.
SAH