[persus]

Hallo zusammen,

aktuell überlege ich, eine Schaltung, die ich zur Innenraumbeleuchtung von Personenwagen verwende, zu optimieren. Dabei ist einer der wichtigeren Faktoren die Stromaufnahme von LEDs. (Wer hätte das gedacht? )

Also habe ich soeben mal kurz nachgemessen, was so ein handelsüblicher LED-Streifen aus China in Wagenlänge an Strom aufnimmt. "In Wagenlänge" bedeutet in meinem Fall konkret 15 SMD-LEDs der Größe PLCC2 3528 - fünf Segmente des LED-Streifens bestehend aus jeweils drei LEDs und einem 100Ω Widerstand.

Ergebnis: ca 3,1mA.

Und nun sitze ich hier gerade, völlig perplex, meinem eigenen Multimeter nicht glaubend. Basierend auf diversen im Internet auffindbaren Informationen nahm ich bisher immer an, dass eine LED so um die 20mA an Strom aufnimmt. Meine Messung sagt aber, dass es nicht 20mA pro LED sind, sondern 200µA - also um den Faktor 100 weniger, als man so im Internet nachzulesen vermag.

Mache ich hier geraden einen krassen Denk- oder Messfehler? Oder messe ich richtig und es gibt tatsächlich LEDs mit solch geringer Stromaufnahme? Kann das jemand kurz bestätigen?

Danke und Gruß
Pero

P.S.: Zur Ehrenrettung: Ich bin Informatiker!

[Walter S]

Hi Pero,
helau,ich habe auch keine Ahnung,aber hast Du mA mit Faktor 1000 gerechnet ?

Gruß vom linken Niederrhein

Walter

[HD-Mainz-MoBa]

Hallo Pero,
deine Rechnung ist richtig! Zur Wagenbeleuchtung setze ich auch diese LEDs ein, allerdings nicht auf Streifen, sondern einzeln, also 2 in Reihe mit einem 400 bis 600 Ohm Widerstand; die LEDs haben zwar einen Nennstrom von 20 mA bei etwa 3 V Spannungsabfall. Bei meiner Schaltung fallen über einer LED 2,5 V ab und über dem Widerstand dann noch 1 V. Bei 500 Ohm ergeben sich so 2 mA. Die Betriebsspannung wird von einem Festspannungsregler 7806 auf 6 V eingestellt. Der Regler wird irgendwo im Zug in einem Gepäck- oder Speisewagen eingebaut und die 6 V über stromführende Kupplungen im Zug verteilt.
Alles klar?
Gruß
Hans-Dieter

[persus]

Zitat von HD-Mainz-MoBa im Beitrag #3

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[...] deine Rechnung ist richtig! [...]

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Hallo Hans-Dieter,

danke für die schnelle Antwort und für die Bestätigung. Mittlerweile habe ich es selber bestätigen können; von Hinten durch die Brust ins Auge, sozusagen. Bei meinen bisherigen Schaltungen verwende ich Pufferkondensatoren, damit das flackerfrei bleibt. Bei einem Elko mit 220µF Kapazität und 25V braucht der LED-Streifen so um die drei Sekunden, um sich zu entladen. Da das nichtlinear verläuft, nehme ich mal zwei Drittel davon als Idealwert an, also zwei Sekunden.
Nun ist es so: F = A*s / V. Und es passt. 220µF = xA * 2s / 25V → xA = 0,00022F * 25V / 2s = 0,00275A ≃ 2,8mA. Es passt also von den Größenordnungen her.

Zitat von HD-Mainz-MoBa im Beitrag #3

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[...] Zur Wagenbeleuchtung setze ich auch diese LEDs ein, allerdings nicht auf Streifen, sondern einzeln, also 2 in Reihe mit einem 400 bis 600 Ohm Widerstand; die LEDs haben zwar einen Nennstrom von 20 mA bei etwa 3 V Spannungsabfall. Bei meiner Schaltung fallen über einer LED 2,5 V ab und über dem Widerstand dann noch 1 V. Bei 500 Ohm ergeben sich so 2 mA. Die Betriebsspannung wird von einem Festspannungsregler 7806 auf 6 V eingestellt. Der Regler wird irgendwo im Zug in einem Gepäck- oder Speisewagen eingebaut und die 6 V über stromführende Kupplungen im Zug verteilt. Alles klar? [...]

---

Alles klar! Genau darum drehen sich meine Optimierungsgedanken. Bislang habe ich immer ein Relais zum Schalten verwendet und die Wagenbeleuchtungen damit direkt ans Gleis gelegt. Hat den Vorteil, dass man nur einen Pol in einer stromführenden Kupplung dafür benötigt. Hat aber natürlich auch diverse Nachteile. Darunter, dass jeder Wagen seine eigene Elektronik und Pufferung benötigt. Hier hatte ich immer die Hitzeentwicklung als Befürchtung. Schließlich wären das bei der Annahme von 20mA pro LED insgesamt 300mA für meinen LED-Streifen (Also ein Drittel eines Ampere!) und damit über einen sechsteiligen Zug dann 1,8A.

Natürlich ist das mit den 1,8A nur das theoretische Maximum bei voller Leuchtstärke der LEDs. Was aber keinen Sinn macht den Wagen mit Licht zu überstrahlen. Die obige angenäherte Rechnung mit 2,8mA pro Wagen (geben wir mal das Doppelte, um auf Nummer Sicher zu gehen) ist realisitischer. Damit landeten wir bei etwa 60mA für den ganzen Zug und das macht auch von den Größenordnungen Sinn.

Wie dem auch sei, danke für den Tipp, Hans-Dieter. So werde ich es nun auch machen.

Zitat von Walter S im Beitrag #2

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[...] helau,ich habe auch keine Ahnung,aber hast Du mA mit Faktor 1000 gerechnet ? [...]

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Helau, Walter,

vergangenen Donnerstag habe ich gesoffen. Gestern und heute aber nicht!

Euch allen vielen Dank und viele Grüße
Pero

[uhx]

Die Stromaufnahme zum Erreichen der gewünschten Helligkeit hängt natürlich auch von der LED ab. Ich habe neulich mal eine rote LED als Rücklicht in einen Steuerwagen eingebaut. Auf 20mA betrieben war sie aber nicht hell genug, um die Rücklichter über den Lichtleiter ausreichend hell zu bekommen. Das kommt davon, wenn man eine Anfang der 80er Jahre gekaufte LED aus der Restekiste verbaut

Alle aktuell gekauften LEDs, egal welcher Farbe und egal ob SMD oder bedrahtet, betreibe ich bei um oder unter einem mA, weil sie sonst zu hell sind.

Dass viele LEDs eine maximale Stromaufnahme von 20mA haben, hat sich über die Jahre also nicht verändert. Dafür sind sie bei gleicher Stromaufnahme aber heute wesentlich heller.

[HD-Mainz-MoBa]

Hallo Pero,
bei meiner Beleuchtung kommt nach dem Schleifer eine Einweggleichrichtung (1N4007) und ein kleiner Elko, dann der Regler, noch en Elko und so kann ich die "Schienenmasse" als Rückleiter nehmen und komme mit einer einpoligen Kupplung aus. Die Kupplung ist eine modifizierte ROCO Universal(kurz)Kupplung. Der Kontakt besteht aus 0,3 mm Messingdraht. Die LEDs habe ich von einer Rolle, 2000 St für 30,00 €!
Gruß
Hans-Dieter

[alexus]

Hallo Pero

Das deckt sich sehr genau mit meinen Messungen, in einem 7 tlg. VT 601 von Roco mit LED Beleuchtung benötigt der ganze Zug nur 30mA für die Innenbeleuchtung. Jeweils 4 PLCC pro Wagen.
Für meine Roco-Umbauwagen bin ich gerade am experimentieren, auch LED-Band, davon 2x3 und das 2x in Reihe. Für eine vernünftige Helligkeit braucht es aber immer noch einen Vorwiderstand von 1,5 kOhm. Mit einem 220uF Kondensator leuchtet das dann ca. 5 Sekunden nach. Meine Schaltung: SMD Gleichrichter, 100 Ohm Ladewiderstand, Elko, 1,5 kOhm Vorwiderstand, 1pol. Kupplung und Masse auf alle 4 Achsen.

[persus]

Hallo Hans-Dieter,

vor Kurzem habe ich zwei Rollen LEDs á 4000 Stück (einmal Kalt-Weiß und einmal Tag-Weiß zu um die 15€ pro Rolle ersteigern können. Dieser Kauf ist der Ursrprung meiner Optimierungsüberlegungen, da ich von nun an auf die LED-Streifen verzichten kann. Den LED-Streifen habe ich heute nur vermessen, um einige Berechnungen anstellen zu können, daraufhin kam meine Überraschung mit der Stromaufnahme und nun diskutieren wir hier.

Bislang habe ich das immer so gemacht: Der Decoder schaltet ein Relais und hinter dem Relais sind zwei Dioden, sozusagen die versorgungsseitige Hälfte eines Brückengleichrichters, die aus beiden Gleisen stets das Plus an die stromführende Kupplung geben. Bin nämlich Gleichstromfahrer. In jedem Wagen befinden sich weitere zwei Dioden, sozusagen die andere, lastseitige Hälfte eines Brückengleichrichters, die dann das Minus an das passende der beiden Gleise zurück leiten. Zudem ein Pufferelko, ein Ladewiderstand (100Ω und ein Regelwiderstand (1.6kΩ). Diese "schematische Zweiteilung" eines Brückengleichrichters ist meine Lösung als Gleichstromfahrer für das Problem, dass man nie weiß, wie die Wagen gepolt sind.

Sehr interessant finde ich gerade folgendes.

Zitat

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[... ] Die Kupplung ist eine modifizierte ROCO Universal(kurz)Kupplung. Der Kontakt besteht aus 0,3 mm Messingdraht. [...]

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Welche Kupplungen sind das genau? Mir sind nur die märklinschen stromführenden Kupplungen bekannt. Die kommen für mich aber nicht immer infrage, weil sie ein zu hohes Profil haben und es so zu Problemen mit Rollmaterial von den übrigen Herstellern kommt. Bin also sehr interessiert an einer Alternative.

Gruß
Pero

[persus]

Zitat von alexus im Beitrag Stromverbrauch SMD-LEDs

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Hallo Pero
Das deckt sich sehr genau mit meinen Messungen, in einem 7 tlg. VT 601 von Roco mit LED Beleuchtung benötigt der ganze Zug nur 30mA für die Innenbeleuchtung. Jeweils 4 PLCC pro Wagen.
Für meine Roco-Umbauwagen bin ich gerade am experimentieren, auch LED-Band, davon 2x3 und das 2x in Reihe. Für eine vernünftige Helligkeit braucht es aber immer noch einen Vorwiderstand von 1,5 kOhm. Mit einem 220uF Kondensator leuchtet das dann ca. 5 Sekunden nach. Meine Schaltung: SMD Gleichrichter, 100 Ohm Ladewiderstand, Elko, 1,5 kOhm Vorwiderstand, 1pol. Kupplung und Masse auf alle 4 Achsen.

---

Hallo Alexander,

genau so mache ich das auch. LED-Striefen bestehend aus fünf Segmenten, 220µF Elko mit 100Ω Ladewiderstand, 1,6kΩ Regelwiderstand und sowas wie ein multipler Brückengleichrichter (siehe vorhergehenden Thread). Mit Mittelschleifer ist es viel einfacher, da man dann nicht falsch herum polen kann.

Was mir beim LED-Streifen gefällt ist, dass ich 15 LEDs pro Wagen habe. Aufgrund der Anzahl muss ich deren Helligkeit herunter regeln. Sprich mehr LEDs dafür geringere Leuchtstärke. Das führt zu einer sehr ausgeglichenen Ausleuchtung im Wagen. Das Ergebnis ist ausgezeichnet.

Fleischmann, übrigens, hat es im Velaro anders gemacht. Sie verwenden nur sechs LEDs, richten diese aber nach oben und lassen das Licht vom Dach nach unten reflektieren. Auch eine gute Art, das Licht bei weniger LEDs gut und gleichmäßig im Wagen zu verteilen. Dieser Trick mit der indirekten Beleuchtung ist aber nicht bei allen Wagen anwendbar.

Gruß
Pero

[HD-Mainz-MoBa]

Hallo Pero,
die ROCO-Kupplung hat die Katalognummer 40397. Sie bekommt bei mir, wenn man von der Kuppelseite schaut, diagonal, links oben und rechts unten, ein 0,5 mm Loch, wo der Me-Draht eingeführt wird, dann ein Käbelchen anlöten, und in den Wagen führen. Die Masse kommt dann von den Achsen. Im Wagen werden über den Fenstern unsichtbar (von außen) unter dem Dach 2 dünne Drähte eingebaut, an denen dann die LED-Pärchen mit Widerstand angelötet werden.
Jetzt Alles klar?
Gruß
Hans-Dieter

[Martin Lutz]

Zitat von persus im Beitrag Stromverbrauch SMD-LEDs

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Hallo zusammen,

aktuell überlege ich, eine Schaltung, die ich zur Innenraumbeleuchtung von Personenwagen verwende, zu optimieren. Dabei ist einer der wichtigeren Faktoren die Stromaufnahme von LEDs. (Wer hätte das gedacht? )

Also habe ich soeben mal kurz nachgemessen, was so ein handelsüblicher LED-Streifen aus China in Wagenlänge an Strom aufnimmt. "In Wagenlänge" bedeutet in meinem Fall konkret 15 SMD-LEDs der Größe PLCC2 3528 - fünf Segmente des LED-Streifens bestehend aus jeweils drei LEDs und einem 100Ω Widerstand.

Ergebnis: ca 3,1mA.

Und nun sitze ich hier gerade, völlig perplex, meinem eigenen Multimeter nicht glaubend. Basierend auf diversen im Internet auffindbaren Informationen nahm ich bisher immer an, dass eine LED so um die 20mA an Strom aufnimmt. Meine Messung sagt aber, dass es nicht 20mA pro LED sind, sondern 200µA - also um den Faktor 100 weniger, als man so im Internet nachzulesen vermag.

Mache ich hier geraden einen krassen Denk- oder Messfehler? Oder messe ich richtig und es gibt tatsächlich LEDs mit solch geringer Stromaufnahme? Kann das jemand kurz bestätigen?

Danke und Gruß
Pero

P.S.: Zur Ehrenrettung: Ich bin Informatiker!

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Die angegebenen 20mA ist der Maximalwert, der der LED maximal zugemutet werden darf. Heutige LEDs sind bereits so hell und effizient, dass man sie weit unter dem maximalen Strom betreiben kann um für die Modellbahn eine angenehme und vorbildgetreue Helligkeit zu erreichen. So kommt es, dass solche Licht-Leisten nur noch wenige mA brauchen, obwohl 10 oder 20 einzelne LEDs drauf sitzen.Was die LED natürlich zum genialsten Bauteil für die Beleuchtung auf der Modellbahnanlage macht. Nicht zuletzt auch wegen den Baugrössen und Lichtfarben, die es heute gibt.

[1001-digital]

Hallo,
Martin hat völlig Recht. Die 20 mA Stromaufnahme halten sich leider immernoch extrem hartnäckig, obwohl das seit langer, langer Zeit überholt ist. Sicher gibts auch heute noch Typen, die mehr Strom benötigen, aber nicht diese Winz-LEDs, die wir so verbauen. Man bekommt das aber nicht aus den Köpfen raus

Prinzipiell halte ich die Rumrechnerei bzgl. der Widerstände aber eh nicht für sinnvoll. Uns gehts drum, eine brauchbare Helligkeit zu erzielen, das bekommt man aber nur durch Probieren raus. Also wird optimalerweise zum Testen ein Poti dazwischen gehangen, dann die gewünschte Helligkeit eingestellt und der Widerstand des Potis gemessen. Und schon hat man den benötigten Widerstand ermittelt. Da viele Potis aber bis auf (fast) 0 Ohm runterregeln können, sollte man noch einen Widerstand in Reihe schalten, damit man die LEDs nicht versehentlich zerlegt.

Viele Grüße
Carsten

[Schwanck]

Moin,

ganz allgemein gesprochen: Wer LEDs heute noch mit Vorwiderständen betreibt, arbeitet mit Opas Technik!
Heute betreiben Profis die Leds mit Konstantstromquellen, die mit Spannungen bis 25 V gespeist werden. Damit kann man von 1 bis 10 Leds in Rehe geschaltet betreiben, vorausgesetzt dass alle Leds den selben Strom brauchen. Günstige Konstantstromquellen für LEDs gibt es als Bausätze von den bekannten Elektronoikhändlern mit Strömen 0,5 bis 20 mA.

[1001-digital]

Hallo,
klar kann man auch KSQ verwenden, letztlich kann man sich sowas ja auch aus nem Transistor und nem Widerstand selber bauen, siehe hier: http://atw.huebsch.at/Elektronik/StromQuelle.htm
Aber ganz im Ernst: Ich sehe keinen Grund das so zu machen, wenn die meisten schon mit einem simplen Widerstand Schwierigkeiten haben. Im Digitalbetrieb hat man davon nicht wirklich einen Vorteil, lediglich bei Analog würde das nen Unterschied machen, weil die LEDs dann auch bei niedrigen Spannungen schon leuchten.

Viele Grüße
Carsten

[persus]

Zitat

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[...] Die 20 mA Stromaufnahme halten sich leider immernoch extrem hartnäckig, obwohl das seit langer, langer Zeit überholt ist. [...] Man bekommt das aber nicht aus den Köpfen raus [...]

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Wohl wahr. Hier sitzt so ein Kopf, aus dem das gestern erst raus gegangen ist.

Zitat

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[...] Prinzipiell halte ich die Rumrechnerei bzgl. der Widerstände aber eh nicht für sinnvoll. [...] Uns gehts drum, eine brauchbare Helligkeit zu erzielen, das bekommt man aber nur durch Probieren raus. [...]

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Ja und nein.

Ja, es geht um die passende Helligkeit. Dieses Ziel erreicht man gut durch Rumprobieren. Obwohl man ja immer ein wenig rechnen muss, zumindest um wenigstens bei den Größenordnungen nicht daneben zu liegen.

Aber nein, wenn man nur rum probiert - so wie ich - dann entwickelt man kein Verständnis für die Prinzipien und die Funktionsweise. Dann halten sich auch die 20mA sehr hartnäckig. Bei mir führte das dazu, dass ich Angst vor den 20mA pro LED und den dadurch möglichen Strömen und der Hitzeentwicklung. Und das führte zu einem technischen Overkill in meiner Umsetzung. Wieso? Prinzipien und Funktionsweise nicht verstanden. Wieso? Nicht gerechnet. Wieso? Durch Rumprobieren einen Effekt erzielt.

Allgemein gesprochen: Durch Rumprobieren erreicht man einen Effekt, aber erst durch das Berechnen erreicht man auch Effizienz.

Zitat

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[...] Heute betreiben Profis die Leds mit Konstantstromquellen, die mit Spannungen bis 25 V gespeist werden. [...]

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Weiß nicht. Habe mal kurz recherchiert.

Widerstand:
Kosten: <= 1 Cent
Nachteile: Linear. Verlustleistung.

Lineare KSQ:
Kosten: >= 1 Euro
Nachteile: Linear. Verlustleistung.

Nichtlineare KSQ:
Kosten: >= 4 Euro.
Nachteile: Preis.

[1001-digital]

Hallo Persus,
ok, da hast du natürlich nen Punkt. Das Problem ist aber, dass dir eine Variable fehlt, nämlich eben die benötigte Leuchtkraft und damit der einzustellende Strom. Ohne das nützt dir das Rechnen aber wenig (oder gar nichts). Von daher hast du schon Recht damit, dass man keinen Lerneffekt erzielt, aber andererseits erreicht man mit den Formeln nicht das eigentliche Ziel.

Viele Grüße
Carsten

[jogi]

Zitat von HD-Mainz-MoBa im Beitrag Stromverbrauch SMD-LEDs

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bei meiner Beleuchtung kommt nach dem Schleifer eine Einweggleichrichtung (1N4007) und ein kleiner Elko, dann der Regler, noch en Elko und so kann ich die "Schienenmasse" als Rückleiter nehmen und komme mit einer einpoligen Kupplung aus.
Gruß
Hans-Dieter

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Hallo Hans-Dieter

Das funktioniert bei Dir weil Du AC analog fährst.

Bei „ digital „ mit Bremsstrecke geht in Deinen Wagen das Licht aus.
Bremsstrecke -> negative Gleichspannung.

Es würde auch bei Dir mit einem kleinen Brücken GL funktionieren.
Ein Pol kommt über die Kupplung und der andere von der Achse und der Rest, wie Du beschrieben hast.

Ein Link zu meinem Vorschlag für eine Beleuchtung für „ analog „
viewtopic.php?f=104&t=48933

Viel Erfolg

[HD-Mainz-MoBa]

Hallo Jogi,
Danke für den link zu Deiner Schaltung, da hast Du aber nur bedingt recht! Deine Schaltung muss in jedem Wagen eingebaut werden; bei mir ist sie nur 1mal im Zug nötig! Bei mir geht dann ein "6V - Bus" per einpoliger Kupplung durch den Zug! … und Masse von den Rädern.
Auf "Digital" werde ich bestimmt nicht wechseln, bei über 60 analogen Loks.
Gruß
Hans-Dieter

[Martin Lutz]

Zitat

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Hallo,
Martin hat völlig Recht. Die 20 mA Stromaufnahme halten sich leider immernoch extrem hartnäckig, obwohl das seit langer, langer Zeit überholt ist. Sicher gibts auch heute noch Typen, die mehr Strom benötigen, aber nicht diese Winz-LEDs, die wir so verbauen. Man bekommt das aber nicht aus den Köpfen raus

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Überholt ist es wirklich nicht. Es ist der MAXIMALWERT! Für die allermeisten LED ist er heute noch gültig. Moderne LEDs (aber auch nicht alle!!) haben eine um Welten bessere Lichtausbeute. DAS hat sich weiter entwickelt!!

[Martin Lutz]

Zitat

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Moin,

ganz allgemein gesprochen: Wer LEDs heute noch mit Vorwiderständen betreibt, arbeitet mit Opas Technik!
Heute betreiben Profis die Leds mit Konstantstromquellen, die mit Spannungen bis 25 V gespeist werden.

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Das ist so auch nicht korrekt. Natürlich hat die Konstantstromquelle Vorteile, ganz klar. Doch in den allermeisten Fällen, wird man die einfache Vorwiderstandstechnik auch in modernsten und industriellsten Anwendungen finden.

Deshalb würde ich hier niemals von Opa-Technik reden. Es ist halt immer eine Frage der Anwendung. Ein Entwickler ist im Grundsatz auch faul. Er macht sicher keine Schaltungstechnik künstlich kompliziert, wenn er den einfacheren Weg nahmen kann, welcher auch zum Ziel führt.

[1001-digital]

[quote="Martin Lutz" post_id=1948916 time=1551878394 user_id=124]
Überholt ist es wirklich nicht. Es ist der MAXIMALWERT! Für die allermeisten LED ist er heute noch gültig. Moderne LEDs (aber auch nicht alle!!) haben eine um Welten bessere Lichtausbeute. DAS hat sich weiter entwickelt!!
[/quote]

Hallo Martin,
vielleicht etwas blöd ausgedrückt: Ich meinte damit, dass es eben überholt ist, eine LED mit 20 mA betreiben zu müssen. Früher wars ja so, dass man tatsächlich ungefähr diesen Strom brauchte, um halbwegs was zu sehen. Die Zeiten sind eben lang vorbei, da sind wir uns ja einig

Viele Grüße
Carsten