LED strips zelf maken
LED strips zelf maken
Rijtuigen/wagons van verlichting voorzien, kan een kostbare zaak worden.
Nu kun je het zo duur maken als je zelf wilt, maar over het algemeen kost het een aardig vermogen wil je mooi verlichtte wagons hebben. Naast slepers en al dan niet stroomvoerende koppelingen, een LED-print in wit of geel, kom je al gauw op zo'n 30-35 Euro uit om een wagon verlicht te maken. Dit verslag is dan ook een alternatief voor de LED-print, welke je voor enkele Euro’s zelf kunt maken. De uiteindelijke prijs zal met name afhangen waar je de LED’s aanschaft. De hier gebruikte LED’s zijn SMD-LED’s van het type 1206 die via een forumlid centraal ingekocht zijn en daardoor qua prijs erg aantrekkelijk. Even speuren op internet kom je echter ook betaalbare adressen tegen.
De hier beschreven handleiding voor het zelf maken van LED-strips voor wagons/rijtuigen is in principe door een ieder die een beetje handig is, te realiseren.
Weliswaar is de beschrijving gecontroleerd en beproefd, maar duidelijk zal zijn dat er geen garantie aan valt te ontlenen dat het in jouw situatie ook het gewenste resultaat heeft.
Meerdere forumleden zijn je echter voorgegaan en tot nog toe zijn er veel positieve reacties uit gekomen. Een (denk)fout is echter snel gemaakt dus lees het artikel goed door alvorens je besluit om het uit te proberen.
Is deze LED-verlichting geschikt voor mijn systeem?
De hier weergegeven zelfbouw LED-verlichting, is geschikt voor zowel analoge als digitale (Delta, Digital en systems) Märklin banen. Bij analoge banen dien je echter rekening te houden met het toepassen van een Electrolytische condensator (Elco) die de schakelpuls aankan. Er is dus een iets zwaardere Elco nodig als bij digitale of met systems bestuurde banen.
Meerdere wensen en dus meerdere varianten mogelijk
Afhankelijk van een ieders wens zijn er een aantal keuze mogelijkheden die bepalend zijn hoe je de LED-strip’s gaat bouwen. Een ieder is dan ook vrij om een keuze te maken in materialen, maar ook welke uitvoering het meest op zijn wensen inspeelt.
Keuze van materialen
De hier besproken LED-strips zijn deels uitgevoerd met SMD componenten van het type 1206. SMD componenten hebben als voordeel dat ze erg klein zijn, maar als nadeel dat ze moeilijk te solderen zijn. Het juiste gereedschap en een vaste hand maakt het solderen van de kleinste SMD componenten een toch nog behoorlijk specialistisch werkje,en kan dus tot teleurstellingen leiden. De hier gekozen SMD componenten zijn echter van het type 1206 en zijn handzamer en dus nog goed door een ieder te solderen met een gewone soldeerbout met kleine punt. Wil je kleiner (zoals bijv. 0603 componenten), realiseer je dan dat het solderen hiervan een specialisten klus is, en begin er niet aan als je hier geen ervaring mee hebt.
Keuze van toepassing
Heel simpel zijn er de volgende keuze mogelijkheden:
- De LED-strip waarbij alle LED’s in serie worden gezet.
- De LED-strip waarbij alle LED’s parallel worden gezet. (niet aan te raden)
- De LED-strip waarbij 2 groepen parallel worden gezet en waarbij binnen elke groep de LED’s in serie staan.
De stroomtoevoer en massa wordt in de hier besproken schakelingen rechtstreeks van de baan gehaald. Dit betekent dat de stroom middels een sleper van de wagon en via het massa-contact van de wielstellen de LED-strips voedt. Nu kun je nog kiezen of je elke wagon een eigen sleper en massa-contact wilt geven of dat je wilt werken met stroomvoerende koppelingen,
waarbij alleen de 1e wagon een sleper heeft en de stroom middels de stroomvoerende koppelingen wordt doorgegeven naar de overige wagons. Wel heeft elke wagon een massa-veer voor het massa-contact met de assen nodig.
Opmerking: Nadeel van elke wagon een eigen sleper geven is dat dit meer wrijvingsweerstand en tevens meer geluid zal geven als dat er maar 1 wagon van een sleper wordt voorzien, naast dat inzet van meer slepers ook meer kosten met zich meebrengt.
Bij alle 3 wordt de spanning/stroom direct van de baan gehaald en zal de verlichting van de wagons continue blijven branden zolang de baan van spanning is voorzien.
Indien je de verlichting wilt kunnen schakelen, kun je eventueel een functie decoder en een relais in de wagon met sleper inbouwen die het relais schakelt waardoor de spanning voor de verlichting wordt doorgegeven aan de LED-strips. (werkt natuurlijk niet bij analoge banen).
Ook kun je eventueel de decoder van de loc gebruiken om de verlichting aan/uit te schakelen.
Hiervoor dient dan wel een vrije functie op de decoder aanwezig te zijn en dient een relais toegepast te worden. Ook dient de decoderuitgang van de functie zwaar genoeg te zijn om de stroom voor alle wagonverlichting die deze schakelt aan te kunnen.
Opmerking: Niet alle decoders kunnen dit vermogen leveren.
De hier beschreven handleiding zal zich beperken tot de LED-strip’s die de stroom direct van de baan halen en waarbij de verlichting dus niet schakelbaar is. Het schakelbaar maken kan immers altijd nog op achteraf basis.
Aansluiting wagon-verband bij gebruik van stroomvoerende koppelingen
Elke LED-strip wordt voorzien van een bruggelijkrichter. De Sleperspanning wordt aangesloten op de bruggelijkrichter ingang, en hiervandaan wordt tevens een draad naar de stroomvoerende koppeling gebracht die deze naar het volgende rijtuig brengt. Hier wordt een draad vanaf de stroomvoerende koppeling naar de ingang van de bruggelijkrichter van deze wagon gebracht en tevens een draad naar de andere stroomvoerende koppeling die deze weer door moet geven naar het volgende rijtuig etc. etc. De andere ingang van elke bruggelijkrichter, wordt verbonden met de massaveer (märklin 72050) op het draaistel van de betreffende wagon.
Keuze 1: schema LED-print met LED’s in serie
Voordelen/nadelen
In een serieschakeling zit alles achter elkaar net als de bekende kerstboomverlichting. De plek van alle componenten in de serie-keten maakt niks uit, je mag alles door elkaar husselen (weerstand en LED’s) als je maar plus en min bij de betreffende componenten respecteert, niet omdraaien dus. Een kapotte LED zal tot gevolg hebben dat géén enkele LED meer van spanning/stroom wordt voorzien. LED’s hebben echter een lange levensduur, dus de kans op een kapotte LED is verwaarloosbaar klein.
Materiaallijst
- SMD LED 1206 Warm Wit (via een forumlid of LED-baron) : 0,35 p/st
- Bestnr.: 406155 - 89 SMD-chipweerstand 0805 150Ohm : 0,10 p/st
- Bestnr.: 501174 - 89 GELIJKRICHTER 80/800 : 0,92 p/st
- Bestnr.: 468355 - 89 Subminiatuur elco 470µF/35V : 0,58 p/st
- Bestnr.: 529544 - 89 RASTERMAT PRINTBAAN FR2 7,44 per plaat van 500 *150 mm (39 banen) hiervan kan je dus 26 LED-printen maken : 0,29 p/strip
Totale kosten komen dus per LED-print uit op ongeveer: 3,99 Euro Bij digitale rijders kan de Elco kleiner worden gekozen:
- Bestnr.: 421544 – 89 Elco SMD 470 µF/25V 0,75 p/st
Uitleg schema
Deze LED-strips hebben maximaal 6 LED's. Deze geven een mooie gelijkmatige verlichting en is meer dan voldoende voor een lange wagon. De LED's gebruiken samen 20mA.
Indien je meer LED’s wilt gebruiken zul je moeten kiezen voor keuze 2 of 3.
De trafo heeft een wisselspanning van 16V.
De spanning na de gelijkrichter is ongeveer 21,22 Volt.
(16V x 1.4142)- (2x 0,7V) = 21.22V
Over iedere diode is ook nog een spanningsval van ong. 0,7 V. Voor twee is dat 2 keer 0,7V.
Berekening van de weerstand:
LED: IF =20 mA= 0,02A. Uf = 3,1V.
Bij leds in serie tel je van het aantal led de Uf’s op dus:
Bij 2 leds is dat 2 x 3,1V = 6,2V.
Bij 5 leds is dat 5 x 3,1V = 15,5V.
Bij 6 leds is dat 6 x 3,1V = 18,6V.
Bij 7 Leds is dat 7 x 3,1V = 21,7V.
We gaan hier voor de zekerheid dus uit van 6 LED’s hoewel 7 waarschijnlijk ook wel zal werken.
Berekenen van de weerstandswaarde:
De weerstand wordt dan 2,62V/ 0,02A= 131 Ohm. In de E-reeks wordt dat dus R= 150 ohm.
Opmerking
De Elco van 470µF/35V is vrij groot en ook wel zwaar voor deze schakeling. In ieder geval is het handig om een Elco te nemen die de spanning van 21,22 Volt aan kan. Dus 25V is al een prima waarde.
Analoge rijders
Voor analoge rijders is de omschakelpuls 24 Volt (en onbelast - zonder lok - kan dat nog veel hoger uitvallen)en heb je wel een 35 Volt elco nodig.
De Elco is bedoeld om korte spanningsonderbrekingen te kunnen opvangen. De gebruikte van 470uF is daar wel wat zwaar voor, maar in ieder geval voldoende.
De Led's blijven nog ongeveer 1,5 Seconde branden als de spanning wordt afgeschakeld.
Digitale rijders
Digitale rijders kunnen uit met een kleinere Elco 470µF/25V, en heeft in ieder geval als voordeel dat deze makkelijker in te bouwen/weg te werken is. Je kunt de SMD variant van conrad gebruikt, welke klein is en makkelijk te solderen :
- Elco SMD 470 µF/25V Bestnr.: 421544 – 89
Rechts de normale (grote) Elco : Subminiatuur elco 470µF/35V Bestnr.: 468355 - 89
Links de mooiere (kleine) SMD Elco : Elco SMD 470µF/25V Bestnr.: 421544 - 89
Om een idee van de grootte te krijgen heb is er nog een diode 1N4148 naast gelegd.
Keuze 2: schema LED-print met LED’s parallel (niet aan te raden)
Voordelen/nadelen
Het stroomverbruik bij leds in serie is 1 x 20 mA voor alle leds. Bij het parallel plaatsen van LED’s is het stroomverbruik het aantal leds x 20mA en daardoor een veel grotere aanslag op je trafo/booster vermogen.
Meer licht krijg je niet; de extra energie gaat verloren als warmte. Voordeel van parallel is dat je meer LED’s op een print kan aansluiten. Nadeel is dat het veel meer stroom trekt, en door de hoeveelheid weerstanden ook veel meer warmte dissipeert.
Het defect gaan van een LED zal in de parallel schakeling géén invloed hebben op de werking van de overige LED’s.
Deze schakeling is echter niet aan te raden, vanwege het omgunstige stroomverbruik, het aantal weestanden en/of de warmte dissipatie.
Het schema dient dan ook alleen maar als verduidelijking van het geheel. Wil je persé meer als 6 LED’s op een LED-print dient je voor de schakeling bij Keuze 3 te kiezen waarbij een deel van de LED's parallel wordt gezet, maar in groepjes in serie geschakeld wordt.
Uitleg schema
Dit schema geeft 2 manieren van aansluiten weer. In het bovenste schema zijn alle LED's parallel geschakeld en heeft elke LED een eigen weerstand. In het onderste schema is er 1 gezamelijke weerstand voor alle parallel geschakelde LED's. Zoals gezegd is het enkel parallel aansluiten van LED's voor rijtuig verlichting niet aan te raden vanwege het hoge stroomverbruik en de warmtedissipatie.
Keuze 3:Schema LED-print met 2 parallel geschakelde groepen van in Serie staande LED's
Voordelen/nadelen
Indien je meer dan 6 LED’s per led-strip wilt gebruiken, is dit de beste oplossing. De LED’s worden parallel in groepjes van 4 LED’s (in serie), geplaatst. Hierdoor blijft het stroomverbruik en de warmtedissipatie in de weerstand beperkt.
Materiaallijst
- SMD LED 1206 Warm Wit (via een forumlid of LED-baron) : 0,35 p/st
- Bestnr.: 406210 – 89 SMD-chipweerstand 0805 470 Ohm : 0,10 p/st
- Bestnr.: 501174 - 89 GELIJKRICHTER 80/800 : 0,92 p/st
- Bestnr.: 468355 - 89 Subminiatuur elco 470µF/35V : 0,58 p/st
- Bestnr.: 529544 - 89 RASTERMAT PRINTBAAN FR2 7,44 per plaat van 500 *150 mm (39 banen)
- hiervan kan je dus 26 LED-printen maken : 0,29 p/strip
Totale kosten komen dus per LED-print uit op : 4,79 Euro
Bij digitale rijders kan de Elco kleiner worden gekozen:
- Bestnr.: 421544 – 89 Elco SMD 470 µF/25V 0,75 p/st
Uitleg schema
Het stroomverbruik is hier 2 * 20mA (20mA door elke groep van 4 led’s).
Uitgaande van spanningsbron na gelijkrichting van 21.22V en If = 20mA, Uf=3.1V wordt de weerstand per serieschakeling
van 4 LED’s nu: 441 ohm. ⇒ We kiezen uit de E-12 reeks een weerstand van 470 ohm.
De bouw van de LED print (gebaseerd op Keuze 1)
Benodigd gereedschap
- pincet
- soldeerbout/station met kleine soldeerpunt
- soldeertin
- kraspen om de koper sporen door te krassen. (kan ook evt. met een boortje)
- Figuurzaagmachine(tip!) of anders beugelzaagje en/of sterk stanley-mes
Printstroken zagen
Als eerste meten we de lengte van de wagon op welke we van de LED-verlichting willen voorzien. De lengte van de print houden we zo'n 3 cm korter dan de lengte van de wagon.
We zagen printbanen uit van 3 sporen breed. Het zagen van de LED-strips is het meest lastige klusje. De strokenprint is met een figuurzaagmachine gezaagd.
Voor wie niet zo'n mooie zaagmachine heeft kan je de stroken als volgt maken:
Snij/zaag de strokenprint in op de gaatjes en breek de strip af. Resultaat is een wat kartelige strip maar vijltje er langs klaar. Het is allemaal toch „uit zicht”. Het maakt niet uit of je experimenteerprint gebruikt; je ziet het toch niet zitten.
Printsporen krassen
Vervolgens krassen we voorzichtig op de aangegeven plaatsen de printsporen door.
Een kraspen werkt goed, kost maar enkele Euro’s, en voorkomt een hoop letselschade.
Als je géén kraspen hebt, kun je de sporen met een boortje proberen weg te boren.
Aansluitschema
Het aansluitschema van de componenten.
Solderen van de componenten
Nu solderen we de gelijkrichter. Vervolgens vertinnen we de print op de plek waar de SMD componenten moeten komen, maar aan 1 kant.
Bedoeling is dat we het vertinde soldeereilandje verwarmen en vervolgens met een pincet de SMD LED of SMD weerstand aan 1 kant in de vloeibare soldeer schuiven.
Als alle LEDS zo aan 1 kant gesoldeerd zitten, meten we ze even één voor één door of ze goed aangesloten zitten (in serie). Als je een fout gemaakt hebt, kun je nu nog eenvoudig de LED los solderen en omdraaien, omdat deze maar aan 1 kant gesoldeerd is.
Als alles is nagemeten, solderen we de andere kant van de LED's vast. Het streepje op de LED is de kathode= (-) de andere kant is de anode (+)
Vervolgens solderen we aan het einde van de print een draadje tussen de buitenste printsporen. Als laatste solderen we 2 draadjes aan de Elco van 470uF/35V. Dit is een vrij grote condensator, en als we deze op de print solderen, komt deze erg in het zicht.
Vandaar dat we deze rechtop aan het buiteneinde van de wagon zullen plaatsen, en deze met 2 draadjes op de print zullen solderen.
Isoleer de draadjes aan de elko door hier een stukje krimpkous overheen te schuiven en deze te verwarmen. Op deze manier is kans op kortsluiting nihil. Als laatste solderen we de draadjes van de Elko op de print.
Nameten
Vervolgens meten we alles na met de multimeter, en controleren of we nergens soldeer gemorst hebben welk per abuis de printsporen met elkaar verbind.
Nu sluiten we de voedingsspanning aan.
TIP: Soldeer maar 1 van de voedingsdraden vast aan de print, de andere kun je dan voorzichtig op de andere baan kort aantippen om te testen. Mocht er iets niet goed aangesloten zitten of ergens toch een kortsluiting zijn, dan zie je dat vrij snel en zo kun je de verbinding gelijk weer verbreken wat mogelijk weer LED's of andere componenten spaart.
Als je alles goed hebt gesoldeerd en aangesloten, branden alle LED's.
Voor het inbouwen van de verlichtingsprint in de wagon met stroomvoerende koppelingen werkt dit hetzelfde als het inbouwen van kant en klare LED-strips.
Eén en ander is te lezen op de wiki in het volgende artikel: Rijtuigverlichting inbouwen.
Sluitverlichting
Op deze wiki staat ook een zelfbouw handleiding voor het zelf maken van sluitverlichting in de laatste wagon.(Zie:Rijtuig sluitverlichting inbouwen).Als je deze wilt aansluiten op de eigenbouw LED-print moet je even het volgende in acht nemen:
De spanning en weerstand achter de gelijkrichter van de LED-print voor de wagonverlichting zijn berekend voor de 6 LED's. Sluitverlichting hierachter hangen kan dus niet zomaar, waarschijnlijk zal dit resulteren in dat de spanningbron niet toereikend is en dus geen van de LED's meer zal branden.
Dit kun je oplossen door de LED's voor de sluitverlichting parallel aan de LED-strook aan te sluiten. (aan te sluiten net na de Elco en net voor de weerstand voor de binnenverlichting)
Als je op deze plek de + en - middels draden aftakt, dan kun je deze voor de sluitverlichting gebruiken. Je hebt dan nog aanvullend een diode 1N4148 nodig en een weerstand van 1Kohm. De + gaat dan naar een weerstand van 1Kohm vervolgens naar de anode (+) van de 1e rode LED, de kathode (-) van deze LED sluit je weer aan op de anode (+) van de 2e rode LED, en de kathode (-) van deze LED sluit je weer aan op de anode (+) van een diode 1N4148, waarvan je de kathode (-) weer aansluit op de - van de afgetapte draad op de LED-print.
- Foto Galerij
Het Eindresultaat 
Het Eindresultaat 
Verlichte wagon
Revisiegeschiedenis (vóór transfer)
| "oude" revisiegeschiedenis | ||
|---|---|---|
| Datum | Auteur | Aanpassing |
| 23 Mei 2010 | Treinsmurf | Pagina aangemaakt |
| 04 Februari 2011 | Looney Tunes | Lay-out aangepast |
| 28 Oktober 2012 | Treinsmurf | Overgezet naar Wiki2 |