Led verlichting

Op verzoek van enkele mensen plaats ik hier enige informatie over het toepassen van led-verlichting op modellen. Misschien ga ik voor enkele mensen te diep en voor anderen te weinig op de materie in. Schroom niet om vragen te stellen of aanvullingen te geven. Uiteindelijk leren we er allemaal wel wat van.

Dat doe ik aan de hand van de volgende onderwerpen.

1. Theorie over leds
   
   
2. Theorie over schakelingen
   
   
3. De voorschakelweerstand
   
   
4. Praktische tips over led-verlichting aanbrengen in modellen.
   
   
5. Practisch voorbeeld
   
   
6. Links

1. Theorie over leds.

Een LED is een diode en heeft dus een plus en een min zijde. Er kan slechts in één richting stroom lopen door een diode, in de andere richting blokkeert hij de stroom. Een led geeft alleen licht als er stroom door loopt. Bij blokkeren van de stroom geeft hij géén licht, maar gaat ook niet kapot. Gaat er wel stroom door en geeft hij dus licht dan is er een maximum aan die stroomsterkte waarboven de led zal doorbranden. Daarom is het aan te bevelen altijd een weerstand in de keten op te nemen waardoor de stroomsterkte beperkt wordt.



Aansluitingen van de led:

De voet van de led is aan de kant waar de – aansluiting zit afgeplat. Die aansluiting is het kortst. De + aansluiting is langer.

Wat als je de draadjes reeds afgeknipt hebt? Geen paniek maar kijk dan eens in de LED zelf, je ziet dan twee plaatjes zitten. Een klein en een groot plaatje en hieraan zie je welke poot wat is, het kleine plaatje is de anode (+) en de grote plaat de kathode (-). Maar natuurlijk is de afplatting vaak beter te zien. En je kan het altijd uitproberen mits je een weerstand gebruikt.



2. Theorie over schakelingen.

Je kan leds in serie of parallel schakelen of gecombineerd.



Bij leds in serie moeten ze allemaal correct zijn aangesloten.
Een van de meest gemaakte fouten bij een serieschakeling van leds is dat er één of meer leds verkeerd om zijn aangesloten, waardoor de hele serieschakeling het niet doet. Immers, de omgedraaide led werkt als diode in sperrichting, en blokkeert de stroom voor alle andere leds. Je kunt dan controleren of alle leds in dezelfde richting zijn aangesloten, maar het is vaak goed turen om te zien wat de anode en de kathode is; sterker nog: als je geen ronde leds gebruikt en de aansluitpennen al hebt afgeknipt, zijn anode en kathode soms nauwelijks van elkaar te onderscheiden. Wat nu?

Als je een voltmeter hebt, is het simpel: sluit de min van de voltmeter aan op de kathode van de 'onderste led', dus de led die op de laagste spanning is aangesloten. Meet met de plus-pen van de meter aan de contacten van de achtereenvolgende leds, te beginnen bij het onderste exemplaar. Zolang je de dwarsligger nog niet bent gepasseerd, zal de meter (bijna) nul aangeven. Zodra je echter het omgedraaide of kapotte exemplaar voorbij bent, zie je de spanning een sprong maken. Draai deze laatste led om, en de kans is groot dat alles nu werkt! Tenzij je natuurlijk meerdere leds verkeerd om hebt geschakeld, zodat je weer opnieuw moet beginnen met meten ..

Heb je bij een parallelschakeling een led verkeerd om aangesloten dan zal alleen díe led het niet doen.



Figuur: Parallelschakeling met voorschakelweerstand.

Meerdere LED's bij voorkeur parallel aansluiten met elk zijn eigen voorschakelweerstand, hierdoor branden ze met een meer gelijke lichtopbrengst.

3. De voorschakelweerstand.

De voorschakelweerstand is een voorziening om de stroomsterkte te beperken. In welke draad je de weerstand soldeert maakt niks uit, mag zowel in min als in de plus draad.
Hiervoor moet je meestal wat rekenen en heb je een aantal formules nodig.
Hier vind je alle formules op een rijtje, zonder uitgebreide uitleg of illustraties; van de basisformules zijn voor het gemak meteen ook alle omrekeningen gegeven.

De wet van Ohm:

U = I x R

I = U / R

R = U / I

Vermogen:

P = U x I

P = I2 x R

P = U2 / R

U is de spanning in volt,
I is de stroom in ampère,
R is de weerstand in ohm
P is het vermogen in watt

Nominale spanningsval Uled van verschillende gangbare typen leds (bij benadering):

Geel: 2 volt

Rood/infrarood: 1,9 volt
Groen: 2,1 volt
Blauw/wit: 3,6 volt

en meestal een stroom van 25 mA

Voorschakelweerstand voor een of meer leds in serie:

R = (U+ - (N x Uled)) / I

P = I x (U+ - (N x Uled))

N is het aantal leds
R is de voorschakelweerstand in ohm
P is het minimale vermogen van de voorschakelweerstand in watt
I is de gewenste stroom in ampère
U+ is de voedingsspanning in volt
Uled is de nominale spanningsval van één led


Opmerking: bij meerdere verschillende leds in serie vervang je (N x Uled) door de som van de nominale spanningsval van de afzonderlijke leds.

Maximum aantal dezelfde leds in serie bij een bepaalde voedingsspanning:

N = U+ / Uled (afgerond naar beneden)

N is het aantal leds
U+ is de voedingsspanning in volt
Uled is de nominale spanningsval van één led

Minimaal benodigde voedingsspanning voor een aantal dezelfde leds in serie:

U+ = 1,2 x N x Uled

N is het aantal leds
U+ is de voedingsspanning in volt
Uled is de nominale spanningsval van één led

Opmerking 1: bij meerdere verschillende leds in serie vervang je (N x Uled) door de som van de nominale spanningsval van de afzonderlijke leds.

Opmerking 2: de factor 1,2 geeft een marge die ervoor zorgt dat de voorschakelweerstand niet te klein wordt; anders kunnen kleine afwijkingen in de voedingsspanning en Uled problemen veroorzaken.

4. Praktische tips over led-verlichting aanbrengen in modellen.

Het is uiterst belangrijk om dit al in een heel vroeg stadium van de bouw te beslissen omdat bedrading moet worden weggewerkt en dat kan alleen wanneer je nog overal bij kan.
Ook moet je al een goed idee hebben wat voor verlichting je waar wilt aanbrengen.

Op 17e 18e eeuwse schepen bestond de verlichting uit olielantaarns. Je kan een geel ledje gebruiken om zo'n lantaarn te voor te stellen en dan kan/moet het ledje in zicht aan het plafond hangen.

Je kan ook de situatie hebben van een aan de zijkant open gelaten model wat dan van binnen donker is en er daardoor niet veel te zien is. Een optie is dan om, niet in het zicht, witte ledjes aan te brengen die de ruimte verlichten om het een en ander zichtbaar te maken.

Van belang is dus vooraf een goed idee te hebben van wat voor verlichting je waar wilt aanbrengen.

Uiteraard is ook de schaal van belang en je eigen kunnen.

Bouw je op schaal 1:50 of groter en heb je een uitgebreid machinepark dan kan je lantaarns maken zoals Henk van Luinen dat doet.



De led zit in een messing buisje waarin hij openingen heeft gefreesd. (Schaal 1:48)
Ik heb zelf de ronde onderkant van de ledjes plat gevijld en met viltstift zwart gemaakt. Ook met viltstift tralies erop getekend. (Schaal 1:72)
Hendrik Mulder gebruikt krimpkous met enkele openingen daarin gesneden.

Bedenk verder hoe je de power in het model wil krijgen. Ook daar zijn verschillende opties voor.

Je kan een batterijpack ergens aanbrengen. Dan moet je wel batterijen kunnen vervangen. Kies je voor het lichtnet dan heb je een voeding nodig die je met een stekker op je model aansluit. Aan voedingen zit altijd wel een kabel met een stekker maar vind maar eens het contradeel dat op je model moet komen.



Ik gebruik altijd een 2,5 mm jack. Je moet dan wel aan je voedingskabel het andere deel solderen.

Maar op https://www.budgetronics.eu vind je van alles, ook leds. Op deze site wordt ook heel goed uitgelegd hoe het een en ander in elkaar zit. Tot en met een soldeerinstuctie.

Een hele mooie oplossing is die van Henk van luinen. In de standaard van het model is een spoel aangebracht evenals in het model. Op die manier wordt vermogen via inductie overgedragen en heb je geen stekker / chassisdeel aan je model nodig. Je hebt dan wel meer electronica kennis nodig of een kennis met die kennis.

5. Praktisch voorbeeld

Als voorbeeld wil ik hier de situatie beschrijven zoals ik die op mijn Victory Binenste buiten en op de doorsnede van de Victory heb toegepast.
De ledjes die ik heb gebruikt hebben 2V nodig en trekken dan 20 mA. Ik gebruik een voeding van 6V maar gebruik van een voeding van 12V of een andere waarde kan ook maar dan moet je wel de weerstanden aanpassen.



Figuur: Schema voor 8 ledjes, 2 in serie en dat 4x parallel.

Laten we wat rekenen aan een eenvoudig voorbeeld zoals hierboven. De rondjes met een kruis erin zijn de leds die met de + aansluiting aan de + van de 6v zijn aangesloten. De hele kring bestaat uit 4 parallel aangesloten strings van twee leds met een weerstand. Door de ledjes moet een stroom gaan van 0,02 A De voeding moet dus 4 x 0,02 = 0,08 A (80mA) kunnen leveren. Bij 6V is dat dus 6 x 0,08 = 0,5 Watt (of VA)

Als je een led aansluit op 2V zal hij 20 mA trekken en dat betekent dat een led een weerstand heeft van R = V/I = 2 / 0,02 = 100 Ohm.
Op elke string in bovenstaand schema kan je nu de wet van Ohm toepassen: 6V = 3 x 100 Ohm x I
Waaruit volgt dat I = 6/300 = 0,02 A precies de stroom de led nodig heeft.

Als je nu in plaats van 2 ledjes slechts één ledje wil hebben dan moet je dus een weerstand van 200 Ohm in serie ermee schakelen. Voor drie ledjes zou je geen weerstand hoeven te gebruiken maar dat wordt afgeraden. Dan kan je een weerstand van 50 Ohm gebruiken waardoor de stroom 6V/ 350 = 17mA wordt. De leds zullen dan evengoed licht geven.

Wil je één led gebruiken die slechts 2 mA mag hebben dan betekent dat dat hij een weerstand heeft van 1000 Ohm. (2V = 0,002 x 1000). In de string waar 6V op staat mag dan dus maar 0,002 A door lopen. De wet van Ohm zegt dan 6V= 0,002 x 3000 Ohm. In de string moet dan dus 3000 Ohm voorkomen. De led heeft al 1000 Ohm dus moet er een weerstand voor van 2000 Ohm.

Op deze manier kan je allerlei combinaties maken. Uiteraard is het niet mogelijk om in één string een led te hebben die 20mA nodig heeft en één die maar 2 mA mag hebben. Deze leds moeten dan in aparte strings zitten.

Veel van wat ik hier heb uitgelegd kan je ook terugvinden op de site van budgetronics. Die site is zeer leerzaam.

6. Links

Webshop voor allerlei ledjes en andere electronica: https://www.budgetronics.eu

Website van HenkvanLuinen. Hij bouwt een Victory met verlichting

Bouwverslag Modelbouwforum.nl

HMS Victory, Binnenste buiten.

HMS Victory- Doorsnede

HMS-victory Deagostini Foto's/verslag

Voorschakelweerstand berekenen: http://www.linetec.nl/electronics/leds/led_2.html

En vele andere.

 

Knap en leerzaam stukje Jan

 

Leuk stukje Jan.
Onderstaande website wordt hier op het forum wel vaker genoemd om je voorschakelweerstanden te bereken:
https://www.ledtuning.nl/nl/weerstand-calculator
Misschien werkt dit makkelijker voor de echte beginner of voor het gemak.
Het is een kwrstie van een kleur aantikken en de andere waarden invullen, na de berekening laat de website gelijk de kleurenbanden zien van de weerstanden die nodig hebt.

Groeten, Roelof

 

Roelof,
Ik kende deze site niet. Inderdaad handig, Maaaaaaar bij mij werkt het niet, ik krijg slechts een blanco scherm als ik er iets op doe.

 

Jan dit is meer dan ik had verwacht, ziet er goed en duidelijk uit, dus wie weet heeft mijn volgend model straks ook verlichting. Bedankt dat je mijn verzoek zo serieus neemt

Ik moet het wel eens op mijn gemak bestuderen, want het is meteen al een hoop info voor een leek zoals ik op dit gebied.

 

Vreemd Jan. Als je https://www.ledtuning.nl/ eens probeert. Dan de taal op Nederlands zet, zie je dan onderin bij advies de weerstandcalculator staan? Zo zou je er ook moeten komen.
Groeten Roelof.

 

Klopt, daar kom ik ook maar dezelfde (= geen) reactie. Javascript is enabled. Ook met andere browsers krijg ik geen reactie.

 

Wanneer je het voltage wat bij de kleur hoort weet kun je in het daaronder staande overzichtje in elk geval alles laten uitrekenen.

 

Er is zoveel mogelijk op dit gebied. Je kan een led ook laten flikkeren alsof het een vuurtje is. Dimmers ertussen. Ook controllers waarmee je de kleuren kunt regelen. Met afstandbediening of via je telefoon. En er is een winkel waar ik ook veel bestel waar dat allemaal geen drol kost. Ook eens leuk om daar te kijken wat er allemaal mogelijk is.

 

@janzwart leuk om de theorie nog eens terug te lezen. Is lang geleden dat ik die opleiding afgerond heb. Mooi geschreven stuk en duidelijk.

 

Mooi en duidelijk uitgelegd Jan, perfect.

 

Ha Hans. Als je op deze website op de juiste kleur klikt, dan vult deze zelf de juiste waarde in voor die kleur. Nog makkelijker en hoe je niet de specs uit je hoofd te weten.

 

Ter info
link om verschillende led kleuren combi te bereken http://www.linetec.nl/electronics/leds/calculedor.php

 

Ik wil LED's in mijn diorama's gaan gebruiken.
Waarschijnlijk 8 x 6V en 6 x 3V. Is dat met 1 voeding te combineren en hoe zwaar moet de voeding zijn?
De weerstand voor de 3V leds zou dan een stuk hoger moeten zijn denk ik?

 

De meeste leds vereisen ongeveer 2V en gebruiken dan 20 mA. Dat is 0,04 Watt. 14 ledjes gebruiken dan 0,56 Watt. Een kleine voeding geeft al gauw 5 Watt dus capaciteit van de voeding is geen probleem voor zo weinig ledjes. Je moet letten op de spanning. Eén voeding geeft één bepaalde spanning. Waarom wil je er 8 op 6V en 6 op 3V? Waarom niet 14 op 6V of 14 op 3 V? Wat is de spanning van je voeding? En hoe wil je de ledjes schakelen? In serie of parallel of combinaties daarvan?
Het voltage van je voeding is het belangrijkste uitgangspunt. Dat bepaalt je mogelijkheden.

 

Ik denk dat hij 2 dioramas heeft. Maar idd de voeding maakt niet zoveel. Die verschillende voltage zal wel met je lichtsterkte te maken hebben. Zet er een dimmertje tussen.

 

Ik heb er nog geen voeding voor omdat dit voor mij nog niet duidelijk is.
Ik gebruik 3 soorten leds zoals op de foto te zien is. De 3v en 6v is denk ik wat de leds max aan kunnen.
De Lantaarns voor het landschap, de groene in de huisjes en de bollampen voor de binnenplaats. Het zal dan serie en parallel worden.
Als het nodig is dan kan ik ook wel een schema tekening maken?

De groene leds:
https://www.ebay.nl/itm/10Pcs-Grass...e=STRK:MEBIDX:IT&_trksid=p2057872.m2749.l2649

De lantaarns:
https://www.ebay.nl/itm/20pcs-Model...e=STRK:MEBIDX:IT&_trksid=p2057872.m2749.l2649

Fotos voor wat verduidelijking;

 

Oh, Het zijn geen kale leds maar al gemonteerde. Je weet niet of er al een weerstand in is gemonteerd. Ik vermoed van wel omdat ze specifiek 3V en 6V opgeven. Omdat ze geen stroomsterkte opgeven kan je moeilijk rekenen.
Aannemende dat het ledjes zijn van 2V en 20mA is bijde 3v ledjes een weeerstand van 50 Ohm voorgeschakeld en bij de andere 200 Ohm.
Je kan dan de ledjes van 3V op 6V aansluiten als je per ledje een weerstand van 150 Ohm er voor zet. Dan kan je volstaan met één voeding. Ik neem dan aan dat je alle leds parallel schakelt.
Is dit duidelijk?

 

Maarten, Kijk eens in de kringloopwinkel voor een paar adapters. Oude telefoonladers leveren vaak 5 Volt. Gebruik voor een radiootje met 2 penlights een Ikea voeding voor een led bureaulamp. Die levert ongeveer 3 Volt. Op zich zal het niet uitmaken of de adapter gelijk- of wisselstroom levert. Het ledje doet het er toch wel op. Je zou om van 6 Volt 3 Volt te maken ook een spanningsconverter kunnen gebruiken. Of als je reeds een voeding hebt met hogere spanning 2 converters. Succes ermee! gr. Klaas.
https://www.tinytronics.nl/shop/nl/...erstelbare-step-down-buck-converter-lm2596-3a

 

Ik ben er uit. Het wordt een 12v voeding en Stevab Elektronica in Amstelveen heeft het voor me berekend.
Het is een mix van lampjes en ledjes bleek bij het testen.

Voor degene die het leuk vinden is hier het bouwverslag te volgen: https://www.modelbouwforum.nl/threads/aedes-ars-burg-falkenstein-karinthië.268460/