Straatverlichting met gloeilampjes

E08.03 - Verkeerslichten - Vorige | Volgende - E08.05 - Verlichting in gebouwen

---

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net

---

Aan deze bijdrage wordt gewerkt door Fred 7-5. 14:22

Met vriendelijke groet,

Beneluxspoor.net

---

Straatverlichting.

Op een modelbaan hoort straatverlichting of openbare verlichting, je Preisers en modelauto's moeten ook in het donker iets kunnen zien. Daarvoor worden door veel fabrikanten lichtmasten geleverd maar je kunt ze ook zelf bouwen.

Soorten verlichting.
De straatverlichting kan je onderscheiden in een aantal vormen:

    - Wegverlichting.
Dit is alle verlichting voor het verlichten van wegen, fietspaden en voetpaden in de dorpen. Buiten het dorp worden meestal alleen de gevaarlijke punten zoals kruispunten- en overwegen verlicht door een enkele lichtmast.

Brawa_5093_stads-verl.jpg
Foto: Brawa..

    - Stations of Emplacementverlichting.
Stations en Emplacementen (goederenaansluitingen, losperrons, opstelterreinen) worden meestal ook verlicht door grote lichtmasten. Deze staan meestal naast het spoor en    verlichten een groot deel van het Station of het Emplacement. Daarnaast staan er veel masten tussen de sporen.

Brawa_3278_empl-verl.jpg
Foto: Brawa..

    - Perronverlichting.
In het donker staan wachten op je trein kan niet, daarom dienen de perrons ook verlicht te worden. Hiervoor gebruikt men meestal op de kleinere stations gewoon hoge- of lage    lichtmasten.

Brawa_5019_perr-verl.jpg
Foto: Brawa..

    - Aanlichtverlichting (strijklicht of in het Engels: Floodlight).
Bijzondere gebouwen als kerken, molens of gemeentehuizen worden soms ook in het licht gezet. Hierdoor worden deze gebouwen een mooi baken in het donker.    Dit zijn meestal vérstralers en spots.

Brawa_5370_aanl-sch-werp.jpg
Foto: Brawa..

Moderne of nostalgische verlichting?

Alles is mogelijk. Het ligt aan het tijdperk waarin je de modelbaan gesitueerd hebt. Veel fabrikanten leveren zowel heel moderne verlichting, als nostalgische verlichting voor de oudere tijdperken. Je kunt kiezen voor vrijstaande verlichting of aan de muur van een gebouw bevestigde verlichting.

Met een lampje of een Led?

Het kan allebei, met een lampje of met een Led. Meer-en-meer fabrikanten leveren lichtmasten/lantaarns voorzien van een Led. Een Led verbruikt minder stroom dan een lampje. Dus bij gebruik van Ledlantaarns kun je er meer op een transformator aansluiten. Een lampje verbruikt 50- tot 100 mA (milliampère) en een Ledje ongeveer 20 mA. In principe kun je dus 2 tot 5 keer zoveel lantaarns met daarin een Led aansluiten, dan lantaarns met een lampje.

Wisselstroom of gelijkstroom?

Dat maakt niets uit. Een lampje brand op zowel wisselstroom als op gelijkstroom. Met een Led moet je wel even oppassen met gelijkstroom, als deze niet brand dan moet je de draden omdraaien.

Hoeveel volt? Of eigenlijk; 'Welke spanning? &#39

De meeste fabrikanten leveren lampjes voor 12 tot 16 Volt. De meeste leveranciers leveren ook transformatoren die deze spanning leveren. Je kunt lampjes van een lager voltage wel aansluiten maar dan in serie, of met een extra weerstand om de spanning te verlagen.

Bij Ledjes is de brandspanning zo rond de 2 tot 3 Volt. Deze dienen altijd via een voorschakelweerstand aangesloten te worden. Je kunt ook meerdere Led's in serie zetten, en dan via één voorschakelweerstand op de voedingsspanning aansluiten. Hierbij moet je er op letten dat de totale brandspanning van de in serie geschakelde Leds ongeveer ¾ van de voedingsspanning bedraagt. De rest van het verschil tussen de totale brandspanning en de voedingsspanning moet dan m.b.v. de voorschakelweerstand 'weggeregeld' worden.

Heb je een aparte transformator nodig?

Als je een digitale baan hebt zul je een extra transformator nodig hebben. Dit omdat de meeste digitale systemen geen losse aansluitingen voor het aansluiten van lampjes. Bij een analoge baan heeft de treintransformator meestal een aansluiting voor lampjes, deze uitgang heeft meestal wisselspanning. Bij een paar lampjes kan je deze gewoon aansluiten op de wisselspanning aansluiting van je treintrafo. Bij heelveel lampjes of Ledjes moet je een extra transformator aansluiten. Wanneer je een extra transformator moet gebruiken is afhankelijk van hoe veel vermogen de transformator kan leveren.

Hoe aan te sluiten?

Heel simpel is natuurlijk aansluiten direct op de transformator. De twee draadjes kun je direct aansluiten op de transformator. Helaas gaan de lampjes dan meteen branden en blijven branden totdat je de transformator uitzet. Met een schakelaar er tussen kan je de verlichting laten branden op het moment dat je dat zelf wil. Veel modelspoorfabrikanten leveren schakelaars, maar je kunt ze ook kopen bij een elektronicawinkel en zelf inbouwen in een bedienings- en/of schakelplateau. Zie ook de plaatjes hieronder voor nadere uitleg.

Hoe meerdere lampjes aansluiten?

Er zijn een aantal manieren om lampjes aan te sluiten. Hieronder staan de twee belangrijkste aangegeven:

    - Serieel aansluiten.
Dit is eigenlijk net als de oude kerstverlichting. Alle lampjes zijn met elkaar doorverbonden. Het nadeel is dat als er één lampje of Led kapot is de rest ook meteen uitgaan. Daarnaast moet je    eerst berekenen hoeveel lampjes achter elkaar aangesloten kunnen worden. Dat kan je gemakkelijk doen met de formule: 'Voltage transformator' gedeeld door 'voltage van één    lampje' = 'maximaal aantal aan te sluiten lampjes'

1105px
Bestand:aansl-lampjes-ser-rk.jpg
Afbeelding:?.

    - Parallel aansluiten.
Hierbij worden alle lampjes apart aangesloten op een 'centrale leiding'. Gaat één lampje of Led kapot dan blijft de rest branden. Het voltage van de lampjes moet hetzelfde of    hoger zijn dan die van de transformator anders brand het lampje door.

1105px
Bestand:aansl-lampjes-par-rk.jpg
Afbeelding:?.

Extra effecten.

Met extra elektronica is eigenlijk alles mogelijk. Gaslantaarns die langzaam aangaan of langzaam doven. Een lamp die opgezette tijden gaat flikkeren alsof deze kapot gaat. De nieuwste elektronica is via de computer te programmeren en kan meerdere programma's draaien. Ook bediening met de computer behoort tot de mogelijkheden.

Zelfbouw of kant-en-klaar kopen?

Het zelf bouwen van lantaarns is goed zelf te doen, kost wat materiaal, geduld en tijd. Op het internet zijn heel veel bouwhandleidingen te vinden. De kosten voor het zelfbouwen zijn meestal lager dan het kopen van kant-en-klare lantaarns.

Hoe sluit je Led's aan?

Bestand: leds.gif
Afbeelding:Led aansluitingen.

Een Led heeft twee aansluitingen; de Anode en de Kathode (zie afbeelding leds.gif). De Anode is de plus-aansluiting en de Kathode is de min-aansluiting. In de afbeelding is te zien dat de …… langer is dan de ……… Tevens is op veel Led's een extra markering aangebracgt, in de vorm van een plat vlakje. Dit platte vlakje geeft de ….. aan.

- Parallelschakeling.

Bij het parallelschakelen worden de Led's afzonderlijk via een weerstand op de voeding aangesloten. Stel, we schakelen drie lantaarns met daarin Led's parallel. Door elke Led loopt een stroom van 20 mA, welke geregeld wordt door een geschikte waarde voor de drie voorschakelweerstanden te nemen. Maar....., nu loopt er 60 mA stroom van plus naar min!

Dit is de minst efficiënte manier om Led's aan te sluiten. Dus deze manier van Led's aansluiten kunnen we het beste maar meteen vergeten.

- Serieschakeling.

Bestand: leds_ser.gif
Afbeelding: Serie-parallelschakeling .

Bij het in serie zetten worden de Led's achter elkaar aangesloten en via één weerstand op de voedingsspanning aangesloten (zie afbeelding leds_ser.gif). Door elke Led loopt een stroom van 20 mA vanaf de plus naar de min. De stroomsterkte wordt geregeld door een geschikte waarde voor voorschakelweerstand Rx te nemen. De waarde van Rx hangt af van de stroom door de Led's én de hoogte van de voedingsspanning.
Hoe we de waarde van Rx berekenen staat hieronder.

Het beste is om zo veel mogelijk de Led's in serie te zetten. Ten eerste heb je dan minder weerstanden nodig, ten tweede bespaar je ruimte en ten derde bespaar je stroom. En dat stroom besparen is een heel belangrijk punt: wanneer je namelijk een groot aantal lantaarns hebt waarin alle Led's parallel staan, neemt het totale verbruik van de verlichting van je baan samen (dus de totaalstroom), onnodig toe, en heb je eerder een zwaardere (en dus duurdere) transformator nodig (of je moet eerder een extra transformator kopen, en dat kost ook weer extra geld). Dus dan wordt in feite het parallelschakelen van Led's al snel een dure aangelegenheid.

- Serie-parallelschakeling.

Bestand: leds_ser_par2.gif
Afbeelding:Serie-parallelschakeling.

Bij het serie-parallel zetten worden de Led's achter elkaar aangesloten en via één weerstand op de voeding aangesloten. We sluiten nu meerdere van die serieschakelingen naast elkaar aan (zie afbeelding leds_ser_par2). Op deze manier kun je met het minste stroomverbruik grotere hoeveelheden Led's aasluiten. Mocht je geen zin hebben om uit te zoeken hoe je de Led's moet aansluiten dan kun je dit op http://led.linear1.org/led.wiz snel bekijken.
Voer de benodigde gegevens in, kies voor "Wiring Diagram" en je krijgt een plaatje met daarin aangegeven hoe je het aan moet sluiten.
Nog een tip: gebruik geen komma, maar een punt bij invoer van getallen als 3,5. Dus 3.5 (drie punt vijf) invoeren.

Waarschuwing: Het programma-tje houdt geen rekening met de minimaal vereiste grootte van een voorschakelweerstand. Dat houdt het risico in dat bij een zeer lage voedingsspanning ten opzichte van de Led-brandspanning (stapspanning genoemd) er een zeer grote kans bestaat dat, wanneer de voedingsspanning ook maar iets verhoogd wordt (en dat hoeft maar een paar tiende Volt te zijn), de Led's defect raken.. Meet de spanning over de voorschakelweerstand, of maak even een berekening van de spanningsval over de voorschakelweerstand. Indien die spanning onder de 1 Volt komt wordt het zeer riskant.

Bij zelfbouw en gebruik van Led's de voorschakelweerstand berekenen.

- Berekening voorschakelweerstand van Led's (Light Emitting Diode).

Bij Led's moeten   we een voorschakelweerstand toepassen om de stroom door de Led te beperken. Gebruiken je géén voorschakelweerstand, dan kun je de Led meteen naar de eeuwige elektronische jachtvelden brengen.
Het berekenen van de weerstandswaarde gaat als volgt, met toepassing van de Wet van Ohm. Stel, we hebben een rode Led die maximaal 20 mA mag hebben en we sluiten die Led aan op een locdecoder. Een locdecoder geeft een gelijkspanning van 16 tot 18 Volt af op de blauwe draad. Over de Led valt een spanning van ongeveer 1,4 Volt. We gaan uit van een spanning van 16 Volt. 16 - 1,4 = 14,6 Volt 20 mA = 0,02 Ampère

We hebben nu twee waarden voor de formule. Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we: R = U / I oftewel R = 14,6 / 0,02 De uitkomst is dan: 730 &Omega (Ohm).

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks = 820 Ω Dus we gebruiken hier een weerstand van 820 Ω.

Een High Efficency/Low Current-Led geeft bij ongeveer 2 mA al een zee van licht. Stel, we hebben een voedingsspanning van 16 Volt. Over de Led valt een spanning van ongeveer 3,2 Volt. 16 - 3,2 = 12,8 Volt 2 mA = 0,002 Ampère

We hebben nu weer twee waarden voor de formule. R = U / I oftewel R = 12,8 / 0,002

De belastbaarheid (ook wel 'het vermogen' genoemd) van de voorschakelweerstand berekenen we als volgt:

(voorbeeld 1, gewone Led) Spanning over de weerstand is 14,6 Volt. Stroom door de weerstand is 20 milliAmp. P = U x I, dus P = 14,6 x 0,02 = 0,292 Watt. (afgerond 0,3 Watt) Een weerstand met een belastbaar vermogen van &#8531 (éénderde) Watt is hier voldoende.

(voorbeeld 2, Low Current Led) Spanning over de weerstand is 12,8 Volt. Stroom door de weerstand is 2 milliAmp. P = U x I, dus P = 12,8 x 0,002 = 0,0256 Watt. Een weerstand(je) met een belastbaar vermogen van ⅛ (éénachtste) Watt is hier dus meer dan voldoende.

We zien dus in bovenstaande berekening dat bij een voedingsspanning van 16 Volt, de minimale waarde van de voorschakelweerstand 820 Ω is. De maximale waarde is niet te berekenen, want dat is een kwestie van gewoon uitproberen. Wanneer de weerstandswaarde te hoog gekozen wordt, geeft de Led gewoon geen licht meer. Het enige waar je dus rekening mee moet houden is de minimale waarde van de voorschakelweerstand. Dus alle waarden tussen die berekende 820 Ω, en de experimenteel vastgesteld maximumwaarde kun je toepassen (mits de Led een 20 mA-type is). Bij een 2 mA.-Led en 16 Volt is 6K8 de minimale waarde.


Maar wat, als de decoder meer spanning afgeeft, bijv. 18 Volt. Dat gaan we weer berekenen: Spanning over de Led is bijv. 1,4 Volt. 18 - 1,4 = 16,6 Volt 20 mA = 0,02 Ampère

We hebben nu weer twee waarden voor de formule. Zetten we die waarden in de formule dan krijgen we: R = U / I oftewel R = 16,6 / 0,02 De uitkomst is dan: 830 Ω.

De dichtstbijzijnde hogere waarde in de E-reeks = 1000 Ω. Dus we gebruiken hier een weerstand van 1000 Ω. (oftewel 1K) Zoals hierboven al aangegeven is, moeten we ook hier weer de belastbaarheid van de voorschakelweerstand uitrekenen:

Berekening v.d. belastbaarheid (ook wel 'vermogen' genoemd) van de voorschakelweerstand

De belastbaarheid van de weerstand bij 18 Volt: Over de Led valt bijv. een spanning van ongeveer 2,9 Volt. Spanning over de weerstand is 18 - 2,9 = 15,1 Volt. Stroom door de weerstand is 20 milliAmp. P = U x I, dus P = 15,1 x 0,02 = 0,302 Watt (afgerond 0,3 Watt). Een weerstand met een belastbaar vermogen van ⅓ (éénderde of 0,33) Watt is hier voldoende. Daar die vaak niet in de winkels verkrijgbaar zijn (of alleen op bestelling), nemen we dus g´´n weerstand van $frac14 Watt, want die is te licht. We nemen dan een weerstand met een belastbaarheid van ½ Watt.

Er zijn nu twee dingen die je nu moet weten om een juiste berekening te maken.
Ten eerste, hoeveel spanning de decoder afgeeft op de verlichtingsaansluiting. (gemeten tussen de blauwe en witte, of tussen de blauwe en gele draad. De diverse merken decoders geven niet allemaal dezelfde spanning af. (heb spanningen gemeten tussen 14,8 Volt en 19,6 Volt) Die spanning zul je dus moeten meten, en aan de hand van de gemeten spanning, volgens de formule de juiste weerstandwaarde gaan berekenen. Ten tweede; hoe hoog is de brandspanning over de Led? Die staat vaak in de Datasheet van de fabrikant (te vinden met Google op het 'Grote Wijde Web'.

Dan als laatste nog een advies wat betreft het type weerstand. Ikzelf gebruik altijd 'Metaalfilm-weerstanden', vanwege het zeer geringe verloop op de lange duur. 'Koolfilm-weerstanden' hebben de onhebbelijkheid dat de waarde nog wel eens wil veranderen na verloop van tijd. (Heb meegemaakt dat een koolfilm-weerstand van 470K na ruim vier jaar een waarde van meer dan 650K gekregen had). Dus, wil je een betrouwbare schakeling, kies dan voor Metaalfilm-weerstanden.

Leveranciers en fabrikanten

Er zijn tientallen leveranciers en -fabrikanten die lantaarns en lichtmasten leveren. Hieronder staan een aantal bekende leveranciers genoemd, deze merken zijn in de meeste modelspoorwinkels, op beurzen en via het internet te verkrijgen:

BRAWA: http://www.brawa.de
Viessmann: http://www.viessmann-modell.com/
Märklin: http://www.marklin.nl
Busch: http://www.busch-model.com/

Bronnen:

Foto's komen van de website van BRAWA.
Schetsen gemaakt door Ronald en Fred.   Tekst over weerstandberekeningen: Fred.