LED-Beleuchtung

LED-Beleuchtung.

1. Versorgungsspannung (immer eine Gleichspannung).

2. Bestimmung des Vorwiderstandes.

3. Bau der Dimmerschaltung

Die Versorgungsspannung:
Grundsätzlich wird eine LED immer mit einer Gleichspannung betrieben. Eine Wechselspannung muss also gleichgerichtet werden. Damit die LED nicht flackert, sollte die Spannung ausreichend geglättet werden. Beim Betrieb mit einem Schaltnetzteil entfällt dies.
Bei Netzteilen, egal wie sie aufgebaut sind, muss dafür gesorgt werden, dass eine stabile Spannung und eine ausreichende Leistung vorhanden ist.
Es muss beachtet werden, dass eine gleichgerichtete Wechselspannung, um das wurzel2- fache höher ist, als die Eingangs- Wechselspannung. Diese Tatsache ist wichtig, wenn es um die Berechnung des  Vorwiderstands geht. So werden aus 15V Wechselspannung schnell mal 21V Gleichspannung.

LED-Beleuchtung
Dimmen mit MOFET BS170

Der Aufbau ist einfach. Eine Lochstreifenplatine und wenige Bauteile genügen.
Am Trimmer R3 wird die Helligkeit der LED eingestellt. Die Schaltung ist bis 500mA belastbar. Sie kann auch mit einem bipolaren Transistor aufgebaut werden.

Der Vorwiderstand.
Eine LED darf nicht ohne Vorwiderstand betrieben werden. Die Diode ist ein nicht lineares Bauteil. Das gilt für jeden anderen Halbleiter auch. Das ohmsche Gesetz kann nicht angewendet werden. Es gilt  NUR für lineare Bauteile. Auf Grund dieser Betrachtung werden wir weiter vorgehen. 

Allgemeines:
Die gängigsten Spannungen in der Modellbahn sind 5V, 12V und 15V. Zur weiteren Betrachtung werden 12V als Versorgungsspannung angenommen.
Eine LED hat, in den meisten Fällen, eine maximale Stromaufnahme von 20mA (es gibt auch andere). Der Spannungsabfall an der LED ist abhängig von der Farbe der LED. Darüber gibt es Tabellen. Der Vorwiderstand wird als maximaler Wert bestimmt. Irgendwelche Trimmer sind ungeeignet. Das gilt für Parallel- und Reihenschaltung von LEDs. 
Der Vorwiderstand (lineares Bauteil) wird mit dem ohmschen Gesetz bestimmt.

Beispiel:

Bei 12V Eingangsspannung und 20mA Durchlassstrom auch „forward current“ genannt, errechnet sich der Widerstandswert wie folgt:

Z.B.⇒  LED- Farbe weiß:
Spannung an der LED = 3,3V.
Strom = max. 20mA.
Daraus folgt:
12V – 3,3V = 8,7V.
Diese Spannung muss am Vorwiderstand abfallen, wenn ein Strom von 20mA fließt. 

R = U : I ⇒ 8,7V : 20mA = 435Ω.
Das ist die maximale Helligkeit der LED.
In der E-Reihe gibt es den Wert nicht. Der nächste wäre 470Ω.

Die gleiche Rechnung ist auch bei einer Reihenschaltung anzuwenden. Hier addieren sich die Spannungsabfälle der LEDs.
Bei gleichen technischen Daten ergibt sich dann:
drei LEDs a 3,3V sind 9,9V Spannungsabfall an den Dioden. Der Strom ist durch alle LEDs  20mA.
R = U : I ⇒ 2,1V : 20mA = 105Ω.