Spur 1 Mannheim

Um die Vorteile der "Niederstspannungs-Technik" nutzen zu können, haben wir uns eine Serie LED Bänder auflegen lassen, die auf unnötig hohe Widerstände verzichtet und somit eine ganze Reihe von Vorteilen eröffnet:

- besonders hohe Energieeffizienz
- höchst mögliche Pufferzeiten
- absolut flackerfreier Fahrbetrieb
- konstante Helligkeit (auch bei Spannungs- und Lastschwankingen)
- Helligkeit individuell einstellbar
- sehr gute Lichtverteilung
- für alle Spurweiten (mit Step-Down-Regler aus Platzgründen erst ab TT aufwärts)
- einfach zu montieren
- für Analog- und Digitalbetrieb
- besonders preisgünstig

k P1070285a
Eigenschaften :
- 60 LED pro Meter
- nach jeder LED frei teilbar
- warmweiss (ca. 3000 K)
- großer Abstrahlwinkel
- leuchten bereits ab 2,55 Volt mit 0,5 mA
- max. 3,6 Volt (für Modellbahnen aber viel zu hell)
- besonders effektiv mit unserem Step-Down-Regler zu betreiben
- Breite 8 mm
- selbstklebend
- bis max. 5 Meter am Stück verfügbar
k P1070300b
k P1070302




Step-Down-Regler 23 x 18 mm (DC-W3)

k P1070257a
Step-Down-Regler (DC-W3)
- kein Verheizen der Energie !!!
- ca. 22,5 x 17,5 x 4,5 mm
- In 4,5 - 28 V DC
- Out 2,0 - 20 V DC einstellbar, stabilisiert,
- ungekühlt bis 2A, gekühlt max. 3A
- Linksdrehung erhöht die Spannung (Logik "wie beim Wasserhahn")
- Wirkungsgrad bis zu 95 %

Variante 5.5 Volt  (DC-W4):
Es gibt eine zusätzliche Varianten mit einem gespreizten Regelbereich zwischen ca. 0,9 und 5,5 Volt. Dazu wird ein neues Poti eingesetzt, damit im kritischen Bereich feinfühliger eingeregelt werden.

Variante 2,7 Volt (DC-W4):
Eine weitere Version mit anderem Poti-Wert begrenzt den Regelbereich auf max. ca. 2,8 Volt. Damit ist jegliche Zerstörung der 3V LED ausgeschlossen!
k P1070475a
Aber Achtung:
dieses Potis haben leider keinen Null-Anschlag!
Wenn man nach rechts über null hinausdreht, hat man bei der 5,5 Volt Variante sofort die maximale Spannung!
Also aufpassen, ansonsten sind die 3 V LED sofort hinüber !!!
Immer erst die Spannung messen, bevor die LED Bänder angeschlossen werden !
Dann kann nichts passieren.

Wir nehmen jetzt eigentlich immer die 2,7 Volt Variante, denn dann ist das Einstellen noch komfortabler und absolut ungefährlich :-)
Durch die Bauteiletoleranz erreichen einige Bausteine im Einzelfall aber nur eine Spannung von 2,6 Volt. Wenn das zu gering ist, bitte Infoden, damit vorher aussortiert werden kann (alle umgebauten Regler werden einzeln getestet).



Step-Down-Regler 21 x 13 mm (DC-W5, neu 10/2020)
Dieser noch deutlich kleinere Regler (ca. 20,3 x 12,7 x 5,9 mm) bietet ausserdem den Vorteil, dass per Lötbrücke der Regelbereich eingegrenzt werden kann.
k P1070942
- In 4,5 - 24 V DC
- Out 0,8 - 22 V DC einstellbar, stabilisiert,
- ungekühlt bis 2A, gekühlt max. 3A
- Wirkungsgrad bis zu 95 %

Im Größenvergleich links DC-W5 und rechts DC-W3 bzw. W4
k P1070943
Verzichtet man auf die Möglichkeit, das Poti (durch Auftrennen der Leiterbahn) zu deaktivieren, bleibt es parallel zu dem durch Lötbrücke gewählten Widerstand, weiterhin wirksam. Im gezeigten Beispiel kann dann zwischen 0,9 und ca. 3,0 Volt besonders feinfühlig eingestellt werden.
Aber zu beachten:
- das Poti arbeitet im umgekehrten Drehsinn, also "nach rechts" im Uhrzeiger erhöht sich die Spannung
- das Poti befindet sich weiter am Rand der Platine, so dass bei manchen Wagen der Bereich der Stirnfenster ungünstiger erreichbar sein kann.

 

Bei Interesse an den LED Bändern, Step-down usw. bitte hier klicken.









Anwendungen am Beispiel von Wagenbeleuchtungen in H0

k P1070284a
Musteranordnung (H0 analog):
Elko 470 uF 16 V, SMD Brückengleichrichter 250 mA, Widerstand 20 Ohm (Ladestrombegrenzung, bei Digitalbetrieb 100 Ohm))




Funktionsweise:
Bei Elkos fällt die Entladekurve zu Beginn steil ab und hällt sich dann im unteren Bereich noch recht lange. Der Step-Down-Regler kann hier die LED noch bis zu 5 Volt flackerfrei versorgen. Der Regler setzt die Eingansspannung praktisch verlustfrei herab und kommt dadurch eingangsseitig mit wesentlich geringeren Strömen aus wie auf der Ausgangsseite. 
Beispiel (17 LED für einen 30 cm H0 Wagen): Ausgang 2.60 V und 6 mA, Eingang 12 V und 3 mA, erhöht man auf 22 V (digital) sinkt der Strom auf 1.8 mA.
(Bei höheren Strömen ist diese Wirkung noch sehr viel deutlicher, da sich dann der Eigenverbrauch des Reglers nicht mehr so gravierend im Messergebnis niederschlägt).
Zusätzlicher Effekt mit höherer Eingangsspannung:
bei 12 V/470 uF leuchten die LED ca. 7 sec. nach, bei 22 V sind es etwa 25 sec.(mehr Energie im Elko und geringerer Stromverbrauch über den Regler)

Und noch zum Vergleich:
der Musterwagen mit 17 LED nimmt bei 12 V 3mA auf (s.o.), während derselbe Wagen mit 2 Soffitten herkömmlicher Bauart 100 mA braucht und "funzeliges", schlecht verteiltes Licht liefert.




Technische Angaben zu diesem LED Konzept:
LED Tabelle
Bevor die LED-Streifen an den Regler angeschlossen werden, am Ausgang die Spannung messen und auf ca. 2 Volt einstellen.
Nach dem Anschluss das Poti ganz feinfühlig bis zur Wunschhelligkeit nach links drehen.
In diesem Spannungbereich ist der Regelbereich leider sehr grob. Wir werden eine Version mit gespreiztem Regelbereich vorbereiten.
Nicht höher wie auf 3,6 Volt gehen. Zerstörungsgefahr der LED. Keine Garantie.
Auf die Selbstklebeseite der LED Streifen zur Sicherheit noch einige Punkte Sekundenkleber aufbringen. Das Vertrauen auf das "chinesische" Markenzeichen "3M" ist vermutlich mit Vorsicht zu geniessen, wie vereinzeltes Ablösen leider schon gezeigt hat.



Splitter:
- bei verschmutzten Rädern kann mit diesem Konzept das Erlöschen im Stillstand auch nicht grundsätzlich verhindert werden
- Tipp: immer Schienenreinigungswagen mit Filz (kein Schleifgummi) mitlaufen lassen. Bilder folgen unten.
- die geringe Stromaufnahme vermindert jedoch eine Verschmutzung der Räder, weil die "Abbrand-Funken" deutlich schwächer sind
- vor allem in H0 sollte man versuchen, feste Garnituren per Kabel (Bilder folgen unten) zu verbinden. Dann genügt ein Regler pro Zug.
- wenn es die Anordnung im Fahrzeug zulässt, sollte das Poti von aussen (Batteriekasten, Fahrzeugboden usw.) einstellbar sein
- die Farbgebung bzw. Gestaltung der Inneneinrichtung beeinflusst ganz entscheidend die Helligkeit und Farbwirkung nach aussen!
- durch die Anbringung der LED Streifen im Dachscheitel ergibt sich meist auch eine sehr viel bessere Ausleuchtung
- Erfahrungswerte bei der Spannung notieren. Wenn die im Dach eingeklebten LED ungehindert ins Wageninnere abstrahlen können, genügen in H0 oft schon 2,50 Volt. Allerdings ist die Helligkeit auch Geschmackssache !!!
- wenn in einem elektrisch verbundenen Zugverband ein einzelner Wagen (oft der Speisewagen) zu hell ist, diese einzelne LED Leiste mit einem Vorwiderstand (ca. 22 bis 56 Ohm) dimmen
- auch im Digitalbetrieb ist dieses Konzept sinnvoll, denn die weitgehend konstante Gleisspannung, verhindert auch nicht das "dreckige-Räder-Flackern"
- Ein Dimmen über den Decoderausgang ist nicht möglich.
- Je nach Decodertyp sollte eine Sperrdiode vor den Elko gelegt werden, damit die Decoderelektronik nicht unnötig Strom frisst. Der Gleichrichter entfällt natürlich; der Widerstand jedoch nicht.
- bei der Wahl des Elkos auf die gewünschten Anforderungen achten. Im Digitalbetrieb nicht unter 25 Volt gehen, 35 Volt sind sicherer! Für einen H0-Zug mit 8 Wagen und 107 LED wurde im Analogbetrieb mit 2200 uF (Platz war im Packwagen) ein sehr gutes Ergebnis erzielt. Einzelwagen sind in H0 mit 470 uF gut bedient
- Die gewählte Spannung ist ganz entscheidend für die Dimensionierung des Elkos bzw. die erreichbare Pufferzeit. Nimmt man statt 2,55 Volt 2,70 Volt, erhöht sich die Stromaufnahme um den Faktor 6 (s. Tabelle oben); gleichermaßen sinkt die Pufferdauer bzw. erhöht sich der Kapazitätsbedarf



Umbaubeispiele:
Der ADE TEE Großraumwagen in H0 war eher keine Herausforderung, denn der Mittelgang bot ausreichend Platz für den Regler.
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Alle Bauteile konnten von oben eingeschoben werden, und zwar auch ohne jegliche Eingriffe in die Inneneinrichtung.
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Oben die Anordnung der zusätzlichen Bauteile
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Der Streifen mit 17 LED liegt an 2,55 Volt.
Die Messwerte mit DC Gleisspannung (geglättet) liegen für den gesamten Wagen bei
-  9 V: 1,1 mA Stromaufnahme und ca. 3 sec. Nachleuchten
- 18 V: 0,65 mA Stromaufnahme und ca. 12 sec. Nachleuchten
Umbauaufwand: 15 Minuten und 4,75 Euro.


Der Gotthardbahn Wagen von Roco dient als Beispiel dafür, dass sich die Reglerplatine sehr oft auch gut im Einstiegsraum unterbringen lässt.
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Die Reglerplatine lässt sich mit einer feinen Trennscheibe (z.B. 0,3 mm) an den beiden Stirnseiten bis zum Kondensator abtrennen. Dann ist der Regler nur noch 21,0 mm breit und passt auch in Wagen mit eingezogenen Einstiegsbereichen.
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Die Inneneinrichtung wurde an der Trennwand gekürzt. Ausserdem wurden die Schleiferkabel in den Zwischenboden verfrachtet (Roco hat nur frei fliegende Kabel im Sitzbereich vorgesehen).
Der Elko liegt unterhalb der Fensterkante, so dass weiterhin ein freier Durchblick möglich ist.
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Umbauaufwand: etwa 50 Minuten und ebenfalls 4,75 Euro.




Fotos:

Feste Garnituren wurden elektrisch gekuppelt, was eine ganz enorme Arbeitsersparnis bringt, da nur ein Regler + Elko pro Zug benötigit wird.
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Auch der Railjet wurde elektrisch gekuppelt
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Ganz oben: die Kupplungskästen wurden mit dem Messer seitlich eingeritzt, damit der Sekundenkleber sicherer hält.
Hier fährt der Railjet mit ca. 6 V in Analogbetrieb.
Materialkosten für den kompletten Zug (inkl. Stromkupplung) etwa 19 Euro..
Interessant noch, dass wegen der grauen Inneneinrichtung und der getönten Scheiben mit der Spannung auf 2,7 V hochgegangen werden musste. Dadurch steigt sofort auch der Stromverbrauch der LED deutlich und man muss - gerade im Analogberieb - auch einen wesentlich größeren Elko einplanen (s.o.).


Anl. einer Forenanfrage zur farblichen Wirkung der warmweissen LED sind diese Aufnahmen enstanden. Interessant ist die Auswirkung der jeweiligen Inneneinrichtung und unterschiedlicher Blickrichtung auf die Wagen
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Nachdem fast alle Garnituren beleuchtet waren, verblieben nur noch die uralten Roco Donnerbüchsen (70-er Jahre ?).
Für das Durchschleifen der beiden LED Kabel hatte sich die Viessmann Kupplung (Basis Flm Profi-Kupplung) nicht bewährt, da die Kontaktfedern zu unelastisch waren und es nur Geflacker gab.
Eine Standard Profi-Kupplung wurde daher mit einer Buchse versehen, in die das Gegenstück dann mit der Pinzette eingesteckt werden muss. 
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Zum Entkuppeln muss der Stecker mit der Pinzette gezogen werden und der rechte Kupplungskopf mit der aufgeklebten Buchse angehoben werden.

Die Buchse (noch ohne Kabel !) wird zunächst mit Sekundenkleber in der oberen Häfte fixiert. Darauf achten, dass nichts in den Kuppelhaken läuft und dieser beweglich bleibt.k P1070946
Wenn ausgehärtet, dann die Kabel anlöten:
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Jetzt mit Stabilit-express verspachteln, wie in den beiden ersten Bildern zu sehen ist. Darauf achten, dass der Kupplungshaben weiterhin voll beweglich bleibt.
Der Kunststof der Kupplung bindet nur bedingt mit den Klebstoffen ab. Deshalb darauf achten, dass das Stabilit auf beiden Seiten die Kupplung seitlich mit bedeckt, um die Stabilität zu erhöhen.
Diese Kupplung ist primär dazu gedacht, feste Garnituren zum Wegpacken wieder zu trennen oder neu zusammenzustellen;
Zum Rangieren oder für den Automatikbetrieb ungeeignet!
Hier ein kurzer Clip, wie die Donnerbüchsen bei etwa 5 Volt absolut flackerfrei über Weichen fahren.
Stromabnahme über 2 Halbachsen im Packwagen,
Pufferzeit bei 12V etwa 8 Sekunden (Elko 1.000 uF/25 V)

Der VT 11.5 von Roco aus dem ersten Lieferjahr zwang mit dem hohen Stromverbrauch seiner standardmäßigen Soffitten-Beleuchtung fast jeden Fahrtrafo in die Knie. Umgebaut auf LED ziehen die 8 Zwischenwagen mit den Dienstabteilen in den Köpfen etwa 6 mA bei 10 Volt. Pufferzeit bei 2.200 uF ca. 8 Sekunden. Kurzer Clip.


Und weil in diesem Beitrag schwerpunktmäßig H0 vorkommt, nachfolgendes noch zur Doku:
Das permanente Mitlaufen lassen von Reinigungswagen hat sich sehr gut bewährt, um generell das Verschmutzen der Räder deutlich zu reduzieren.
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Die bekannten Schleifgummis hinterlassen "Micro-Kratzer" auf der Lauffläche, weshalb für den Dauereinsatz ein mit Filz bestückter Putzschlitten für den Roco Wagen gelasert wurde.
k P1070178
Und da man eh die Maße abgenommen hatte, ist auch gleich ein kompletter Putzschlitten für diverse andere Wagen nach deutschen Vorbildern mit entstanden

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Eine Fortschreibung folgt, wenn neue Hinweise oder Tipps vorliegen

2019.10.ab
2020.09

V PCB V LED            mA LED    

2,50     2,50            0,02            ganz schwaches Leuchten

2,65     2,62            1,34            Optimum H0

2,80     2,72            3,60    

3,00     2,84            7,00            sehr hell

3,40     3,06            15,70  

3,59     3,15            20,00            viel zu hell