Vraag over analoge schakeling front/sluit-verlichting met LEDS

[Bert_Apd]

Hallo LED-specialisten,

Ik hoop dat jullie me duidelijk kunnen maken wanneer ik wel en geen sperdiode moet gebruiken bij de ombouw van mijn DB Epoche III driepunts front/sluitverlichting voor mijn analoge DC spoor N baan.

Tot op heden heb ik alleen LED's gebruikt voor de verlichting van seinpalen, waarbij ik altijd een sperdiode heb toegepast aangezien de verlichting wordt gevoed met 16 Volt wisselspanning. Voor LED's op gelijkspanning heb ik deze zonder sperdiode aangesloten aangezien de polariteit vastligt en niet wisselt. De rijspanning op mijn baan wisselt echter wel van polariteit, dus krijgen de LED's met spanning in de sperrichting te maken...

Voor de frontverlichting van stuurstandrijtuigen heb ik tot op heden altijd de gebruikelijke oplossing gekozen met gewone lampjes en diodes (1N4007):



                    <Schema A>

De onderste twee lampjes (wit/rood) zijn voor de onderste twee frontlampen met gemeenschappelijke lichtgeleider, het bovenste lampje voor het aparte derde frontlicht.

De lampjes wil ik nu vervangen door SMD LED's met een voorschakelweerstand van 10K, dat geeft voldoende licht.

Aangezien de polariteit afhankelijk van de rijrichting wisselt, zouden naar mijn idee ook sperdiodes toegepast moeten worden. Althans dat heb ik begrepen aangezien LED's geen spanningen in sperrichting kunnen verdragen.

Dit zou dan leiden tot onderstaand schema:



                    <Schema B>

De LED's zijn de gekleurde diodes, de (sper)diodes worden aangegeven met de letter "S".

Naar mijn idee moet de bovenstaande oplossing functioneren.

Ik kwam echter op internet ook tegen dat je een sperdiode kunt vervangen door een over de LED anti-parallel geschakelde diode, welke diode ook weer een LED mag zijn.

Dit zou dan voor de twee onderste LED's kunnen leiden tot de navolgende vereenvoudiging:



                    <Schema C>

Voor de bovenste LED zou de sperdiode ook kunnen worden vervangen door een anti-parallel geschakelde diode, zodat volgend schema ontstaat:



                    <Schema D>

Ik kom echter niet los van het idee dat de onderste LED-combinatie ook weer anti-parallel geschakeld is met de bovenste LED/diode-combinatie, waardoor de bovenste LED/diode-combinatie gewoon kan worden vervangen door de LED zelf, immers de onderste LED-combinatie fungeert toch al als "anti-parallel diode" voor de bovenste LED?

Dan zou dus dit schema ontstaan:



                    <Schema E>

Nog verder doorredenerend zou uiteindelijk dit schema weer ontstaan:



                    <Schema F>

En deze oplossing is dan weer gelijk aan beginschema B, echter nu helemaal zonder sperdiodes... 

Klopt dit nu of maak ik een denkfout? Zo ja, waar ontspoort dan mijn gedachtengang?

Ik hoop dat jullie me uit mijn (theoretische) gedachtenkronkel kunnen helpen....

Groetjes,

Bert

[ruudns]

Schema E is prima bij analoog. De stroom door een led mag max 20mA zijn. De leds gaan pas branden bij ca 2,xV (afhankelijk van de kleur). Theoretisch zou je een sperdiode in serie moeten zetten omdat leds niet geschikt zijn om als sper te dienen. In praktijk is het niet nodig bij deze lage sper spanningen.

[HansQ]

Schema E lijkt me inderdaad prima, voor analoog bedrijf inderdaad. De reden voor mij om toch schema F te gebruiken zou voor mij zijn dat je daarmee de helderheid van verschillende kleuren LEDs op elkaar kunt afstemmen door het varieren van de weerstandwaarden. Dus als ik een standaard PCBtje zou maken hiervoor, zou ik toch voor F kiezen. Als je dit voor enkel gebruik maakt door de componenten gewoon aan elkaar te solderen voldoet E prima lijkt mij...

[Bert_Apd]

Hallo Ruudns,

Ik zie net dat jij al gereageerd had terwijl ik nog een correctie in de tekst heb gemaakt.

Ik heb schema E vervangen door een tussenstap en het oude schema E staat nu onder schema F, sorry voor de verwarring...

Wil je nog even kijken welk schema jij nu bedoelt in mijn (aangepaste) vraag?

Bedankt

[ruudns]

Net als Hans al zegt, zowel E als F zijn een goede keuze. Of het veel uit maakt wat Hans zegt, zal in praktijk wel mee vallen denk ik. Effe proberen voordat je de leds in je lok plaatst is hier de beste optie. Doe ik ook altijd .

[Bert_Apd]

Hallo HansQ en Ruudns,

Bedankt voor jullie antwoorden.

Ik begrijp de voordelen van schema F ten opzichte van schema E.

Ik was alleen bang dat er bij E en/of F mogelijk toch na inbouw problemen zouden kunnen ontstaan zonder sperdiodes, en dan zou ik achteraf alles weer moeten veranderen...

Dus kies ik voor oplossing F 

Groetjes,
Bert

[Klaas Zondervan]

Zowel in schema E als in schema F fungeren de leds niet als elkaars antiparallel diodes, omdat ze niet direct parallel staan. Er zit steeds een weerstand tussen.
Dus als b.v. de rode led brandt, dan staat in schema E de bovenste witte led, en in schema F beide witte leds, op de volle sperspanning.
Dus de schema's B, C en D zijn beter.

Nu wordt in de praktijk de soep niet zo heet gegeten. De datasheets zeggen wel dat de maximaal toelaatbare sperspanning 5 of 6 volt mag zijn. Maar in de praktijk blijken ze op 16 volt ook heel te blijven. Ik weet alleen niet of die hoge spanning invloed heeft op de levensduur. Daarvoor zou je een duurproef moeten doen.

Nog een opmerking over de weerstandswaardes. Je kiest overal voor 10k, dat betekent dat elke led dezelfde stroom krijgt. Maar vaak heeft een rode led minder stroom nodig dan een witte of gele. Een rode led zou dus een grotere voorweerstand kunnen krijgen. Kwestie van proberen.

[Timo]

Ik ben het een met Klaas. Het zal inderdaad werken maar je gaan wel buiten de specificaties van LEDjes. En je zou toch verwachten dat ze dat er niet voor niets in zetten. Zelf zou ik daarom voor C gaan. Zou zonde zijn als je er na een tijd achter komt dat het niet goed is geweest voor de levensduur en je de boel weer moet vervangen. Of als je inderdaad een verschillende weerstand wilt gebruiken schema B. Ook al kan je daar wel af met een diode minder. De twee witte LEDjes kunnen achter één diode.

Nog een kleine toepassing op de andere schema's voor de denkfout. Het gaat om de spanning direct over de LED. Dus bij schema C, D en E zal het bij de onderste twee LEDjes werken. Doordat de andere LED gaat geleiden beperkt deze de spanning over de antiparallel geschakelde LED. In Schema C blokkeert de diode de spanning voor de andere LED netjes. Schema D zou ook werken, de het spanningsverval over de diode beperkt de spanning over de LED. Alleen stuur je wel een stroom door de diode voor niets. Want in tegenstelling tot twee LEDjes antiparallel gebruik je deze stroom dan nergens voor, wel zonde... Bij E en F krijgen de LEDjes de volle spanning in sper richting. De diodes werken nu niet om de sperspanning te beperken omdat er nog een weerstand mee in serie staat. De spanning over de brandende LED is wel beperkt maar over de weerstand + LED combo staat de volle baanspanning. En omdat er in sper geen stroom gaat lopen komt de volle baanspanning dus over de sperrende LED. Met deze spanningen zal hij niet (gelijk) kapot gaan maar better save then sorry. Ik zou dus wel een sper diode plaatsen. Ik zou daarbij gaan voor de veel kleinere en goedkopere 1N4148. Deze kan minder stroom aan dan de 1N4007 maar voor deze toepassing ruim voldoende.


Timo

[ruudns]

Het nadeel van schema B bij analoog rijden is dat je de 0,5v spanning van de diode in serie bij de ca 2,2v van de led moet tellen......dus dan gaat ie pas branden boven de som van bijde. Bij gebruik van een witte led zit je dan al tegen de 4 volt . 

[Timo]

Dat vind ik helemaal niet veel... Een gloeilampje heeft meer nodig! En zeker als hier ook nog een diode voor zit voor het wisselen. En of de boel dan al rijdt valt nog te betwijfelen. Dus zal wel meevallen denk ik.

Wil je dat de boel sneller fel brand komen er ideeën met een zener diode in me hoofd icm een lagere weerstand. Maar dat is eigenlijk buiten de scope van dit topic.


Timo

[Klaas Zondervan]

Als de spanningsval een probleem is, dan zou je kunnen denken aan een stroomstabilisator.
Een voorbeeld vind je op mijn website, schakeling 6.
Daar branden de leds vanaf 3V al op volle sterkte, en bij toenemende spanning verandert dat niet meer.

[Bert_Apd]

Hallo allemaal,

Leuk dat er toch nog verder gereageerd wordt, bedankt! 

Zowel in schema E als in schema F fungeren de leds niet als elkaars antiparallel diodes, omdat ze niet direct parallel staan. Er zit steeds een weerstand tussen.

Dus daar gaat mijn redenering dus mank, eigenlijk dacht ik dat al... 

Ik zal voor de zekerheid en om latere frustratie te voorkomen dus maar kiezen voor de schakeling volgens schema B of C afhankelijk van de zinvolle weerstandswaardes.

Ik zou dus wel een sper diode plaatsen. Ik zou daarbij gaan voor de veel kleinere en goedkopere 1N4148. Deze kan minder stroom aan dan de 1N4007 maar voor deze toepassing ruim voldoende.

Bedankt voor de tip, de 1N4007 gebruikte ik in combinatie met lampjes aangezien de 1N4148 in combinatie met een lampje nog wel eens sneuvelt.

Allemaal bedankt voor de inbreng 

Groetjes,
Bert

[HuubvG]

Als de spanningsval een probleem is, dan zou je kunnen denken aan een stroomstabilisator.
Een voorbeeld vind je op mijn website, schakeling 6.
Daar branden de leds vanaf 3V al op volle sterkte, en bij toenemende spanning verandert dat niet meer.

Sorry voor het ophalen van een oude draad. Ik was aan het kijken naar weerstanden, diodes voor het regelen van leds. Ik kwam dit bericht ^ van Klaas tegen, met een link naar de inmiddels vervallen website.

Nu herinner ik me vaag een kleine discussie, waarin ik had verteld dat ik printjes had aangeschaft waarmee leds vanaf een bepaalde spanningshoogte altijd dezelfde lichtsterkte hadden, ongeacht het toenemen van de spanning. Volgens klaas 'kon dat niet', maar nu zie ik een verwijzing naar de 'stroomstabilisator' op zijn website, dus is mijn vraag: was er niet een plekje ergens gecreëerd, waar de inhoud van Klaas zijn website te vinden is?

Dan kan ik het nog eens op mijn gemakje doornemen.

Edit: Volgens klaas 'kon dat niet' Na lang zoeken kan ik dit niet meer terugvinden dus dit trek ik terug, zie opmerking Klaas verderop.

[bellejt]

volgens klaas kan het niet en toch is er zo een printje voor identieke lichtsterkte van leds   op een ander forum en werkt goed. Google maar eens alles etende led

[HuubvG]

'Alles etende led', ga ik opzoeken. 
Dankjewellebel, alles wetende bellejet (rijmt op led maar slaat verder nergens op)!