Titel : LED VERLICHTING VOOR MODELSCHEPEN.
Vrij vertaald door .Beagle op 26/02/2010 Tekeningen en bewerking van Isola2 Oorspronkelijk artikel : “LED lighting for model ships” Written by Gary Roberts for Model Ship world Algemene informatie . LED is een afkorting voor Light Emitting Diode. LED's verschillen in meerdere opzichten van een lamp (gloeilamp). De helderheid van een LED wordt bepaald door de stroom die door de LED, terwijl de helderheid van een lamp wordt bepaald door de spanning die door de gloeilamp. LED's verbruiken veel minder elektrische energie en geven een veel minder warmte dan gloeilampen. LED's zijn gepolariseerd, zij moeten dus goed aangesloten worden met betrekking tot de plus en min en kan niet worden aangesloten op wisselstroom. Gloeilampen zijn niet gepolariseerd en kunnen worden aangesloten op zowel AC en DC (Wisselstroom en gelijkstroom) Een nadeel met LED's is dat ze de lichtstralen niet helemaal rond het lichaam (360 graden) uitstoten, een gloeilamp doet dat wel . LED's hebben typische emissie hoeken van 30 tot 40 graden. Enkele waarschuwingen.
Hoe hoger de stroom die door een LED hoe helderder het licht, maar de hogere stromen verkorten aanzienlijk de levensduur van de LED, te veel stroom en de LED zal doorbranden in één keer, dus best dat we zorgen dat we de specifieke stroom niet overschrijden . Aansluiten LED's .
Aansluitingen op LED's zijn de vernoemde anode (+) en kathode (-) . De anode (+) is het langste been en de kathode (-) is de kortste been. Vaak, maar niet altijd, kan de verbindingen worden vastgesteld door te kijken naar de onderkant van de LED. Het been het dichtst bij de afgeplatte deel van het lichaam is de kathode (-).
LED-verlichting voor model schepen Een LED licht op wanneer de spanning over de LED hoger is dan de voorgeschreven minimumspanning, vaak is dat 2.2V. De stroom die door de LED vloeit moet worden beperkt, zodat de stroom niet hoger kan worden dan de LED's nominale stroom, vaak 20 mA. Deze beperking wordt uitgevoerd met behulp van een weerstand van de juiste waarde. Deze weerstand wordt in serie met de LED geschakeld. Controleer altijd de voorwaartse spanning (VF) en max stroom (If) voor de LED die u gebruikt, deze varieert zelfs tussen LED's van dezelfde grootte, maar van een andere kleur. Zo hebben blauwe en groene LED’s een andere voorwaartse spanning en stroom dan bv. Een oranje LED. De formules die nodig zijn voor de berekening van de waarde van de weerstand zijn heel eenvoudig. Vermenigvuldigen en delen. Er is echt geen hogere wiskunde voor nodig. De alom geprezen wet van Ohm is meer dan voldoende.
Weerstand waarde (ohm) = (accu spanning (V) LED's vooruit spanning (VF) ) gedeeld door de LED's nominale stroom. Voorbeeld we berekenen de voorschakelweerstand voor een LED.) In het bovenstaande diagram hebben we een batterij spanning van 9Volt, de voorwaartse spanning van de gebruikte LED is 2V en de gewenste stroom is 20 mA (0.02A). Dit geeft : 9V min 2,2V = 6,8V --> 6,8V gedeeld door 0,02A = 340 Ohm Het bovenstaande diagram is een weerstand met een waarde van 340 ohm nodig. Weerstanden zijn alleen beschikbaar in standaardwaarden daarom moeten we boven of beneden afronden naar de dichtstbijzijnde forfaitaire waarde, in dit geval 390 ohm. Een standaard 0.25W carbon weerstand zal het werk doen. Je hoeft ook niet een speciale of geschieden batterij te gebruiken om de LED's op uw model te doen branden. Elke DC voeding of batterij is goed zolang de spanning kan variëren van 6V tot 24V, je moet gewoon jouw spanning invullen in de bovenstaande formule om de waarde van de weerstand. te berekenen.
Bij het aansluiten van meerdere LED's aan dezelfde batterij zijn er twee manieren om dit te doen: 1 - Serieschakeling Het voordeel van deze methode is dat u deze drie LED's voor ongeveer 20 uur kan laten branden met de energie van een 9V (PP3) batterij. Het nadeel van deze methode is dat het aantal LED's wordt beperkt door de accuspanning, de totale som van de voorwaartse spanning van de LED's kan niet hoger zijn dan de accuspanning. In dit geval kunnen we niet meer dan 4 LED's aansluiten. Een ander nadeel van deze methode is de "kerstboom verlichting effect ", als een LED sterft dan gaan alle lampjes uit. Deze methode heeft alleen behoefte aan één (1) weerstand. De formule voor de berekening van de waarde van de weerstand is:
Weerstand waarde (ohm) = ( accuspanning - (Vf LED 1 + Vf LED 2, + Vf LED 3) ) gedeeld door de LED's nominale stroom In het bovenstaande diagram hebben we een batterij spanning van 9V, de voorwaartse spanning van elke LED is 2.2V en de huidige stroom van elke LED is 20 mA (0.02A). (deze stroom loopt dus door alle drie de LED's) 9V minus (2,2V +2,2V +2,2V ) = 3,6V --> 3,6V gedeeld door 0,02A = 180 Ohm In de bovenstaande tekening is dus een voorschakelweerstand nodig van 180 Ohm. De dichtstbijzijnde standaard waarde, in dit geval is 180 ohm. 2 - Parallelle aansluiting.
Led zijn specifieke weerstand berekenen.
Het voordeel van deze methode is dat u zoveel LED's kan gebruiken als U wil . Maar hoe meer LED u toevoegt, hoe korter de levensduur van uw batterij zal worden. Met deze methode hebt u maar energie met 3 LED's voor slechts 10 uur uit een 9V (PP3) batterij. Dat is de helft van de serieschakeling. maar gaat er één LED defect dan blijven de anderen nog branden. De waarde van de weerstanden met deze methode zal dezelfde zijn als voor de weerstand in het eerste voorbeeld met een LED, dat wil zeggen elk weerstand zal 390ohms worden. Dat wil zeggen, je berekening van de waarde van de weerstand is voor elke individuele LED. Indien je verschillende soorten LED's in zulke schakeling gebruikt , moet U ook voor ieder
Dimmen LED Je zou denken dat om een LED te dimmen het gewoon een geval is van vermindering van de spanning. Spijtig genoeg is dat niets minder waar. Als je gewoon minder spanning naar een weerstand-LED combinatie zend om de LED te dimmen krijg je dit : Een LED met een voorwaartse spanning van 2.2V zal geen licht geven vooraleer er ongeveer 1.5V overheen staat en het verschil in helderheid tussen 1.5V en 2.2V is heel weinig. Je zou ook veronderstellen dat als je de stroom die door de LED vloeit gaat regelen dat de helderheid dan zal verminderen. Dit is ook wel weer de halve waarheid, maar met de helft van de stroom die door het de LED vloeit zal de helderheid zal niet de helft zijn van de normale helderheid. In feite is er zo weinig verschil dat je nauwelijks zult merken. Een LED gedraagt zich op deze eigenaardige manier, omdat de huidige relatie van de helderheid in een LED niet lineair. verloopt. Het enige dat je bereikt met een beetje minder stroom is het energie verbruik uit je batterij die een heel klein beetje minder word. Een veel betere methode voor het dimmen van LED's is het gebruik van Pulse Width Modulation (PWM). Met een LEDPWM kunnen LED's allemaal worden bestuurd met de aanbevolen huidige waarden, hierboven uitgerekend. Het dimmen bereikt door de LED’s aan te sturen op een hoge frequentie - zo snel dat het menselijk oog het knipperen effect niet kan opmerken. Hoe langer de betreffende werk-periode zal zijn ten opzichte van de benodigde tijd, hoe feller de LED's zal schijnen. In een toekomstige update van dit artikel zal ik een simpele elektronische schakeling om dit te bereiken en ook een circuit om een LED knipperen als een kaars publiceren. Kleurtemperatuur Zoals we weten is Wit licht is niet zuiver wit . Een fluorescentielamp is veel witter dan een klassieke gloeilamp, die neiging heeft om een beetje geel te zijn en kaarslicht is bijna oranje. De kleur van wit licht wordt gemeten in Kelvin (K) en varieert van het onderste rode uiteinde van de schaal omhoog naar het hogere blauwe andere uiteinde van de schaal. Merk op dat de Kelvin (K) is een maat voor de kleur van wit licht NIET de helderheid.
1700 K: Match vlam 1850 K: Kaars 2600 - 3000 K: Incandescent light bulb 3200 K: Zonsopgang / zonsondergang 3400 K: Studio lampen, photofloods 3500 K: Wit TL-buis 4100 K: Moonlight 5000 K: White LED 5000 - 5400 K: Zonnige middag 5500 - 5600 K: Elektronische photo flash 6500 - 7500 K: bewolkte hemel 9000-12000 K: Blue sky Experimenteren met witte en gekleurde LED's We kunnen geen gebruik maken van witte LED's op modellen van klassieke schepen , omdat de kleur temperatuur veel te hard is. We hebben behoefte aan een kleurtemperatuur die kaars licht of olielampen vertegenwoordigt. Er zijn gekleurde LED's met gekleurd glas en er zijn gekleurde LED's met helder glas. Ik kreeg het beste licht van een gele LED met helder glas. De foto hieronder is eigenlijk de gele LED die ik gebruikte voor deze vergelijking.
In de volgende foto zie je de witte en gele LED's langs de zijkant. De gele LED straalt niet veel licht vanaf de zijkant. Dit is de nadeel met LED's in vergelijking met licht van lampen. Lampen geven de dezelfde hoeveelheid licht van alle kanten, het licht van een lampje gaat voornamelijk uit de bovenkant van de koepel.
Hier is een foto van dezelfde twee LED's, door er bovenop te kijken; op de koepelvormige top. Je kunt duidelijk zien dat ze helderder schijnen.
Tot slot een foto van het gereflecteerde licht van de gele LED, leg ik de LED in een kleine kartonnen doosje kan ik simuleren hoe het eruit zou kunnen zien in een scheepsromp. Tot slot zou ik zeggen dat we zeer dicht de kleur van de kaarslicht of olielampen benaderen.
MODEL SCHIP verlichting met LED's - Een andere methode Vrij vertaald door .Beagle op 27/02/2010 Oorspronkelijk artikel : “PERIOD MODEL SHIP LIGHTING WITH LEDs” Written by Richard G. Morrison
Dit artikel biedt een uitstekend alternatief voor het installeren van LED verlichting op uw model –met een betere natuurlijke verlichting met de kleur en flikkering van een olie lantaarn. Je kan natuurlijk zeggen dat je beter LED waxinelichtjes voor een € kunt kopen ipv nu zelf te gaan knutselen. Ik heb van die waxinelichtjes al twee versies gezien. Eentje dat je moeilijk kan openen of waar je bijna onmogelijk aan de onderdelen kan komen. Een ander bestaat enkel uit een batterij en de LED. Hier is de voorschakel weerstand en het flikker programma geïntegreerd in de LED. De flikkering van deze laatste doet echt niet natuurlijk aan. De gebruikte LED’s zijn ook van 5 mm. en met een witte kleur wat resulteert in een onnatuurlijke kleur van licht. De 5mm. LED kan ook voor een schaal probleem zorgen. Stel dat de schaal van je model 1/50 is. Dan resulteert de led in een licht van 250 mm. diameter of bijna een 10 duim’s licht. Op een kleine schaal bv. 1/96 is het nog een groter probleem . zelfs met de 3mm LED versie heb je al schaal problemen.. Benodigd materiaal. De hoeveelheden hangen af van hoeveel verlichte lantaarns U wil hebben. Volgende lijst geeft het benodigde materiaal voor een set van 3 lantaarns. 1 PIC10F200 IC (geprogrammeerd) Velleman kit . 950.10167.0 MK 167 3 Gele LED’S van 3 mm. 3 x weerstand van 47 Ohm ¼ watt 1x 100 KOhm weerstand ( zit in de Velleman kit.) 1 x universeel grondplaatje in epoxy Soldeer, lijm, batterijen. ( bv. 2 AAA batterijtjes. De chip is een onderdeel van het bouwpakket voor een soortgelijke toepassing. Ik had gehoopt van een kopie te kunnen bemachtigen van de broncode, dan een aantal goedkopere ongeprogrammeerde chips aan te schaffen en …. Maar dan moet ik ook de verzending ervan gaan doen naar andere belangstellende.. enz. ….. Vermits ik niet aan de broncode kon geraken vervalt dus heel het probleem. En de kost van de kit is nu ook niet zo denderend duur. Het word dus de Velleman chip. De kit bevat een groot aantal onderdelen welke van geen nut zijn voor dit project. Wij gebruiken allen de chip zelf, en de 100Kohm weerstand. De chip is gevoelig voor elektrostatische ontladingen., dus let op bij de behandeling ervan. Wat schuiven met schoenen met rubberzolen op een wollen tapijt op een droge dag en dan met je handen de pinnetjes van de chip aanraken…. Veel kans dat door de ontlading je terug snel een nieuwe kit bij Velleman mag bestellen. Zorg dus dat je statisch ontladen bent… Voor dit project gebruiken we twee AAA batterijen of een CR2032 knoopcel, wat dus een spanning geeft van 3,2 Volt. Gebruik je meer LED’s dan moet je de bron aanpassen. Ofwel een DC power supply of zwaardere batterijen . Een woordje over het verbruik. Een klassieke AAA batterij heeft een capaciteit van 1250 mAh (milliampère-uur). Maar dit cijfer niet al te letterlijk nemen. In een testopstelling werden 6 LED’s groepen op twee AAA cellen gedurende 2 maand aan 6 tot 8 uur/dag gebruikt. Na de testperiode hadden de AAA batterijen ongeveer 20% van hun capaciteit verloren. Een CR2032 is een Lithium knoopcel batterij van 3 Volt . Je vind deze batterij veelvuldig op PC mother-boards om de BIOS te voeden. Is ruimte een probleem in je model, dan zou ik deze knoopcellen gebruiken. Zo’n knoopcel heeft een capaciteit van 220 mAh. Je zal er dus minder lang mee doen dan met een AAA cel. De universele grondplaatje is veel groter dan nodig voor zelfs een twaalf lantaarns, maar u kunt besparen door de ongebruikte rest te bewaren voor toekomstig gebruik.
De twaalf licht array voor mijn huidige model. Het naakte grondplaatje is ongeveer 70 X 152 mm. Je kan bv het grondplaatje snijden volgend de rode lijnen wat je een plaatje geeft van 48 X 51 mm. De batterijen worden buiten het model geplaatst om gemakkelijk vervangbaar te zijn.
De drie licht boord met behulp van een CR2032 knoopcel batterij. Het apparaat zal weer worden gesneden uit de grondplaat langs de rode lijnen. De afgewerkte dimensie wordt dan 29 x 43 mm. Voor deze voedingsbron kunt u ook de batterijhouder uit de kit gebruiken . Wil je meer dan drie lantaarns op je schip. Maak dan een nieuwe . De plaatjes dienen aan beide zijden geborgd te worden met een twee componenten epoxy. Gebruik geen CA lijm, daarvan is genoeg ondervinding voorhanden dat het gebruik van deze soort lijm zorgt voor interactie problemen. Voordat je de plaatjes borgt moet je ook de verbindingen voorzien van je componenten op je grondplaatje. Gebruik geen te dikke draden. Een AWG 26 is meer dan voldoende voor een stroom van 20 mA. Voor de externe leidingen naar de lantaarns kan je best getwiste AWG 30 gebruiken. Ook deze leidingen in je schip met een dot siliconen lijm vastleggen. Dit om beschadigingen of breken van verbindingen door schokken of trillen te voorkomen. Gebruik ook weer geen CA lijm daarvoor. Denk eraan dat je aan deze leidingen later niet meer aankunt eens het model is gemaakt. Let wel even op: Test je uitvoering alvorens je alles met epoxy gaat bedekken (Natuurlijk niet de batterij slimmeke!!!) voor je alle draden definitief vastlegt. Een belangrijk woord over bedrading: wanneer je meer dan één chip (drie lampjes) gebruikt, EMI (elektromagnetische interferentie) is de BBB (Big BugBear) voor dit apparaat. In het geval dat u de stroom van je batterijen naar je printjes brengt of gebruik maakt van een externe voeding, moet U zorgen dat er geen EMI tussen de chips kan optreden. Dit bereikt u door iedere voeding vanaf de batterij naar de print een getwiste over de volle lengte lijn aan te brengen. Bij gebruik van een 28AWG moet er 25 draaiingen zijn per voet of 82 omwentelingen per meter. Liggen lijnen naast elkaar maakt dan een andere twist voor iedere lijn… Hier is een diagram voor een drie LED-circuit. Een opmerking over de chip polariteit: Op het diagram van de pinnen je zal opmerken dat er een halve cirkel is getekend aan de bovenkant van de chip. Bemerk ook een kleinere cirkel in de buurt van pin # 1. Dit zijn twee markeringen die de fabrikant aanbrengt om de oriëntatie van de chip te vergemakkelijken. oriënteren de chip.
De chip is geprogrammeerd om te werken in vier optionele modi: Flikkeren, in en uit verdwijnen, constante aan een alles uit. De modi worden omgezet door het tijdelijk aanleggen van de +3 volt op de ‘clear ingang (pin 8). Eenmaal ingesteld, mag de stand niet veranderen. !! Voor de techneuten: De waarde van de 47 ohm weerstanden aan de LED's is bepaald door voeding spanning, de LED nominale stroom en de LED nominale spanning en het aantal LED's in je array. De LED opgegeven voor dit apparaat hebben een nominale spanning van 2,2V en een nominale stroom van 20mA. Grote variatie kunnen optreden aan de voedingsbron. De spanning van mijn voeding (De pin 5- Data lijn eigenlijk) piekt tot 2.8 Vdc. Ik heb berekend dat een weerstand van 33 Ohm een goede waarde is voor die spanning, gebruik makend van een, twee of drie lampjes. Echter, als de bron varieert met zelfs maar 0,1 volt zal de waarde van de weerstand aanzienlijk veranderen. Om deze reden is het verstandig om een hogere waarde dan de berekende te gebruiken. Dubbel zoveel als berekend kan geen kwaad. Dat is waarom ik de weerstanden markeer als 47 Ohm in het diagram bij gebruik van een drie LED Array Wees ervan bewust dat de chip is geprogrammeerd om zichzelf uit te schakelen na een paar uur om batterijen te sparen. Schakelen even uit en terug aan zal de functies terug herstellen. Laten we nu eens doen een checkup doen op de verbindingen. Voor elke chip (drie LED's) op uw grondplaatje, moet u het volgende hebben: 1 x 100Kohm weerstand aangesloten op pin 8 van de chip. 3 x 47 ohm weerstanden verbonden met elkaar op pin 5 van de chip. 1 x jumper tussen pin 7 en het andere einde van de 100K weerstand. 2 x draden uit Pin 7, één naar de minaansluiting op de stroombron, de andere naar de min kant van alle 3 LED's. 1 x draad uit Pin 2, naar de plusaansluiting op de stroombron. 1 x draad, afkomstig uit de niet-verbonden einde van elk 47 ohm weerstand, naar de plus kant van elke LED. Observeer POLARITEIT, de LED licht slechts op als de stroom in de goede richting loopt. Een woord over het willekeurige flikker effect. Stel dat je de installatie van negen lampjes wil op een drie mast model. Op elke mast waar u drie van de lichten wil instaleren, een op het overloop dek, één op het verdek en één op de kampanje en/of top dek. Plaats dan niet alle drie LED van eenzelfde chip op dezelfde mast. Integendeel, verwissel ze zodat ze dat elke mast een LED van een andere chip gebruikt.
