Beleuchtung

Beleuchtung:

Analoges Bahnfahren bringt einen Nachteil mit sich: Strom weg -> Licht und Geräusch aus. Dank heutiger Elektronik muss das aber nicht sein. Meine Überlegungen und Resultate möchte ich hier präsentieren und damit durchaus auch zur Diskussion stellen.

Teil 1: Lastenheft

möglichst geringer Stromverbrauch (keine Überlastung der Trafos)
möglichst niedrige Betriebsspannung (Licht schon bei kleinster Fahrt)
kein Flackern (Stromausfall bei Weichen / verschmutzten Schienen)
möglichst lange Nachleuchtdauer, wenn der Strom wegfällt (Abstellen des Zuges)

Teil 2: Lösungen

Mit war der letzte Punkt zugleich der wichtigste: Das Licht sollte brennen, obwohl der Zug angehalten hat. Schließlich wollen die Preiserleins ja nicht im Dunkeln sitzen. Energie speichern können:

Batterien
Akkus
Kondensatoren, im speziellen die GoldCaps

Batterien kamen für mich nicht in Frage, das ewige Auswechseln ist einfach nervig. Zudem müsste ein Schalter vorgesehen werden, damit ein Wagen nicht in der Vitrine vor sich hindämmert.
Akkus wären da brauchbarer, sie könnten zudem während der Fahrt nachgeladen werden. Hier wäre die Entladung in der Vitrine zudem positiv, denn das würde einem Memory-Effekt vorbeugen.
Kondensatoren sind - seit es die GoldCaps gibt - ohne Zweifel vom Gewicht und von der Größe her natürlich optimal.

2.a. Deswegen möchte ich zunächst auf die GoldCaps eingehen: (Akkus folgen später)

Ein GoldCap ist ein Kondensator, der über eine (im Vergleich zu den anderen Modellen) enorme Kapazität verfügt. Zudem kann man ihn nicht überladen, benötigt also keine spezielle Ladeelektronik. GoldCaps gibt es mit einer Spannung von 5,5 V und 2,5 V. Damit ist klar, dass der Verbraucher maximal auch nur diese Spannung haben darf. Die Entladezeit in Sekunden eines GoldCaps berechnet sich nach folgender Formel:

T=(U1-U2)*C/I

wobei U1 die Ladespannung, U2 die Verbraucherspannung, C die Kapazität und I den Verbraucherstrom bedeuten.

Ein vollgeladener GoldCap mit einer Kapazität von 1 F bei 5,5 V versorgt theoretisch eine Standard LED (z.B. rot: 2,3 V, 20 mA) entsprechend T=(5,5-2,3)*1/0,02=160 Sekunden= knapp 3 Minuten. Eine rote LowCurrent LED (1,8 V, 2 mA) damit theoretisch fast 10 mal so lange.
Theoretisch nur deshalb, da etwa das letzte 1/3 der Entladezeit die LED so "dünn" leuchtet, dass es fast nicht mehr sichtbar ist. Aber 20 Minuten sind im Modellbahnbereich sehr lange. Daher kann man sich natürlich auch überlegen, einen GoldCap mit nur 0,47 F zu nehmen. Da der Preisunterschied bei Conrad-Elektronic (Materialliste s.u.) aber gerade mal 1 € ausmacht, habe ich mich gleich für das (derzeitige) Maximum entschieden.

Blieb noch die Frage, wie man die 5,5 V zum GoldCap bekommt. In meiner Bastelkiste befand sich noch ein SMD-Netzteil von Conrad, welches eigentlich für den Einsatz im Z-Modul-Wagen Verwendung finden sollte, dort aber nicht die nötige Leistung für den Märklinmotor liefern konnte. Das Modul enthält auch 4 Dioden in Brückengleichrichteranordnung, sodass Fahrtrichtungswechsel auch kein Problem mehr darstellen (GoldCaps sind keine bipolaren Kondensatoren, es ist also auf die richtige Polung zu achten!).

Mit dem Gleichstromausgang verband ich also den GoldCap und in Parallelschaltung dazu die LED mit entsprechendem Vorwiderstand (180 Ohm bei 20 mA LED, 1,8kOhm bei 2 mA LowCurrent LED, hier gehts zum Vorwiderstandsrechner).

Diese Schaltung funktioniert bei meinem LGB 45690 Flachwagen mit Bühne einwandfrei. Einziger Wermutstropfen: bei Tageslicht ist die LED nur zu erkennen, wenn direkt in die Laterne gesehen wird. Der Abstrahlwinkel bei LEDs ist doch sehr gering und die Lichtstärke einer Low Current LED ist nicht gerade mit einem Suchscheinwerfer gleichzusetzen.
Verbesserungen können durch Verwendung von Reflektoren oder 3mm DM LEDs mit passenden Reflektoren erreicht werden. Für Innenanlagen, noch dazu wenn sie aufgeständert sind, ergibt sich jedenfalls ein deutlich sichtbarer Effekt.

Wem die Nachleuchtdauerlänge nicht so wichtig ist, der kann natürlich auch zu den superhellen LEDs greifen, die langsam (Stand 03/2003) erschwinglich werden: Mit 3000 mcd kann man natürlich schon einen halben Lokschuppen ausleuchten... Das Ganze bei 1,6 - 2,7 V und nur 20 mA, also annähernd die gleichen Leistungsdaten, wie bei einer "normalen" LED.

Materialliste für Zugschlusslaterne mit Bestellnummern für Conrad Elektronik:

Artikelnummer	Bezeichnung	(Preis 06/2002)
14 08 21	SMD-Netzteil LM 317	6,90 €
14 60 05	Low-Current LED 5mm DM, rot, diffus	0,20 €
18 41 10	LED Reflektor für 5mm DM LED	0,26 €
18 48 10	Neopren LED Fassung	0,14 €
40 40 71	1/4 W Kohleschicht Widerstand (Packung zu 100 Stück)	1,41 €
47 31 20	GoldCap 5,5 V, 1 F	6,11 €

Alternativ:
14 59 98	Low-Current LED 3mm DM, rot, diffus	0,20 €
18 41 28	LED Reflektor für 3mm DM LED	0,26 €

Alternativ:
18 43 90	superhelle 5 mm LED mit 3000 mcd	2,02 €
		(Preis 03/2003)

Zunächst entfernt man von der LGB Loklaterne beide Abdeckscheiben und die Birne mitsamt Schraubfassung. Die LED-Neoprenfassung wird auf die Hälfte verkürzt und der verbleibende untere Rest von hinten über die LED gestülpt.
Nun kann die LED mitsamt der Fassung von vorne nach hinten in die Loklaterne geschoben werden, bis die Fassung gerade so eben hinten wieder herausschaut. Nun passt bei der 5 mm LED vorne schon wieder die rote Abdeckscheibe auf das Loklaternengehäuse.
Die Neoprenfassung gibt der LED Halt und dichtet zugleich das Laternengehäuse nach hinten gegen Lichtaustritt ab.

In den Laternenhalter bohrt man links und rechts des senkrechten Bügels 2 kleine Löcher, durch die man die direkt hinter der Fassung nach unten gebogenen Anschlussbeine führen kann.

Die unten in der Laterne verbleibende Öffnung (vormals Sitz der Schraubfassung) kann mittels einer 3mm LED Neoprenfassung geschlossen werden.

Das Netzteil wird eingangsseitig mit dem Schienenstrom versorgt. Am Ausgang werden Kondensator und LEDs parallel geschaltet. Vorwiderstand an der LED nicht vergessen und eine 1N4001 Diode zwischen Netzteil und GoldCap einschleifen (kein Strom in Richtung Netzteil leiten) und die Erleuchtung kann kommen.

LEDs mit 3000 mcd

2.b. Lösung mit Akkus/Batterien:

Ein Testschaltungsaufbau in der White-Pass Caboose mit 2 roten Blink-LEDs, die von 4 Baby-Zellen gespeist werden, dauert noch an: Die neuen Batterien wurden Anfang November 2002 eingesetzt und seither nicht mehr entfernt.

Status Ende März 2003: blinkt immer noch, zwar nicht mehr so hell wie bei Einbau der Batterie, für Innenanlagen aber immer noch ausreichen

Warum soll man sich da noch Gedanken um eine Akku-Nachspeisung von der Schiene machen?

Nachtrag November 2003: Der Versuch wurde abgebrochen. Zwar blinkten die LEDs immer noch, aber eine Batterie fing an auszulaufen. Vielleicht die Hitze 2003 im Garten, vielleicht das Geschaukel auf dem Gleis.