SMD LED im Modellbau – Beispiel Tragwerkslampe

Artikel aktualisiert am 16.12.2021

SMD LEDs sind für die Modellbahn alleine schon wegen ihrer Größe ideal, aber wie baut man die ein? Welche LEDs verwendet man und wie kann man diese digital schalten?

Am Beispiel des nebenstehenden Projektes – einer s.g. Tragwerkslampe – möchte ich euch zeigen, wofür man diese kleinen Wunderzwerge alles nutzen kann.

In Nächternhausen verwende ich – neben normalen LEDs – inzwischen vor allem SMD LED für diverse Zwecke- So nutze ich SMD LEDs für Bahnsteigleuchten, Peitschenlampen, Gaslaternen, Führerhausbeleuchtung oder auch für die Triebwerksbeleuchtung.

In einem anderen Beitrag habe ich schon geschrieben, wie man LED-Streifen in Wagen einbauen kann für eine effektive Wageninnen-beleuchtung verwenden kann. Hier geht es aber jetzt um selbst zu lötende SMD LEDs

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Keine Angst vor den kleinen SMD Bauteilen! Eine Lupenleuchte ist von Vorteil aber nicht unbedingt Voraussetzung!

Einkauf von LED

Klar – bei den einschlägigen Elektronikversandhändlern wie Reichelt, Conrad Elektronik usw. Ich bevorzuge „LEDs and More“, wenn ich nur LEDs und Zubehör für LEDs benötige – ansonsten bestelle ich Elektronik bei Reichelt.

Bevor ihr die Bestellung der SMD LED abschickt, denkt daran, das ihr in der Regel auch Widerstände, Dioden, Decoderlitze und Kondensatoren benötigt!

Bauformen und Spannungsversorgung

Um den unwissenden Modellbahner zu verwirren, gibt es leider unzählige SMD Bauformen – eine gute Übersicht liefert Led’s and More. Ich bevorzuge die Form 0605 für die Moba – weiter unten erzähle ich auch warum.

Daneben gibt es auch noch Sonderformen – hier wären vor allem s.g. Tower LEDs zu nennen, die oftmals ideal in die Aussparungen für die Lampen unserer H0 Loks passen¹leider aber nicht in alle Loks – so sollte man nicht nur den Durchmesser bei Tower LEDs vorher genau ausmessen, sondern auch die Länge.

LEDs arbeiten mit Gleichstrom – und hier ist es wichtig nach Plus- und Minuspol unterscheiden. Bei LEDs wird der Pluspol auch als Anode bezeichnet, der Minuspol als Kathode. Das geht bei normalen LED noch ziemlich einfach (das längere Beinchen ist Plus), bei SMD LEDs gibt es aber aufgrund der vielen Bauformen unterschiedliche Symbole – weiter unten findet ihr eine Übersicht der verschiedenen Symbole die mir bisher so untergekommen sind.

LED Schaltung und Spannungsquelle

Wie man LED verschaltet, hängt u.a. davon ab, welche Spannungsquelle ihr verwenden wollt. Nun haben wir bei der Moba in der Regel Wechselspannung als Lichtspannung – Gleichspannung ist bei digital gesteuerten Anlagen eher selten verwendet. Daher rate ich immer auch eine Diode zu verwenden – so seid ihr sicher, das euch die LED nicht durchbrennt weil ihr Plus und Minus verwechselt habt beim Anschließen unter der Anlage. Eine konstante 12-18V Gleichsspannungsquelle ist von Vorteil, da es bei Wechselspannung schnell zum Flackern der LED kommt, da wir da ja nur jede 2. Halbwelle verwenden²wer aber die Anlage schon mit Wechselspannung als Lichtspannung versorgt hat, der sollte vielleicht über eine Graetzschaltung nachdenken. In Nächternhausen bin ich allerdings inzwischen fast überall auf eine digitale Lichtsteuerung umgestiegen – dort wird der Widerstand über die Software der Steuerung realisiert, sodass man weder Dioden noch Widerstände benötigt – wer sich dafür interessiert, der sollte sich den Bericht zur „MobaLEDLib – Erfahrungen eines Nichtelektronikers“ anschauen.

Im Falle einer „Standardinstallation“ benötigen wir also Widerstand und Diode. Die Verschaltung ist identisch wie im Beitrag über LED Streifen für die Wagenbeleuchtung – mit einem einzigen Unterschied: Die Kondensatoren und der 100 Ohm Widerstand entfallen!

LED Widerstand bestimmen

Welchen Widerstand benötigt man denn nun? Tja – das ist nun leider immer abhängig von der jeweiligen SMD LED. Wichtig ist zunächst:

Beim Kauf der SMD LED unbedingt das Datenblatt speichern und sichern!

Manchmal ist das Datenblatt allerdings nicht vorhanden – dann solltet ihr allerdings mindestens die s.g. Forward Spannung (manchmal als U_f bezeichnet) und den Forward Strom (I_f) kennen. Liegt beides nicht vor, dann schaut euch die Tabelle auf der Homepage von Rainer Lüssi – stayathome.ch an. Für die Moba brauchen wir nämlich nicht immer die maximale Lichtausbeute, daher kann auch ein leicht überdimensionierter Widerstand hier schon zum Erfolg führen.

Wollt ihr die LED an einen Decoder anschließen (z.B. wegen Einbau in der Lok), so schaut vorher in die Dokumentation des Decoderherstellers – einige Hersteller erlauben es LED direkt am Decoder ohne Vorwiderstand zu betreiben. In der Regel müsst ihr euch aber selbst um den Vorwiderstand kümmern!

Ein LED Rechner, den man einfach aus dem Browser heraus benutzen kann ist dieser hier: https://www.spaceflakes.de/led-rechner

Damit ist es auch möglich einen Widerstand für mehrere LED – in Reihe oder Serie – zu bestimmen.

Teil 1 – Vorbereitungen

Das ist wohl der Grund warum viele vor dem Einbau zurückschrecken – die Dinger sind halt auch wirklich teilweise extrem klein! Aber vor dem Einbau sollte man zunächst wissen wo eigentlich Plus (Anode) und Minus (Kathode) ist – und da gibt es leider die vielfältigsten Bezeichnungen. Hier mal einige die mir untergekommen sind.

Teilweise braucht man aber eine Lupe um die Unterscheide zu sehen und so Anode von Kathode zu unterscheiden. Und damit die kleinen Dinger nicht weg fliegen und überhaupt lötbar sind, empfehle ich euch beidseitiges Klebeband zu nutzen und darauf die SMD LED aufzulegen – so bleibt sie nämlich nicht am Lötkolben hängen. Als Lötkolben reicht ein Gerät mit 30W und dünner Spitze – Löthonig ist manchmal hilfreich, ich verwende diesen aber eher selten.

Teil 2 – LED in Lampenschirm einbauen

Gerade dort, wo in Bahnhöfen viel rangiert wird, sind die Leuchten oftmals direkt auf den Oberleitungsmasten bzw. „Tragwerken“ montiert. Früher gab es einmal solche Leuchten für die Masten von Sommerfeldt zu kaufen – heute leider nicht mehr (oder ich habe sie bisher nicht gefunden…)

Aber zum Glück gibt es die Möglichkeit mittels 3D Druck und etwas Schrumpfschlauch solche Leuchten selbst herzustellen.

Zunächst habe ich mir spezielles, dünnes Nanokabel gekauft – findet man bei oben genannten LED Shop. Als Kabel für den Pluspol³ich habe mir angewöhnt die Normfarben zu wählen weil es wirklich wichtig ist die Polung nicht zu vertauschen: Pluspol Rot – Minuspol schwarz kam normale Decoderlitze zum Einsatz. In entsprechender Länge wird dann jeweils ein langes schwarzes Kabel und ein etwas kürzeres rotes Kabel an die SMD LED angelötet. Wenn wir die beiden Kabel angelötet haben, sollten wir mittels einer Diode und dem ausgemessenen Widerstand als erstes die LED testen!

Testet eure SMD LEDs sowohl nach dem ersten Löten, als auch nach dem Einbau und der finalen Verkabelung am Zielort.

Als Erstes wurde der Lampenschirm gedruckt – man findet diesen auf Thingiverse. Dort ist zwar ein ganzer Mast zu finden, aber wir benötigen hier nur die Lampenschirme.

In den Lampenschirm bohren wir ein 1mm dickes Loch und stecken die 2 Kabel der SMD LED durch.

In der Länge der Leuchte schiebt man nun Schrumpfschlauch auf und setzt das ganze auf eine Fassung die man vorher gedruckt hat – ihr findet diese Fassung im Downloadbereich unter dem Stichwort „Tragwerkslampe“ – hier die STL Darstellung:

Teil 3 – Tragwerkslampe montieren

Für die Montage der Tragwerkslampe müsst ihr nur die Fassung auf den Gittermast aufstecken. Diese Fassung ist für die hohen Gittermasten von Sommerfeldt konstruiert – für kleinere Masten müsst ihr die Seiten ein wenig zurecht feilen.

Die beiden Drähte fädelt man nun aus dem Gittermast heraus und führt diese nach einheitlich jeweils rechts und links an einer Seite nach unten. Verwendet auf keinen Fall aggressiven Kleber um die Kabel am Mast zu befestigen! Da dieser aus Metall ist, kann es schnell zu einem Kurzschluss kommen.

Last euch auch nicht dazu verleiten⁴ich habe diesen Fehler beim ersten Mast natürlich gemacht, den Mast selbst für einen Pol zu verwenden! Da die Oberleitung nachher ja mit dem Tragwerk befestigt wird, hätten sonst alle Masten eine gemeinsame, elektrische Verbindung!

In den Fuß des Gittermastes habe ich noch 2 x 1mm Löcher gebohrt und darüber das Kabel nach unten geführt.

Somit haben wir – mit nur wenigen Mitteln – eine durchaus ansprechende Tragwerkslampe erstellt. Und natürlich kann man grundsätzlich mit der gleichen Vorgehensweise, auch jede andere Beleuchtung damit einfach herstellen!

Alle hier gemachten Angaben erfolgen ohne Gewährleistung auf Vollständigkeit oder Richtigkeit. Ein Nachbau geschieht auf eigene Gefahr und eigenes Risiko. Der Autor dieses Artikels kann für evtl. Folgen nicht haftbar gemacht werden.

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