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LED-Kabeldimmer LKD1
Aus ELVjournal
02/2007
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Technische Daten
Spannungsversorgung | 12–24 VDC |
Stromaufnahme (Leerlauf) | 8 mA |
Ausgang | max. 1,5 A |
Schaltmöglichkeiten | Ein/Aus/Dimmen |
Abmessungen (Gehäuse) | 31 x 56 x 24 mm |
Diese
praktische und sehr schnell aufzubauende Schaltung kann zum Schalten
und Dimmen von LEDs bzw. LED-Stripes oder anderen LED-Beleuchtungen
eingesetzt werden. Der Dimmer wird einfach in die Zuleitung montiert und
erlaubt dann mittels eines Tasters das bequeme Ein-/Ausschalten bzw.
das Dimmen von LED-Beleuchtungen.LED-Beleuchtungen universell einsetzen
![Bild 1: Kompakt und einfach bedienbar – der LED-Kabeldimmer Bild 1: Kompakt und einfach bedienbar – der LED-Kabeldimmer](LED-Kabeldimmer%20LKD1%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_006.jpg)
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Bild 1: Kompakt und einfach bedienbar – der LED-Kabeldimmer |
Moderne
LEDs erreichen ja heute bereits beachtliche Leuchtstärken, die man bei
manchen Anwendungen, wie bei den Glühlampen, nicht immer benötigt.
Deshalb sind auch hier Dimmer das Mittel der Wahl, um die Leuchtstärke
einzustellen. Die bisherigen Dimmer und einstellbaren Stromquellen des
ELV-Programms sind von der Konzeption her eher nicht dafür geeignet, im
täglichen Betrieb etwa durch Familienmitglieder benutzt zu werden, hier
erfolgt in der Regel eine einmalige Einstellung und dann eine (auch
örtliche) Einbindung in die LED-Installation. Will man allerdings einen
Dimmer im täglichen Betrieb für jedermann benutzen, muss dieser bequem
erreich- und bedienbar und natürlich Wohnumfeld-kompatibel sein. Genau
das ist unser kleiner Kabeldimmer (Abbildung 1). Untergebracht in einem
kompakten Gehäuse, wird er, wie die bekannten Glühlampen-„Schnurdimmer“,
einfach in das Zuleitungskabel zur Leuchte eingeschleift und ist bequem
in Reichweite platzierbar. Mit nur einem Taster kann man
LED-Anordnungen ein- und ausschalten oder aber in der Helligkeit
einstellen. Der aktuelle Helligkeitswert wird dabei auch ohne
Betriebsspannung, d. h., bei ausgeschalteter Beleuchtung, in einem
EEPROM gespeichert, so dass die einmal gewählte Helligkeitsstufe bei
jedem Einschalten sofort wieder eingestellt ist – man muss also nicht
jedes Mal die gewünschte Helligkeit neu einstellen, z. B. bei einer
Fernseh- oder einer anderen Ambiente-Beleuchtung. Auf diese Weise kann
man auch LED-Leuchten für mehrere Zwecke nutzen – gedimmt als
Hintergrund- oder Allgemeinbeleuchtung, mit voller Leistung als
Leseleuchte.
Vorteile des Kabeldimmers:
- kompaktes Gehäuse
- kann direkt in die Zuleitung montiert werden – ähnlich einem Schnurschalter
- letzter Helligkeitswert wird auch bei Stromausfall gespeichert
- schaltet bis zu 36 W (24 V/1,5 A)
Schaltung
![Bild 2: Schaltbild des Kabeldimmers Bild 2: Schaltbild des Kabeldimmers](LED-Kabeldimmer%20LKD1%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_011.jpg)
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Bild 2: Schaltbild des Kabeldimmers |
Das
Schaltbild des Kabeldimmers ist in Abbildung 2 dargestellt. Die
Helligkeitseinstellung der an KL 2 angeschlossenen LED(s) wird durch
eine Pulsweitenmodulation (PWM) realisiert. Die Helligkeit ergibt sich
durch die Einschaltdauer, also durch das Puls-Pausen-Verhältnis, der
Versorgungsspannung. Hierzu ist ein Rechtecksignal mit veränderbarem
Tastverhältnis erforderlich. Dieses Signal wird von einem kleinen
Mikrocontroller (IC 3) vom Typ ATtiny15 generiert. Zum Ein- bzw.
Ausschalten des Ausgangs wird ein MOSFET (T 1) verwendet, der durch
seinen niedrigen Einschaltwiderstand (RDS-ON) ein fast verlustfreies
Schalten erlaubt und somit eine Erwärmung der Schaltung verhindert.
Die Bedienung erfolgt über den Taster TA 1 (ON/OFF/DIM). Jeweils ein
kurzer Tastendruck genügt, um die Last ein- bzw. auszuschalten
(Toggle-Funktion). Die Dimm-Funktion wird durch einen längeren
Tastendruck ausgelöst (>1 Sek.). Als optische Kontrolle, ob der
Ausgang aktiv ist oder nicht, dient die LED D 2. Ein Blinken der LED
signalisiert den Dimm-Vorgang.
Mit den beiden Jumpern J 1 und J 2 wird festgelegt, wie sich der Ausgang
nach dem Anlegen der Betriebsspannung (Reset) verhalten soll. Dabei
gibt es folgende Optionen:
- Ausgang ist ausgeschaltet,
- Ausgang ist auf volle Helligkeit (100 %) geschaltet oder
- der letzte im EEPROM gespeicherte Helligkeitswert wird ausgegeben.
Die Speicherung des Helligkeitswertes im EEPROM erfolgt automatisch,
sobald die Helligkeit verändert wird.
Der Spannungsregler IC 2 erzeugt aus der Spannungsversorgung an KL 1
eine stabile Betriebsspannung von 5 V für den Controller. Die Schaltung
ist mit einer SMD-Sicherung (SI 1) gegen Überlastung abgesichert. Die
Diode D 1 schützt den Spannungsregler vor Verpolung der
Betriebsspannung.Nachbau
Die
Platine wird bereits mit SMD-Bauteilen bestückt geliefert, so dass nur
die bedrahteten Bauteile bestückt werden müssen und der mitunter mühsame
Umgang mit den kleinen SMD-Bauteilen somit entfällt. Hier ist lediglich
eine abschließende Kontrolle der bestückten Platine auf
Bestückungsfehler, eventuelle Lötzinnbrücken, vergessene Lötstellen usw.
notwendig.
Lediglich die beiden Stiftleisten für die Jumper, die Anschlussklemmen
sowie der Taster sind zu bestücken. Die Bauteile werden jeweils auf der
gegenüberliegenden Platinenseite verlötet, wobei darauf zu achten ist,
dass die Bauteile plan auf der Platine aufliegen, um eine hohe
mechanische Stabilität im späteren Betrieb zu erreichen. So werden
mechanische Kräfte, etwa beim Betätigen des Tasters, nicht auf die
empfindlichen Lötkontakte, sondern auf die Platine übertragen.
Nachdem die Platine so weit aufgebaut ist, erfolgt der Einbau in das
Gehäuse. Im Gehäuseoberteil wird zunächst der Lichtleiter mit etwas
Kleber befestigt. Durch die beiden Bohrungen in der Platine, die sich
jeweils vor den Anschlussklemmen befinden, werden nun Kabelbinder
gefädelt, mit denen später die Anschlussleitungen gegen Zug gesichert
werden. Die Platine ist so einzusetzen, dass sich die LED genau
unterhalb des Lichtleiters befindet.
Anschließend wird die Platine mit zwei Schrauben befestigt. Als
Knickschutz für die beiden Zuleitungen dienen die Gummidurchführungen,
die in die seitlichen Gehäuseaussparungen eingesetzt werden.
Das Zusammensetzen der beiden Gehäusehälften geschieht durch einfaches
Zusammendrücken der beiden Gehäusehälften.Installation
![Bild 3: Die Anschlussbeschaltung des Kabeldimmers. Hier sind beide im Text beschriebenen LED-Anordnungen dargestellt. Bild 3: Die Anschlussbeschaltung des Kabeldimmers. Hier sind beide im Text beschriebenen LED-Anordnungen dargestellt.](LED-Kabeldimmer%20LKD1%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_007.jpg)
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Bild 3: Die Anschlussbeschaltung des Kabeldimmers. Hier sind beide im Text beschriebenen LED-Anordnungen dargestellt. |
In
Abbildung 3 ist das Anschlussschema für den Dimmer dargestellt. Als
Versorgungsspannung kann eine Gleichspannung zwischen 12 V und 24 V
gewählt werden, die in erster Linie von den verwendeten LEDs abhängt.
Natürlich muss das Netzteil auch die erforderliche Leistung liefern
können.
Beim Anschluss der LED(s) sollte man einige Punkte beachten. LEDs dürfen
niemals ohne entsprechenden Vorwiderstand betrieben werden. Ob man
jedoch einen Vorwiderstand einsetzen muss oder nicht, hängt von den
verwendeten LEDs bzw. LED-Anordnungen ab. Bei handelsüblichen
LED-Stripes ist in den allermeisten Fällen kein zusätzlicher
Vorwiderstand (RV) erforderlich, da sich diese Vorwiderstände schon auf
den LED-Platinen befinden. Beim Anschluss einzelner bzw. in Gruppen
zusammengefasster LEDs ist jedoch immer ein entsprechender Vorwiderstand
einzusetzen. Der Widerstandswert von RV ist zum einen von der
Betriebsspannung UB und zum anderen von der Anzahl der in Reihe
geschalteten LEDs bzw. von deren Flussspannung abhängig. Es hat sich
gezeigt, dass ein LED-Strom von ca. 15 bis 20 mA optimal ist, abhängig
natürlich von den Herstellerangaben für den maximalen Flussstrom.In
der Tabelle 1 sind für verschiedene Kombinationen aus Anzahl der LEDs
und Betriebsspannung UB die Widerstandswerte für RV angegeben. Hierbei
wird auch unterschieden, ob es sich um LEDs mit relativ niedriger
Flussspannung (1,8 V) handelt, wie es bei „normalen“ farbigen LEDs der
Fall ist, oder ob die Flussspannung im Bereich von 3 V bis 3, 5 V liegt
wie bei superhellen LEDs oder bei den LED-Farben Weiß, Blau oder
Supergrün. Im Zweifelsfall sollte man die technischen Daten der LEDs
heranziehen.
Es können natürlich mehrere solche Kombinationen aus LEDs und
Vorwiderstand wiederum parallel geschaltet werden, bis der maximale
Ausgangsstrom von 1,5 A erreicht ist. Bei einer Betriebsspannung von 24 V
können somit maximal 50 LEDs angeschlossen werden, was auch den
Anschluss von mehreren LED-Clustern oder Streifenmodulen möglich macht. Bedienung
Das
einzige Bedienelement der Schaltung ist die Taste TA 1. Durch kurzes
Drücken des Tasters wird die Last ein- bzw. durch nochmaliges Drücken
wieder ausgeschaltet (Toggle-Funktion).
Soll die Dimm-Funktion genutzt werden,
ist die Taste länger als 1 Sekunde zu drücken. Solange die Taste
gedrückt bleibt, wird die Helligkeit herauf- bzw. herabgedimmt. Dies
wird durch Blinken der LED signalisiert. Sind die Min./Max.-Werte
erreicht, geht das Blinken der LED in Dauerleuchten über. Möchte man die
Dimmrichtung ändern, lässt man die Taste kurz los und drückt sie dann
erneut. Die Dimmrichtung wird bei jedem „Loslassen“ der Taste geändert.
Mit den Jumpern J 1 und J 2 wird festgelegt, wie sich die Schaltung nach
dem Anlegen der Betriebsspannung verhalten soll. In Tabelle 2 sind ist
die Zuordnungen dargestellt.Fachbeitrag online und als PDF-Download herunterladen
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