Für meine Modellbahn soll ein leistungsfähiges 12V Netzteil mit 5A max. Ausgangsstrom zunächst einmal völlig ausreichen. Um die 12V Versorgung und die daran geplanten Verbraucher wie Beleuchtung der Anlage, Licht für den Schattenbahnhof und einige Stromkreise für Gebäudebeleuchtungen komfortabel schalten zu können wurde ein ELV FS20 Funkschalter eingebaut:

Die kleine Platine etwa in der Mitte der Abbildung ist ein 8fach FS20 Funkschalter (FS20SM8), mit dem die drei Koppelrelais für Netzspannung und eine Reihe von 12V Kreisen geschaltet werden. Ein kleines 12V Steckernetzteil sichert den „Standby“ Betrieb.

Die Fernbedienung kann 10 (20) solcher Kanäle schalten - mehr als ausreichend.

Die neue Modellbahn steht zur Zeit in Wintergarten - und da bieten sich die Dachbalken geradezu für die Montage von LED Lichtleisten an. Gesagt, getan: über der gesamten Arbeitsfläche sind die als Meterware gekauften Stripes schnell passend abgelängt, aufgeklebt und in einer Verkabelung zusammen gefasst.

Jetzt mit der Fernbedienung mit „3“ das 12V Netzteil einschalten und auf einen weiteren Tastendruck hin ist die sehr helle LED Beleuchtung ein erstklassiges Arbeitslicht in den dunklen Wintermonaten:

Insgesamt wurden etwa 7m LED Streifen eingebaut. Knapp 30€, mehr hat das nicht gekostet nicht. Das Licht ist so hell, dass demnächst wohl ein 12V Dimmer eingebaut wird.

Unter des Anlage liegt ein zwar relativ gut zugänglicher Schattenbahnhof (die Abbildungen oben zeigen die vielen Zugriffsöffnungen), er erfordert aber auch eine gute Ausleuchtung - zumindest dann, wenn ein manueller Eingriff notwendig wird. Auch hier geben im Abstand von etwa 50 cm montierte, kurze LED Streifen ein optimales Arbeitslicht, das auf Tastendruck ein- und ausgeschaltet werden kann.

Die zur Anlagenbeleuchtung und im Schattenbahnhof eingebauten LED Streifen sind auch mein wichtigstes Material bei der Beleuchtung der Gebäude auf der Modellbahn: in 5cm Stücke aufgeteilt und je nach Einsatzort in einem grellen weiß (Neonlicht) oder warmweiß (Glühlampen) strahlenden Licht sind sie schnell montiert.

Die Bilder oben zeigen ein paar Beispiele für diese Art der Beleuchtung. Im alten Schuppen sind „Glühlampen“ am Werk, in der Fahrzeughalle leuchten viele Neonröhren. Einen tollen Effekt bringt in dieser Halle ein kleiner Baustein der Firma Tams: das typische Flackern der Neonröhren beim Einschalten der Beleuchtung ist beeindruckend.

Kleinere Gebäude habe ich mit einzelnen LED im Durchmesser von 3 oder 5 mm beleuchtet. Für den Betrieb an 12V  benötigen diese einen Vorwiderstand. Den montiere ich immer direkt an der LED.

Bis hierher war die LED Technik für jemanden, der mit dem Lötkolben umgehen kann, keine besondere Herausforderung: einfach zu monierten (die LED oder auch die Streifen werden geklebt) und per angelötetem Kabel an 12V anschließen - fertig.

Nun gibt es aber auch diese winzigen LED, die in großer Zahl auf den Streifen aufgelötet sind einzeln. Diese winzigen LED (der Fachmann sagt: das ist die Bauform SMD „oberflächenmontiert“) bieten alle Voraussetzungen dafür, auch die auf der Modellbahn laufenden Fahrzeuge zu beleuchten. An Farben herrscht kein Mangel: neben dem weißen Licht sind die LED in rot, grün, gelb und in anderen Farben erhältlich. Es gibt sogar kleine LED, die verschiedene Farben (wie weiß/rot) abstrahlen können.

Also warum nicht die Modelle auch damit beleuchten? Wenn die Dinger nur nicht so winzig wären...

Mein erster Versuch ist ein Roco Hechtwagen. Der soll eine abteilweise Innenbeleuchtung erhalten - es soll also auch einmal ein Abteil dunkel bleiben. Damit kommen die LED Streifen nicht in Frage. Die würden immer eine gleichmäßige Ausleuchtung ergeben.

Problem 1: die Stromaufnahme. Ich benötige Radschleifer, die - möglichst ohne den Rollwiderstand nennenswert zu erhöhen - die Fahrspannung (ich fahre im Analogbetrieb) in den Anhänger bringen. Geeignete Achsschleifer, die in die Drehgestelle montiert werden können finde ich bei ebay u.a. beim Anbieter ledandmore (www.ledandmore.net):

Die Bilder oben zeigen diesen Achsschleifer, der für die Stromabnahme bei den einseitig isolierten Roco Achsen ideal ist. Im Drehgestell befestigt wird dieses Blech ganz einfach mit einem Lötkolben: vorsichtig „einbruzzeln“, hält dann sicher. Also: nicht schrauben, nicht kleben. Wichtig ist, dass die Kontaktfeder nur ganz leicht an der Achse aufliegen. Nicht nachbiegen - und wenn doch notwendig, nur ganz ganz wenig. Das Kabel zur Innenbeleuchtung wird am Blech angelötet und in den Wagenkasten geführt.

Problem 2: die Spannungsversorgung für die SMD LED. Die warmweißen LED dürfen nur mit etwa 3V Betriebsspannung (Gleichspannung) mit festgelegter Polung betrieben werden. Die im Spannung im Analogbetrieb schwankt aber zwischen 0 und etwa 14 Volt, als Gleichspannung mit wechselnder Polarität.

Benötigt werden also: ein Gleichrichter (damit liegt immer die richtige Polung an den LED), ein Spannungsregler mit max. 3.3V Ausgangsspannung (die LED leuchten dann ab einer Fahrspannung in etwa dieser Höhe bis 14V gleich hell) und ein Kondensator, der das Flackern der Beleuchtung bei kurzen Unterbrechungen der Stromversorgung verhindert.

Der ebay Anbieter ledandmore bietet Teilesätze an, die (wahlweise für Digital oder Analogbetrieb) alle o.a. Komponenten enthalten - zu jeweils 5 Baugruppen abgepackt. Mit so einem Teilesatz habe ich meinen ersten Versuch gewagt. Gleichrichter und Spannungsregler sind als SMD Version beigepackt - also eine Herausforderung beim Löten.

Die Schaltung besteht aus dem Gleichrichter und einem nachgeschalteten Kondensator, der als „Flackerschutz“ dient. Der Spannungsregler begrenzt die Spannung auf 3,3 Volt, die nachgeschaltete Diode 1N4002 reduziert die an zu den LED um 0,7 auf dann nur noch 2,6 Volt. Damit leuchten die warmweißen LED optimal hell, bei geringem Stromverbrauch (etwa 5 mA je LED).

Ich habe mich dazu entschlossen, den doch recht großen Kondensator stehend im Abortabteil zu verstecken. Alle anderen Bauteile können dann an diesem Kondensator angelötet werden. Eine kleine Serienfertigung bietet sich an - bei ruhigen Händen und dem richtigen Werkzeug (feiner Lötkolben, Lötzinn mit 0,5mm Durchmesser) kein Problem. Es muss keine „Lötnadel“ sein, eine guter Lötkolben mit feiner Spitze reicht völlig aus.

So montiert muss nur noch etwas gefräst werden, dann passt der Elko mit der darauf montierten kleinen Schaltung einwandfrei in den Waggon. Die Zuleitungen von den Radschleifern werden angelötet. Der erste Test kann erfolgen.

Ebenfalls im Teilesatz fünffach enthalten ist eine schmale, flexible Platine (siehe oben) auf die die beiliegenden SMD LED jetzt entsprechend der gewünschten Anordnung gelötet werden sollen.

Meine Vorgehensweise: den Streifen auf den Waggon auflegen und mit einem Faserstift die gewünschten LED Positionen markieren. Dann (zum Test) die Kabel (+) und (-) an den Streifen anlöten und mit dem Baustein im Waggon verbinden. Der Waggon steht dabei auf einem „Testgleis“, das mit 12V Spannung versorgt wird, so wie auf dem Bild oben zu sehen. Damit ist ein Test der gesamten Installation möglich. Insbesondere kann sofort geprüft werden ob die Montage einer SMD LED erfolgreich war - oder nicht.

Das Auflöten der LED auf den Streifen ist eine kleine Geduldsprobe. Die LED sind gepolt, d.h. es ist wichtig (-) der LED auch mit (-) des Streifens zu verlöten. Die SMD LED haben dazu auf der Rückseite eine Markierung: entweder ein Dreieck (hier zeige die Spitze zu Minus) oder ein „T“ (hier ist der Fuß des T = Minus).

An der Markierung verzinne ich zunächst vorsichtig die beiden Leiterbahnen und fixiere dann die LED richtig herum mit einer sehr spitzen Pinzette so, dass ich eine Seite im Lot etwas fixieren kann. Wichtig ist, dass die SMD LED mittig auf dem Streifen liegt und nicht verkantet ist. Danach wird die noch freie Seite verlötet, zum Schluss die erste Lötstelle nachgelötet. Dann Test - und weiter geht es mit der nächsten LED. Mit etwas Routine ein doch schnell zu erledigender Arbeitsschritt und es ist gut, zwischendurch immer mal wieder den Erfolg sehen zu können...

So montiert muss nur noch etwas gefräst werden, dann passt der Elko mit der darauf montierten kleinen Schaltung einwandfrei in den Waggon. Die Zuleitungen von den Radschleifern werden angelötet. Der erste Test kann erfolgen.

Zum Abschluss wird der LED Streifen mit ein paar Tropfen Sekundenkleber im Waggon fixiert und die Anschlusskabel zum Baustein für die Stromversorgung so gekürzt, dass alles im Waggon untergebracht werden kann. So beleuchtet wirken natürlich leere Abteile nicht gut - also spätestens jetzt kommen die Fahrgäste in den Waggon. Auf den Bildern oben sind schon ein paar davon zu sehen.

Das Dach kann nun wieder aufgesetzt werden. Die Probefahrt kann beginnen.

Mit ein wenig Übung dauert so ein Umbau etwa eine Stunde und ist insgesamt (bei ruhiger Hand und dem richtigen Werkzeug) nicht so schwierig. Ich löte die SMD Bausteine allerdings immer unter einer Lupenleuchte - sicher ist sicher.

Die winzigen SMD LED, die es wie schon dargestellt u.a. in weiß, rot und gelb gibt, bieten auch die Voraussetzung für die Beleuchtung von Automodellen - bis hin zum Blaulicht mit entsprechend eingefärbten und jetzt sogar selbst blinkenden LED.

Auch das stand jetzt an - das dafür notwendige Werkzeug hatte ich mir ja bereits bei Waggon Umbau zugelegt. Aber jetzt wurde es doch noch schwieriger...

Das Opfer für meinen ersten Versuch war schnell gefunden: ein Mercedes Bus von Brekina, der sich unkompliziert zerlegen ließ:

Da ich mir auch vorgenommen hatte, eine Innenraumbeleuchtung einzubauen kam erst einmal „Leben“ in den Bus: Fahrer und Fahrgäste nehmen Platz.

Die Frontscheinwerfer habe ich dann mit einer Kleinbohrmaschine ausgefräst und SMD LED „warmweiß“ von hinten in die so entstandenen Öffnung geklebt. Die Abschlusskabel (wenn man diese so nennen möchte“ sind bei mir kein Kupferlackdraht, sondern ein Draht wie er in der industriellen Fädeltechnik (z.B. bei Conrad erhältlich) verwendet wird. Die Isolation ist hervorragend und die Isolierung kann einfach und schnell mit einem Lötkolben entfernt werden. Der Draht ist nur leider nicht ganz so preiswert...

Beide SMD LED sind in Reihe geschaltet, so führen insgesamt nur zwei Drähte zur Front des Modells.

Die roten LED der Rücklichter habe ich einfach auf das Gehäuse aufgeklebt, nachdem dem Original Rücklichter entfernt waren. Auch hier eine Reihenschaltung der beiden LED.

Abschließend dann noch eine einzelne warmweiße LED unters Dach geklebt, als „Leseleuchte“ im Fahrgastraum. Die zwei Drähte zu dieser LED werden an einem Fensterholm nach unten geführt.

Der Anschluss der insgesamt fünf LED war damit soweit abgeschlossen, dass das Busgehäuse geschlossen werden kann. Die (-) Anschlüsse aller LED werden auf der Unterseite des Modells zusammen geführt, die drei (+) Anschlüsse werden auf dünne Anschlussdrähte unterschiedlicher Farbe (0,14mm) geführt.

Der erste Funktionstest erfolgt mit einer selbst gebauten Konstantstromquelle, die die maximal mit 20 mA zu betreibenden LED wahlweise mit 20, 10 oder 5 mA betreibt:

Die Schaltung basiert auf dem Baustein LM317, der in unterschiedlichen Gehäuseausführungen (auch in SMD) erhältlich ist. Mit einem Widerstand R1 von 68, 120 oder 240 Ohm lässt sich dieser Baustein als Konstantstromquelle für Testzwecke betreiben. Dabei bitte beachten, dass nur 2 bis 3 LED für diese Betriebsart in Reihe geschaltet sein dürfen, da mehr als 3 Volt an einer warmweißen LED abfallen und die max. 12V dieser Schaltung damit schnell erreicht sind.

Für das Automodell habe ich mir auf der Basis der Test vorgenommen, die drei Beleuchtungen (Front, Rück, Decke) jeweils mit einer eigenen, regelbaren Konstantstromquelle anzusteuern. Die jeweils nur drei Bauteile dieser Schaltung (siehe oben) kosten nur ein paar Cent und sind auf kleinstem Raum aufzubauen:

Bei allen Arbeiten mit den LED und dem Betrieb dieser Bausteine an einer 12V Versorgung hat sich ein kleines Gerät bewährt, dass auf Basis der 12 VDC eines Computernetzteils (max. 5A Ausgangsstrom) zwei schaltbare 12V Ausgänge (Kleinbohrmaschine und 12V Lötnadel), die oben bereits beschriebene Konstantstromquelle und  -ebenfalls auf Basis des LM317 - ein regelbares Netzteil mit einer Ausgangsspannung von etwa 2 bis 10V enthält.

Die drei Konstantstromquellen mit ihren kleinen Trimmpotis sind im Bild oben zu sehen. Es ist beeindruckend, wie gut die Intensität der LED damit angepasst werden kann. Mit 20mA betrieben sind die LED definitiv viel zu hell - das ist wie Fernlicht und Bremslicht im Dauerbetrieb. Die Innenleuchte hingegen kann ruhig etwas heller sein.

Einzige Besonderheit in dieser LM317 Schaltung sind die beiden Dioden D1/D2, die einen Schutz bei Kurzschlüssen im Ein- oder Ausgang dieser Regelschaltung darstellen.

Alle Bauteile sind in einem kleinen Kunststoffgehäuse montiert, wobei beide LM317 einen Kühlkörper erhalten haben (was für die Konstantstromquelle nicht notwendig ist). Der Blick in das Gehäuse (s.u.) zeigt links die Buchse zur Einspeisung der 12VDC und die beiden LM317.

Die oben beschriebene Waggonbeleuchtung mit Radschleifern und einzelnen LED funktioniert zwar prächtig, bietet aber doch in mindestens zwei Details Optimierungspotenzial:

1. -die Radschleifer erhöhen, trotz sorgfältiger Justage, den Rollwiderstand der Waggons merkbar. Damit kommt es auf den Steigungen schnell zu Problemen. Die Zuglänge muss in einigen Fällen sogar aus diesem Grund reduziert werden.
   
   

2. -Die Montage der SMD-Bauteile auf der schmalen Leiterbahn ist schon fummelig. Dazu kommt der Aufwand für die Regelschaltung.
   

Was also tun? Zum Thema Radschleifer bin ich bei einer Internetrecherche auf einen nahezu als genial zu betrachtenden Ansatz gekommen: auf die Waggonachsen aufgeschobene Aderendhülsen ermöglichen eine sichere Stromabnahme - ohne das der Rollwiderstand merklich erhöht wird!

Im Bild links sind die von mir verwendeten Aderendhülsen (Inndurchmesser 2mm) zu sehen. Nachdem das Anschlusskabel dort angelötet ist, wird das isolierte Rad von der Achse abgezogen, die Hülse aufgeschoben und das Rad wieder auf die Achse gesetzt. An diesem Punkt sollte immer die Einhaltung der Spurweite kontrolliert werden. Ich mache diese mit eine Lehre von Fohrmann (Bild rechts unten).

Das Bild rechts oben zeigt ein so umgebautes Drehgestell. Die Kabel werden an geeigneter Stelle in den Waggon geführt. Noch ein Tropfen (Schienenreinigungs-) Öl auf die Achsen - und es läuft „wie geschmiert“.

Auch die LED-Beleuchtung wird vereinfacht: zum Einsatz kommten jetzt aus „Meterware“ geschnittene Streifen, die für den Betrieb an
12 VDC vorgesehen sind. Um das Dach noch einfach abnehmen zu können klebe ich diese Streifen mit Sekundenkleber in das Waggongehäuse ein.

Eine einfache Schaltung aus SMD-Gleichrichter (80V, 0.8A), zwei Widerständen und einem 220uF-Elko erzeugt aus der von den Radschleifern kommenden (Digital-) Spannung eine flackerfreie DC-Spannungsversorgung für die LED-Streifen. Der 100 Ohm-Widerstand begrenzt den Ladestrom des Kondensators, mit dem zweiten Widerstand wird die Helligkeit reguliert.

Aktuell rüste ich auf diese Weise drei Roco Umbauwagen um. Einer der Wagen erhält eine Zugschlussbeleuchtung (2mm LED) und einen ESU Fx Decoder, der die Beleuchtung in allen drei Waggons und das Schlußlicht schalten soll.

Dazu später mehr.