LED Dimmer „Eldorado“         

von Günther Zöppel                
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Vor einiger Zeit erstand ich im Baumarkt meines Vertrauens eine LED-Kette mit 100 LEDs,  eine dazugehörige ca. 60 x 40x 15mm weiße Plastikschachtel beherbergte die Elektronik, mit 230 V am normalen Stromnetz betreibbar. Mittels Taster ließen sich nacheinander 8 verschiedene Programme abrufen, stilvoll namentlich in Englisch auf dem Plasikkistchen vermerkt,  die die 100 LEDs alle mehr oder weniger hektisch in diversen Funkel-, Lauflicht- oder gesteuerten Helligkeitseffekten flimmern ließen, was den Widerspruch meiner besseren Hälfte auf den Plan rief. Einzig die schöne warme, ins Gelbliche gehende Farbe der LEDs gefiel ihr, aber sie wären viel zu hell. Ob ich da als Elektroniker was machen könnte?



Vom Ehrgeiz gepackt, habe ich als erstes mal die Schaltung des Teiles anhand der Leiterplatte aufgenommen. Oho, keinerlei Schutzschaltung oder Sicherung bei Netzbetrieb, dazu noch solch dünne, nicht gerade Vertrauen erweckende Silikonschlauchkabel an 230 V? Ansonsten war nichts Spektakuläres in der Schaltung, die Stromversorgung ist wie oft bei fernöstlichen Produkten so sparsam wie möglich ausgelegt, so dass am µC etwa 5 V anlagen. Die Spannungsdifferenz zur gleichgerichteten Netzspannung vernichtet der 156k-Widerstand, wegen des geringen Betriebsstromes des µC reichte hier offenbar ein 0,1W-Exemplar.



Der µC selbst liegt als Nacktchip epoxydharzvergossen auf einer Minileiterplatte (Typenbezeichnung FW803-4) mit 10 Anschlüssen, welche in einen Schlitz der übrigen Platine eingepasst und verlötet ist. Er wird über einen 2M-Widerstand mit 50 Hz versorgt und gibt je nach Programm Impulse bzw. statische Signale an zwei Vierschichtdioden PCR406 ab, die dann die zwei ineinander reihenfolgemäßig verschachtelten Ketten der angeschlossenen je 50 LEDs unabhängig voneinander steuern, sodass u.a. auch lauflichtähnliche und in der Helligkeit gesteuerte Effekte möglich sind.



Eigentlich wollte ich die ganze Geschichte narrensicher umbauen, aber dabei ist mir als gestandenem Elektroniker (Asche auf mein greises Haupt !!!) ein unverzeihliches Missgeschick passiert – ich wollte nämlich mal oszillografieren, was an den Ausgängen des µControllers so passiert und habe vergessen, dass ich da galvanisch am 230V-Netz hänge und hatte den Oszi nicht mittels Trenntrafo erdfrei gemacht. Experten ahnen sicher schon, was folgte – die ganze Geschichte verabschiedete sich mit gewaltigen Blitz und Donner in den Halbleiterhimmel. Auf der Leiterplatte ist links unten noch sehr schön eine gesprengte Vierschichtdiode PCR406 erkennbar. Der µC hatte an seinen Stromversorgungsanschlüssen nun vollen Kurzschluss und eine Graetzdiode war durchlässig wie ein Stück Draht. Zum Glück waren die LED-Ketten heil geblieben, also blieb mir weiter nichts übrig, als eine eigene Steuerung zu entwickeln, die betriebssicher ist und auf den ganzen Funkel-Schnickschnack verzichtet. Einzig das zu helle LED-Licht sollte auf Wunsch dimmbar sein. Rausgekommen ist letztendlich folgende Schaltung: 



Da für die Dimmung das PWM-Prinzip verwendet werden sollte, aber der Aufwand für einen Mikrorechner und die ganze Programmiererei zu hoch erschien, weil ja nichts mehr mit Effekten flimmern und es auf Wunsch der Frau auch zeitnah fertig sein sollte,  habe ich das ganze mit einem im Tastverhältnis einstellbaren astabilen Multivibrator gelöst, der mit zwei Transistoren auskommt. Damit kann man die Helligkeit kontinuierlich von Null bis Maximum regeln. Die etwas unsymmetrische Wahl der Bauelemente an beiden Transistoren ist bewusst so getroffen worden, damit wird die Änderung des Tastverhältnisses über den Drehwinkel des Potis und damit die resultierende Helligkeit in etwa dem Empfinden der kontinuierlichen Änderung  angepasst. Dass sich dabei auch die Frequenz des Multivibrators etwas ändert, ist hier ohne Belang, da diese so hoch gewählt wurde (im kHz-Bereich), dass optisch bei keiner Stellung des Potis ein Flackern der LEDs erkennbar ist. In den Endstellungen des Potis wird Dauer-High bzw. Dauer-Low erzeugt. Dazu muss bei einem eventuellen Nachbau der Wert von R103 angepasst werden, je nach Stromverstärkung von T2 bzw.T3. Als Steuerelement wurde ein FET P4NB80 (etwa = BUZ80) verwendet, der für die aus dem Netz gleichgerichtete LED-Ketten-Steuerspannung spannungsfest genug ist. An seinem Gate werden die vom Multivibrator erzeugten Rechteckimpulse über einen Spannungsteiler als Ugs eingespeist. Dieser Teiler passt die Höhe der für das problemlose Durchschalten des FET nötigen Steuerspannung an, damit die Bedingungen für den FET im Rahmen des Datenblatts bleiben. Dieser FET verträgt zwar eine Ugs von +/-30 V, aber bei geringerer Ugs dauert das Umladen der Gatekapazität nicht so lange und die Umschaltverluste bleiben innerhalb der Spezifikationen, also sehr klein, so dass der FET ohne Kühlkörper auskommt.






Beide Ketten von je 50 LEDs wurden  parallel an die gleiche Stelle angeschlossen, da alle LEDs gleichzeitig leuchten sollen. Ansonsten erklärt sich die Schaltung von selbst, sie wurde in ein sicheres Gehäuse eingebaut und VDE-gerecht an das Netz fest angeschlossen. Alle Bauteile waren in meiner Bastelkiste vorhanden – so kostete das Projekt nur Zeit und kein Geld…



Ich spendierte der LED-Kette einen selbstgebauten Rahmen aus gehobelten und gebeizten Dachlatten mit 100 Bohrungen zum Durchstecken der LEDs  – dort fand sich auf Wunsch auch noch Platz für die normale Deckenleuchte und einige dekorative Elemente wie Fischernetze und von der Enkelin gebastelte Plastikreliefs und hängt jetzt friedlich an Zierketten an der Decke der Terrassenüberdachung.

Für einen eventuellen Nachbau setze ich Kenntnisse der VDE-Vorschriften und der Leistungselektronik voraus, man arbeitet ja hier am nicht ganz ungefährlichen 230V-Netz.

Taufe :

Da meiner werten Gattin das Ding jetzt gefällt, hat sie zur Einweihung eine Flasche Taufwasser ausgegeben, und in der Prozedur wurde das Teil bei romantisch gedimmter Terrassenbeleuchtung auf den Namen „ELDORADO“ getauft (Elektronischer LED Dimmer Ohne Rechner Aufgebaut Durch Oldtimebauteile). Für mich als Elektroniker ist nun trotz aller aufgetretenen Missgeschicke der WAF (Womens Acceptance Faktor)  um einige Punkte auf der nach oben offenen Skala gestiegen ;-)

Günther Zöppel
Pockau, September 2015


Dezente Beleuchtung innen und außen  von B. Kainka

Meine Frau liebt die Dekoration mit LED-Leuchten in Regalen, am Blumenfenster und im Garten, oft in Form von Solarlampen. Gelegentlich sind uns die LEDs zu grell und zu punktuell. Sie blenden dann und stören beim Blick in die Sterne. Manchmal hilft eine Reduzierung des LED-Stroms (siehe Labortagebuch, LED-Lampe gedimmt). Ein Kompromiss liegt sonst oft in größeren Schirmen, die von innen dezent angeleuchtet werden. Oder Pflanzen im Garten werden so von unten angestrahlt, dass man die eigentliche LED nicht sieht. Aber auch in Innenräumen setzen sich immer mehr indirekte Lichtquellen durch. In Stuckleisten integrierte LED-Bänder sorgen sowohl für eine indirekte Beleuchtung und bieten zusätzlich noch Platz, um die notwendigen Kabel unauffällig zu verstecken.


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