Eine neue Beleuchtung für unser altes Wohnmobil

Meine Frau und ich haben uns letztes Jahr ein altes Wohnmobil gekauft. Und wie das mit alten Fahrzeugen eben so ist, kann man die Innenbeleuchtung nicht wirklich als modern bezeichnen. Unser neues Spielzeug ist jetzt 29 Jahre alt und das gilt auch für die darin verbaute Technologie.

Abbildung 1: Unser „neues“ altes Wohnmobil. (Bildquelle: Michael Marwell)

Die alten Lampen sorgen für eine angenehme, gedämpfte Beleuchtung, die für ein romantisches Abendessen sehr angenehm ist, zum Lesen oder für Brettspiele aber fast schon nicht mehr ausreicht. Bei voller Beleuchtung erfordert es außerdem sehr viel Strom, um den Innenraum des Wohnmobils entsprechend auszuleuchten.

Wenn wir uns mit dem Wohnmobil auf einem Campingplatz befinden und eine Stromleitung vorhanden ist, stellt die Stromversorgung kein großes Problem dar. Für dieses Jahr haben wir jedoch eine Reise nach Rumänien geplant, auf der wir mit dem Wohnmobil eine oder mehrere Nächte in der freien Natur übernachten werden. In diesem Fall müssen die Lampen von der Batterie mit Strom versorgt werden. Aus diesem Grund möchte ich eine Beleuchtung einbauen, die optimale Lichtverhältnisse schafft und dabei möglichst wenig Strom verbraucht. Als Lösung stelle ich mir eine Beleuchtung mit LEDs vor.

Die einfachste Lösung für mein Vorhaben wäre die Montage einer 12V-LED-Leiste.

Allerdings ist es nicht ganz so einfach, wenn die LEDs über längere Zeit eine zuverlässige Beleuchtung gewährleisten sollen. LEDs erwärmen sich im Betrieb in der Regel relativ stark. Sie sollten daher nicht direkt auf Holz geklebt werden, sondern auf ein Metallprofil, um für ausreichende Kühlung zu sorgen.

Bisher hatte ich mit LED-Leisten nicht viel Glück, da sich der Kleber durch die Erwärmung löste und die LED-Leisten vom Untergrund abstanden.

Aus diesem Grund bevorzuge ich LED-Module auf einem festen Träger wie beispielsweise einer Leiterplatte. Digi-Key hat verschiedene LED-Module auf Lager (LED-Beleuchtung - COB, Generatoren, Module).

Unter Berücksichtigung von Farbtemperatur, Spannung, Leistung und weiteren Parametern habe ich mich für das LED-Modul SI-B8T06128CWW von Samsung Semiconductor, Inc. entschieden. Mit einer Farbtemperatur von 4000 K ist sein Licht für mich nicht zu kalt und für meine Frau nicht zu warm.

Obwohl für die Bordspannung 12 V angegeben sind, ist die tatsächliche Spannung üblicherweise höher als 12 V. Die Ladegeräte und die Lichtmaschine liefern bis zu 14,7 V, je nachdem, welche Batterietechnologie verwendet wird und wie die Ladekurve eingestellt ist. Wenn ich das Modul über einen Lichtschalter direkt mit der Stromversorgung des Fahrzeugs verbinde, besteht die Gefahr, dass das LED-Modul aufgrund einer zu hohen Spannung nicht mehr zuverlässig funktioniert, zu heiß wird und schließlich ganz ausfällt.

Ich benötige daher einen geeigneten LED-Treiber. Da ich ein Freund dimmbarer Lichtquellen bin, sollte auch der LED-Treiber dimmbar sein.

Obwohl ich einige Dinge über das Dimmen von LEDs weiß, gibt es bestimmt sehr viel mehr zu berücksichtigen, als ich mir vorstellen kann. Der technische Artikel Wie man eine LED ohne Verlust von Lichtqualität dimmt ist genau die richtige Quelle, um mehr hierüber zu erfahren.

Nichtsdestotrotz habe ich entschieden, den Schaltkreis nicht selbst zu entwerfen, sondern auf eine vorgefertigte Lösung zurückzugreifen.

Digi-Key hat verschiedene LED-Treiber im Angebot. Sowohl für die Platinenmontage als auch externe Modelle.

Ich habe mich für den RBD-12-0.50/W von Recom Power entschieden, wobei ich meine Entscheidung von den für mich wichtigen Kriterien Dimmbarkeit, geeignete Strombegrenzung, Eingangsspannungsbereich und Einsparung einer Leiterplatte abhängig gemacht habe. Diese Version verfügt über Kabel, die ich mit dem LED-Modul und den vorhandenen Kabeln verbinden kann.

Dieser LED-Treiber ermöglicht die Einstellung der Helligkeit entweder über ein einfaches Potenziometer oder alternativ über eine PWM-Steuerung. Des Weiteren schränkt der Abwärts-/Aufwärtstreiber die Spannung meiner Batterie nicht ein.

Ich habe die Komponenten rasch mit einem Labornetzteil verbunden und verschiedene Tests durchgeführt.

Der erste Test, bei dem das LED-Modul direkt mit der Stromversorgung verbunden war, zeigte, dass bei einer Erhöhung der Spannung von 10 V auf 15,5 V der Strom und somit auch die Helligkeit der LED erheblich zunehmen. Da die Module nicht für 15,5 V ausgelegt sind, habe ich diesen Test nur kurz durchgeführt, um meine Annahme zu bestätigen. Ich rate dringend davon ab, diesen Test durchzuführen, da das LED-Modul bereits nach kurzer Zeit relativ warm wurde.

In einem zweiten Test habe ich den LED-Treiber mit dem LED-Modul verbunden, die nicht verwendeten Kabelenden des LED-Treibers isoliert und die Spannung am Netzteil erneut von 10 V auf 15,5 V erhöht. Das Ergebnis entsprach exakt meinen Erwartungen. Meiner subjektiven Ansicht nach blieb die Helligkeit der LEDs über den gesamten Eingangsspannungsbereich hinweg konstant.

Abbildung 2: Schneller Testaufbau. (Bildquelle: Digi-Key Electronics)

Die am LED-Modul gemessene Spannung lag trotz der unterschiedlichen Eingangsspannungen konstant bei 12 V. Den Ausgangsstrom des LED-Treibers habe ich nicht gemessen. Der Eingangsstrom hat sich jedoch von etwa 600 mA bei 10 V auf etwa 400 mA bei 15 V im erwarteten Bereich verringert.

Beim dritten Test habe ich ein Potenziometer zwischen den Referenzspannungsausgang des LED-Treibers und die Masse geschaltet und den Abgriff mit der Leitung des LED-Treibers zum analogen Dimmen verbunden. Auf diese Weise konnte ich sofort die Helligkeit der Lampen regeln.

Die Helligkeitsregelung funktionierte jedoch nur in einem bestimmten Teil des Drehbereichs des Potenziometers. Für ungefähr die Hälfte des Drehbereichs leuchtete die LED mit voller Helligkeit.

Der Grund hierfür lässt sich schnell aus dem Datenblatt herauslesen. Bereits bei 1,5 V am Analogeingang wird der Ausgangsstrom auf 100 % geregelt. Da der Referenzspannungsausgang eine Spannung von 5 V bereitstellt, regelt das Potenziometer die Spannung von 0 V bis 5 V. Um dieses kleine Problem zu lösen, habe ich einen Widerstand zwischen Potenziometer und Referenzspannungsausgang geschaltet und schon konnte ich das Potenziometer über den gesamten Bereich zur Helligkeitsregelung verwenden. Um eine Überlastung des Referenzspannungsausgangs zu vermeiden, habe ich einen Widerstand mit 27 kOhm sowie ein Potenziometer mit 10 kOhm verwendet.

Analoges Dimmen reicht für meine Ansprüche völlig aus. Daher habe ich den PWM-Eingang im Moment nicht verwendet. Eventuell werde ich mein motorisiertes Zuhause später noch etwas „intelligenter“ machen und die Lampen dann über einen PWM-Schaltkreis dimmen. Wenigstens wäre das jetzt problemlos möglich, ohne alles komplett neu designen zu müssen.

Über den Autor

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Michael Marwell ist bei Digi-Key als Manager im Bereich „Digital Technical Marketing“ für die EMEA-Regionen tätig. Er begann seine Karriere nach Abschluss seines Studiums zum Dipl.-Ing. (FH) als Hardwareentwickler für Zutrittskontrollsysteme, gefolgt von verschiedenen Rollen als Anwendungsingenieur für Zulieferer und Distributoren. In seiner Freizeit beschäftigt er sich mit Fotografie und dem Experimentieren mit elektronischen Geräten.

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