Widerstände für LED bestimmen

Welche Widerstände verbaut man für die verschiedenen LED im Modell und warum? Das Ohmsche Gesetz hilft hier nur sehr beschränkt weiter - wichtiger ist die Optik als die Gesetzmäßigkeit. Eine Widerstandskaskade gibt die Möglichkeit verschiedene Widerstände auszuprobieren. Ich habe mir eine solche Kaskade inkl. Stromquelle selber gebaut.

Widerstände für LED bestimmen

Jedes Modell wird erst so richtig zur Augenweide, wenn man die entsprechende Beleuchtung einbaut. Ob es nun die orange / gelben Seitenbegrenzungsleuchten eines LKW oder Busses sind, oder das rhythmisch blinkende Blaulicht eines Einsatzfahrzeuges - die Beleuchtung gibt jedem Modell eine eigene Ebene von Realismus und Begeisterungsfähigkeit.

Die Beleuchtung von Modellen findet heutzutage nahezu immer per LED (Light Emitting Diode) statt. Für den Einsatz einer LED in einem Schaltkreis ist in aller Regel ein sog. Vorwiderstand notwendig. Dieser reduziert die elektrische Spannung bzw. die Stromstärke und verhindert, dass die LED mit zu hoher Spannung/Stromstärke versorgt wird, als sie bauartbedingt aushält.

Im Mikromodellbau zeigt sich zudem, dass die Leuchtkraft der verwendeten SMD LED an das Modell angepasst werden muss. Wer z.B. orangene SMD LED der Baugröße 0402 für sowohl Blinker als auch Seitenbegrenzungsleuchten verwendet, der wird schnell sehen, dass die Blinker heller sein müssen, als die Begrenzungsleuchten.

Probieren über studieren

Anfangs habe ich mit stolzer Brust die Widerstände mit meinem Wissen um das Ohmsche Gesetz berechnet. Mit dieser Herangehensweise baute ich die LED mit Widerständen in die ersten Modelle ein - das Ergebnis glich eher einer kleinen fahrenden Taschenlampe als einem stimmungsvoll beleuchteten Modell.

Freunde aus der Mikromodellbau-Community berieten mich daraufhin belustigt zur richtigen Herangehensweise: Eine Widerstandskaskade. Die Recherche im Internet belegte wieder mal: "Früher war alles besser!" Die bis vor einigen Jahren vertriebene Kaskase, mit der man durch Drehen den gewünschten Widerstandswert festlegen und mit zwei Klemmen dann mit dem Modell verbinden konnte, ist nicht mehr erhältlich. Da hatte ich wohl schlicht zu spät mit diesem Hobby angefangen...

Eigene Lösung

Also musste eine eigene Lösung her. Die Idee war alle relevanten SMD Widerstände auf eine Platine zu löten und über Steckverbindungen dann den entsprechenden Widerstand auszuwählen. Ich entschied mich die Platine mit den Widerständen direkt mit einer im Mikromodellbau üblichen Lithium Polymer mit einer Zelle (1S LiPo) als Stromquelle zu verbinden. Und weil in diesem Fall ausnahmsweise mal nicht der Platz limitiert war, schloss ich einen Lipo mit 10.000 mAh an. Die hält... und hält... und hält... :-)

Auf den Bildern ist zu sehen, wie insgesamt 19 Widerstände von 20 Ohm bis 20 kOhm nebeneinander auf eine Lochrasterplatine gelötet sind.

Daneben sind nochmal sieben 220 Ohm Widerstände aufgebracht, die ich oft als Widerstände für Test-Aufbauten mit einem Mikrocontroller (z.B. ATTiny85) verwende. Hier ist oft die Situation, dass der Mikrocontroller ein Lichtprogramme (z.B. 6 Blaulichter eines Feuerwehrautos) ablaufen lässt, welches zum Test eben auch direkt LED im Fahrzeug zum leuchten bringen soll. Die 220 Ohm Widerstände sind in diesem Fall also nicht zur Anpassung der Helligkeit gedacht, sondern nur um die testweise angesteuerten LED in Fahrzeug zu schützen.

Der Plus- und Minus-Pol der LiPo-Zelle sind außerdem auf eigene Stiftleisten gezogen. Das gibt mir die Möglichkeit die Stromquelle später auch direkt ohne gewählten Widerstand der Kaskade an Verbraucher - z.B. LED mit bereits verbautem Vorwiderstand - anzuschließen.

Die Platine und die Lithium Polymer Zelle habe ich einem von mir konstruierten und gedruckten Gehäuse untergebracht.  Aussparungen im Deckel lassen die Pins der Platine nach außen. Das Gehäuse steht dem Interessierten auf Thingiverse zum Download zur Verfügung.

Fazit

Ich hatte vorher auch eine selbst gebaute Lösung mit einem Potentiometer ausprobiert - also einem Dreh-Knopf mit dem sich ein Widerstand stufenlos bestimmen lies. Das Problem dabei war allerdings, dass die Abstufungen bei meiner Konstruktion viel zu ungenau einstellbar waren. Jedes mal, wenn ich einen Helligkeitswert für meine Anwendung gefunden hatte, musste ich den gefundenen Wert doch wieder auf einen Widerstand meines Repertoire abbilden - also den nächst möglichen Wert verwenden.

Die hier beschriebene Widerstandskaskade liegt eigentlich immer griffbereit auf meinem Bastelltisch und dient mir als schnelles Werkzeug für die Bestimmung der Helligkeit von LED, aber auch zum Test von fertigen Stromkreisen. 

Die Bandbreite der Widerstände passt gut auf meine Anwendungsfälle, aber sicher lassen sich auch noch mehr oder andere Widerstände in einer solche Kaskade frei nach Bedarf verbauen.

Bei der Box habe ich für mich gelernt, dass ich die nächste Konstruktion mit Scharnieren vorsehen werden. Meine aktuelle Version wird mit einem Gummiband geschlossen gehalten. Für den Fall des Transports der Box kann ich aber auch jetzt schon die Kabel im Inneren verstauen.