Online-Workshop 30: Erfahrungen bei der Beleuchtung von Anlagen Neu
Artikel-Nr.: WORKSHOP30
Die Beleuchtung von Modellbahnanlagen ist eines der anspruchsvollsten Themen rund ums Hobby. Moderne LED-Technik erlaubt inzwischen jedoch die flexible Ausleuchtung von Anlagen für eine realistische, farbechte Wahrnehmung für Auge und Objektiv. Bei unserem jüngsten Anlagenprojekt habe ich mich erstmals näher mit dem Thema befaßt und möchte Ihnen meine Erfahrungen nicht vorenthalten.
| Die Sonne - das Vorbild Bei der Auswahl von Beleuchtungselementen macht es Sinn, sich an den Frequenzspektren des Sonnenlichts zu orientieren, insbesondere, wenn verschiedene Tageszeiten beleuchtet werden sollen. Gerade die Dämmerungsphasen sind recht interessant, da hier die Modelle künstlicher Beleuchtung (Lampen und Laternen, Gebäudebeleuchtung) noch nicht abgeschaltet sind, während der Betrieb der Anlage sicherer stattfinden kann als bei völliger Dunkelheit. Sieht man sich die Spektren des auf die Erdoberfläche wirkenden Lichts näher an, läßt sich ein vereinfachtes Beleuchtungssystem entwerfen.
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| LED Strahler Recht praktikabel und mit übersichtlichem Aufwand realisierbar hat sich eine Kombination aus LED-Elementen für Direktlichtanteile und schönen Schattenwurf sowie LED-Bändern über dem Anlagenrand für Diffuslichtanteile erwiesen. Die LED-Strahler für direktes Licht mit Schattenwurf wurden selbstgebaut aus Aluminiumwinkeln 50 x 20 x 2 mm als 100 mm lange Kühlkörper und selbstklebendem Wärmeleit-Doppelklebeband, schwenkbar an einem Aluminiumrohrsystem über der Anlage befestigt. Die Wärmeableitung ist zwingend erforderlich. Diese Strahler sind im wesentlichen für den Gelbanteil des Lichts zuständig, der die direkte Sonneneinstrahlung simulieren soll. Nebenstehendes Spektrum ist typisch für warmweiße Einzelelemente wie der von mir verwendete Baustein SmartArray Q1 in warmweiß mit 2700 Kelvin Farbtemperatur, lieferbar von LUMITRONIX in Hechingen. Insgesamt wurden auf einer Anlage von ca. 20 m² Raumgröße 22 dieser Strahler mit einer Stromaufnahme von jeweils ca. 5 Watt verbaut. Die LED Technik erlaubt hier die ausreichend kräftige "Besonnung" mit gerade mal etwas über 100 Watt, der gesamte Lichtstrom liegt bei 11440 Lumen.
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| LED-Bänder Für die Tageszeit-typische Ergänzung blauen Lichts wurden selbstklebende LED-Bänder auf Dreikantleisten über dem vorderen Anlagenrand geklebt, die umhüllt mit einfachem Klebeband für eine bessere Haftung der Bänder als auf Holz getunt wurden und aufgrund der Vielzahl der Lichtquellen für eine diffuse Einstrahlung im 45° Winkel sorgen. Nebenstehendes Spektrum der verwendeten ebenfalls dimmbaren spanischen GreenIce 24V LED-Streifen mit sog. natürlicher Lichtfarbe und 60 LEDs pro Meter zeigt eine deutliche Blaufärbung des Lichts. Verbaut wurden 15 Meter der Streifen mit einem gesamten Lichtstrom von 11340 Lumen bei einer Leitungsaufnahme von insgesamt 180 W.
Beide Systeme sind über zwei voneinander getrennte, dimmbare 24V Netzteile von Meanwell mit 240 Watt Leistung versorgt, die über motorisierte Potentiometer (5V) von alps gesteuert werden, welche wiederum über Uhlenbrock Relaisdecoder über die Zentraleinheit bzw. meinen PC verfahren werden können. Eine vorgeschaltete pulsweitenmodulierende Drehzahlsteuerung erlaubt die Reduzierung der Drehgeschwindigkeit für langsame Änderungen der Helligkeitsansteuerung der Netzteile. Da sich die beiden LED-Systeme nicht ganz herunterregeln lassen, wurden zusätzlich noch zwei 24V Kfz-Leistungsrelais eingebaut, um die Licht-Kanäle über die Zentrale bzw. den PC und Uhlenbrock Relaisdecoder ganz abschalten zu können. |
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| Morgens vor kurz Sonnenaufgang und abends kurz nach Sonnenuntergang Bevor die Sonne über den Horizont kommt, überwiegen Blautöne, ebenso wie Abends, wo diese Phase als "Blaue Stunde" bekannt ist. Das Lichtspektrum wird beeinflußt von der Filterung bestimmter Lichtfarben durch Ozon in der Atmosphäre, wie hier dargesteltl: kurzwellige Blautöne unterliegen keiner nennenswerten Filterung, während die kräftigen sonnentypischen Gelbtöne stark ausgefiltert werden. |
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| Blaue Stunde Das Resultat ist die klassische Blaufärbung des auf die Oberfläche wirkenden Lichts mit einem etwas geringerem Anteil rötlichen Lichts, gelbes Licht wird stark ausgefiltert.
Mit unseren beiden LED-Systemen kann diese Beleuchtung gut simuliert werden: LED Strahler werden auf geringste Helligkeit geregelt, sodaß möglichst wenig Schattenwurf sichtbar wird, während die LED Streifen mit mittlerer Intensität blaues Diffuslicht erzeugen. Modellbeleuchtungen wie Laternen und Gebäudelicht sind zugeschaltet. Für den Weg in die Nacht werden die LED-Streifen langsam weiter heruntergeregelt, sodaß noch ausreichend Licht für einen sicheren Betrieb der Anlage verfügbar ist, während die LED-Strahler dann abgeschaltet werden. Am Morgen findet das selbe im umgekehrter Reihenfolge statt. |
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| Goldene Stunde Mit Aufgang der Sonne verändert sich das Spektrum deutlich: der relative Blauanteil wird wesentlich geringer, da Gelb- und insbesondere Rotanteile durch die nun direkt einstrahlende Sonne erheblich zunehmen. Hierzu wird bis zur mittleren Intensität gesteigerte Blauanteil aus den LED-Streifen aufrecht erhalten, während die Intensität der LED Strahler langsam gesteigert wird, um die Morgensonne zu beleuchten. Für die Phase vor Sonnenuntergang (Goldene Stunde) wird der Prozeß rückwärts angesteuert.
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| Die Mittagszeit Bis zur Mittagszeit nimmt dann die relative Intensität des auf die Oberfläche auftreffenden blauen Lichts kontinuierlich zu. Hierzu kann die Intensität der LED-Streifen vorübergehend auf maximale Leistung weiter erhöht werden, bis am frühen Nachmittag diese wieder reduziert wird, um anschließend die Goldene Stunde vor dem Sonnenuntergang zu beleuchten. |
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