Umbau der Kontrollleuchten und der Instrumentenbeleuchtung auf LED-Leuchtmittel

Wer wegen ausgefallener Kontrolllämpchen oder Instrumentenbeleuchtung den doch arg fummeligen Austausch der Leuchtmittel in Angriff nimmt, fragt sich natürlich, ob es nicht sinnvoll wäre, die Glühlämpchen bei dieser Gelegenheit gleich gegen Fassungen mit LEDs auszutauschen.

LEDs haben dabei gegenüber den originalen Glühlämpchen einige Vorteile:

• 80% geringerer Stromverbrauch (Stand 2014, es werden immer noch Verbesserungen erzielt),
• weniger Hitzeentwicklung schont Kunststoffe,
• mechanische Unempfindlichkeit gegen Stöße und Vibrationen,
• nahezu „unendliche“ Lebensdauer (bei ordentlicher Ausführung mit Schutzdiode und mechanisch soliden Lötstellen!),
• keine wahrnehmbare Abnahme der Helligkeit im Laufe des Betriebs in den nächsten 50 Jahren.

Bei Kontrollleuchten und Instrumentenbeleuchtung im LT handelt es sich um Glühlämpchen 12V/0.1A/1.2W in einem Sockel B8,3d. Es gibt auch tatsächlich viele LED-Ausführungen mit diesem Sockel am Markt, die man einfach gegen den alten Sockel mit Glühlämpchen austauschen kann. An anderen Stellen sind T5-Glassockellämpchen verbaut (Lichtschalter, Warnblinkschalter, Zigarettenanzünder, Gebläseschalter) oder gar Lämpchen direkt in den Schalter eingelötet/eingeschweißt (Scheibenbeheizung, Spiegelbeheizung, Nebelleuchten, Leuchtweitenregulierung), die garnicht für einen Wechsel vorgesehen sind. Bei diesen Lampen passen keine fertig erhältlichen Leuchtsockel.

Solche LED-Lämpchen können folgende Nachteile gegenüber der konventionellen Lampe haben:

• Schlechte Passgenauigkeit des Sockels,
• keine Schutzdiode, daher frühzeitiger Ausfall,
• ungeeignete Helligkeit,
• bei der Einbaurichtung muss die Polarität beachtet werden,
• An vielen Stellen nicht einsetzbar, da in den meisten Schaltern Lämpchen direkt eingelötet oder -geschweißt sind.

Am einfachsten wäre es, wie mit den Originallämpchen auch, einfach weiße LEDs zu verwenden. Man hätte dann eine universelle Lampe, die überall passt. Jedoch ergeben sich damit in Verbindung mit den Farbfiltern keine schönen Farben. Insbesondere rote und gelbe Leuchten erweisen sich als problematisch und sehen mit weißen LEDs sehr merkwürdig aus. Daher ist das keine Lösung, außer für die Hintergrundbeleuchtung von Tacho, Kombiinstrument und Heizungsregler, Evt. auch für die blaue Fernlichtkontrolle und Blinkerkontrolle. Bei blauen und grünen Farben ist die Schwäche nämlich nicht so ausgeprägt.

Aufgrund des nötigen Lichtstroms zur Erzielung einer guten Erkennbarkeit auch bei Sonneneinstrahlung sind extrahelle LEDs im 5mm Standard-gehäuse geeignet, Standardtypen sind zu dunkel. Die LEDs sollten eine Nennhelligkeit von ca. 5000mcd oder mehr aufweisen. Das 5mm-Gehäuse hat die besten Maße für die Verwendung als Ersatz für die Glühlämpchen. Bei den in Schaltern fest eingeschweißten Glühlämpchen muss man jedoch auf LEDs im 3mm-Gehäuse zurückgreifen, selbst dann müssen diese manchmal noch etwas beschliffen werden, damit sie genug Platz haben. Solche runden 3mm- und 5mm-LEDs besitzen eine ins Gehäuse eingearbeitete Linse, die das Licht bündelt. Das führt dazu, dass die Leuchtfläche der Anzeige nicht gleichmäßig ausgeleuchtet würde. Anstattdessen würde eine helle, runde Kreisfläche beleuchtet werden und der Rand der quadratischen Leuchtfläche würde dunkel bleiben. Daher muss man die LEDs nacharbeiten, indem der Linsenteil des Gehäuses entfernt wird und die Abstrahlfläche mattiert wird. Beides wird durch einfaches Abschleifen mit nicht zu feiner Körnung in einem Arbeitsgang erreicht.

Anders als ein Glühlämpchen benötigt eine LED keine konstante Spannung für den Betrieb, sondern einen konstanten Strom. Dieser beträgt bei den hier verwendeten LEDs maximal 20mA. Zusammen mit der sich dann ergebenden Flussspannung von wenigern Volt (ca. 1.6V bei roten LEDs bis ca. 4.5V bei blauen LEDs) bedingt das den Betrieb an einer Stromquelle, im einfachsten Fall mit einem Vorwiderstand realisiert. Außerdem leuchtet eine LED nicht nur, sondern ist nebenbei auch eine richtige Diode, lässt Strom also nur in einer Richtung fließen. In der Gegenrichtung sperrt sie also, und dabei darf die Spannung bei den meisten LEDs -5V nicht übersteigen, sonst wird die LED beschädigt. Das ist an sich ja schon ein blöder Wert für ein 12V-Netz, doch kommt beim LT-1 noch verschlimmernd hinzu, dass, selbst bei richtiger Polung der LED, aufgrund der groben Schaltweise über Kontakte und induktive Lasten, relativ energiereiche Störimpulse auf der Bordspannung sind, die, zwar nur für Millisekunden, aber die Spannung geradezu umkehren können und dabei Werte erreichen, bei denen eine ungeschützte LED in Gefahr ist. Das ist keine Theorie, sondern ich habe selbst erlebt, wie eine ungeschützte LED zur Hintergrundbeleuchtung des Lichtschalters schon nach 2 Tagen plötzlich defekt war. Daher ist als Schutzschaltung eine zweite Diode in umgekehrter Richtung parallel zur LED zu schalten, über die solche Impulse gefahrlos abgeleitet werden (Antiparallelschaltung). So ergibt sich folgendes Schaltbild:

Der Wert für den strombegrenzenden Vorwiderstand hängt von der verwendeten LED-Farbe ab, da verschiedenfarbige LEDs verschiedene Flussspannungen haben, welche man von der Versorgungsspannung abziehen muss. Daher ist der Vorwiderstand nach der angegebenen Tabelle zu dimensionieren, die sich nach erhältlichen LEDs um 2010 richtet. Falls sich in der Praxis dann herausstellt, dass die Lampe zu hell ist und, insbesondere nachts, blendet, so muss der Widerstand vergrößert werden. Sind Lämpchen zu dunkel, so muss man nach LEDs mit besserem Wirkungsgrad suchen:

Aus den genannten Gründen bevorzuge ich es, trotz Erhältlichkeit neuer Leuchtsockel mit LEDs mit Sockel B8,3d, LEDs in Originalsockel selbst einzusetzen. Denkbar wäre allerdings auch, die LEDs gleich ohne Sockel direkt auf die Leiterfolie zu löten und so Kontaktprobleme am Sockel zu umgehen. Wegen der etwas heiklen Lötung an der doch kostspieligen Leiterfolie habe ich das allerdings noch nicht ausprobiert.

• Werkzeug zum Durchtrennen der Glühlampendrähte, Cutter, Uhrmacherschraubendreher oder Skalpell,
• Seitenschneider zum Beschneiden der Bauteiledrähte und des Schrumpfschlauchs,
• Spitzzange zum Biegen und Ableiten der Lötwärme,
• kleiner Schraubstock zum Halten des Sockels,
• Akkuschrauber mit HSS-Bohrer D = 1.5mm,
• Schleifteller mit Papier Körnung um 80 für Akkuschrauber oder Winkelschleifer (Drehzahlregelung!), oder Bandschleifer mit entsprechender Körnung oder einfach entsprechendes Sandpapier,
• Elektronik-Lötgerät und Elektroniklot D = 0.5mm … 1mm mit Flussmittelkern,
• Heißluftgebläse oder Feuerzeug zum Schrumpfen des Schutzschlauchs,
• (Nagel-)Lack in passender Farbe zum Kennzeichnen von Polarität und Leuchtfarbe.

• Sockel B8,3d mit guten Kontakten, Zustand Lämpchen egal,
• Extrahelle LED (ca. 5000mcd oder mehr) in der gewünschten Farbe,
• Vorwiderstand 1/4W, Widerstandswert nach Tabelle,
• Schutzdiode 1N4148 o.ä.
• Schrumpfschlauch D = 15mm

Als Grundlage für ein LED-Lämpchen wird hier der vorhandene Sockel verwendet. Das enthaltene Glühlämpchen wird zunächst entfernt. Es ist ein Glassockellämpchen mit Anschlussdrähten, die mit Punktschweißung an den Kontaktblechen des Sockels befestigt sind. Dann wird im Sockel die LED mit ihrer Beschaltung installiert, zuletzt noch Farbe und Polarität gekennzeichnet und das Ganze mit Hilfe von Schrumpfschlauch gesichert:

1. Mit einem Skalpell oder scharfem Cutter oder auch einem kleinen Uhrmacherschraubendreher werden die Drähtchen kurz oberhalb der Punktschweißung durchtrennt;
2. nun wird der Glaskolben aus dem Sockel gezogen (wird nur von den Drähtchen gehalten);
3. auf der Rückseite des Sockels werden mit einem Bohrer D=1.5mm zwei Löcher im Abstand von ca. 2.5mm voneinander gebohrt;
4. die LED wird von vorne bis zum Anschlag in den Sockel geführt, sodass ihre Anschlussdrähte durch je ein Loch austreten;
5. durch Umbiegen der Drähte nach außen bekommt die LED mechanischen Halt;
6. beide Punktschweißstellen an der Fassung verzinnen;
7. der Kathoden-Anschluss der LED (meist der kürzere Draht) wird direkt zu einer der Punktschweißungen gebogen und dort gekürzt und angelötet;
8. der andere Draht, die Anode, wird kurz hinter der Biegung abgeschnitten und verzinnt;
9. Vorwiderstand auf einer Seite (egal, welche) stark kürzen, verzinnen;
10. Widerstand mit dem gekürzten Ende an den noch freien Anschluss der Fassung löten;
11. andere Seite des Widerstands zum LED-Anschluss biegen, passend kürzen, verlöten;
12. Anodenanschluss (entgegengesetzt zum Markierungsring) der Schutzdiode stark kürzen, verzinnen, mit dem LED-Anschluss mit Widerstand verlöten;
13. Schutzdiode passend biegen und zum zweiten LED-Anschluss biegen, anlöten, überstehenden Draht abschneiden;
14. Das Verlöten der Schutzdiode muss schnell und schonend geschehen, Dioden sind hitzempfindlich. Nach jedem Lötvorgang mit Spitzzange den Anschlussdraht kühlen;
15. die Seite des Sockels mit dem Vorwiderstand sollte nun mit einem kleinen Lackklecks in der Leuchtfarbe als Pluspol gekennzeichnet werden;
16. Funktionstest: Bei Anschluss des Sockels mit der „Klecks-Seite“ an +12V und der anderen Seite an Masse muss die LED leuchten. Falls nicht, nachbessern;
17. anschließend wird noch ein Stück Schrumpfschlauch über das Hinterteil der Sockels mit den Bauteilen gestülpt und angeschrumpft, um blanke Metallteile zu isolieren;
18. abschließend werden von der LED ca. 2…3mm abgeschliffen, so dass ihre Abstrahlfläche flach und matt ist und senkrecht zur Strahlachse steht.

Das Ergebnis sieht dann wie folgt aus:

Die so vorbereiteten Sockel mit LEDs können nun fast wie die herkömmlichen Glühlämpchen eingebaut und betrieben werden - fast. Im Unterschied zu Glühlämpchen funktionieren sie nur in einer von den zwei möglichen Einbaulagen, da sie gepolt sind. Diesen Nachteil könnte man durch Aufbau mit einer Gleichrichterbrücke vermeiden, das jedoch würde bedeuten, dass an jedem Sockel drei weitere Dioden verschaltet werden müssten und das ist es meiner Ansicht nach nicht wert.

Wenn beim Aufbau so verfahren wurde wie weiter oben beschrieben, dann ist der Pluspol der Lämpchen mit einem Lack-Klecks gekennzeichnet. Leider ist die Polung der Anschlüsse auf der Leiterfolie nicht einheitlich, so dass man je nach Einbauposition die Lage beachten muss. Dazu sind im folgenden Bild die Pluspol- Anschlüsse rot gekennzeichnet, an diesen müssen die Lack-Kleckse liegen, damit das Lämpchen funktioniert.

Will man auch die Lampe für die „Batterielampe“ durch eine LED ersetzen, so ist zu beachten, dass die Kontrolllampe gleichzeitig den Vorwiderstand für den Vorerregungsstrom der Lichtmaschine darstellt. Weil eine LED statt 100mA aber nur 20mA Strom aufnimmt, wird die Lichtmaschine so nicht arbeiten oder erst bei sehr hohen Drehzahlen einsetzen. Das kann man verhindern, indem man die LED-Schaltung noch über einen Widerstand überbrückt (Shunt-Widerstand), der für ausreichend Strom für die Vorerregung sorgt. Dieser Widerstand sollte so im Bereich 33…47 Ohm liegen und ca. 5 Watt vertragen. Das entsprechende Schaltbild sieht so aus:

Ein Widerstand in dieser Leistung ist so schwer, dass er gesondert befestigt werden muss, um dauerhaft zuverlässig zu arbeiten. Es empfiehlt sich daher, den Widerstand nicht direkt, sondern über 20cm Zuleitung am Sockel der LED anzuschließen und irgendwo hinter dem Armaturenbrett sicher zu befestigen, zB. durch Verkleben oder mit Kabelbindern. Eine entsprechende Glühlampe würde diesen Zweck natürlich ebenfalls erfüllen, jedoch nur für ihre sehr begrenzte Lebensdauer, weshalb ein Widerstand günstiger ist.

Der Widerstand ist von seinen elektrischen Werten so bemessen, dass damit bei den meisten LTs die „Batterielampe“ sofort nach dem Starten, ohne extra Gas zu geben, verlischt und ein ggf. vorhandener Drehzahlmesser die Drehzahl gleich anzeigt.

Die entsprechend umgerüstete Lampe sieht so aus:

Seite ist noch im Aufbau, Bilder folgen.

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