Leuchtturm mit LED-Beleuchtung

Leuchttürme üben eine faszinierende Anziehungskraft aus. Sie sind nicht nur beeindruckende maritime Navigationshilfen, sondern auch Symbole der Sicherheit und Orientierung in der Dunkelheit.

In diesem Artikel geht es drum, wie ein kleiner Leuchtturm mit einer LED-Beleuchtung ausgestattet wurde, um einen interessanten Leuchteffekt und ein Aha-Erlebnis zu erhalten. Der Leuchtturm mit LED-Beleuchtung macht sich gut im Regal oder in der Vitrine.

Das Besondere an der dabei verwendeten Schaltung sollte die Eigenschaft sein, dass die Leuchtturm-LED-Beleuchtung nicht einfach nur schlagartig an- und wieder ausgeht, sondern abwechselnd heller und wieder dunkler leuchtet, was ja auch die Beleuchtung in einem Leuchtturm ausmacht und dem Bausatz ein authentisches Aussehen verleihen sollte.

Wie kann aber nun ein kleiner Leuchtturm aus Holz aus einem Bausatz mit einer solchen LED-Beleuchtung versehen werden? Die Beleuchtung sollte wie beim großen Vorbild abwechselnd langsam heller und wieder dunkler leuchten, also nicht einfach abrupt an- und ausgehen, wie es bereits eingangs beschrieben wurde. Das folgende Schaltbild lässt eine oder zwei LEDs auf die gewünschte Art heller und wieder dunkler werden.

Der linke Teil der Schaltung, unter anderem bestehend aus den Transistoren T2 und T3, ist nichts anderes als eine astabile Kippstufe, wie diese schon in anderen Schaltungen zum Einsatz kam, so etwa als Blinkerschaltung oder zur Klangerzeugung. Wenn Sie sich schon mit dem Aufbau von elektronischen Schaltungen beschäftigt haben, kommt Ihnen die Schaltung bestimmt bekannt vor.

Die Bauteilewerte für die Widerstände R1 bis R4 sowie die Kapazitätswerte der Elektrolytkondensatoren C1 und C2 wurden so gewählt, dass die Wechselfrequenz der astabilen Kippstufe sehr gering ist. Das sorgt zusammen mit dem Rest der Schaltung für einen langsamen Helligkeitswechsel und eine bessere Simulation des Leuchtturmlichts.

Interessant wird es aber durch den rechten Teil der Schaltung. Dazu kommen wir jetzt:

Der rechte Teil der Schaltung für die Leuchtturm-LED-Beleuchtung um den Transistor T1 steuert eine oder zwei LEDs an. Für den Leuchtturm wurden zwei superhelle weiße LEDs verwendet. Diese schienen mir am sinnvollsten zu sein, schließlich soll man das Licht schon von Weitem sehen. Das ist ja auch bei einem „richtigen“ Leuchtturm so. Nun zur Funktion der Schaltung:

• Die Leuchtdioden werden über die beiden Vorwiderstände R5 und R6 mit Strom versorgt. Dabei fließt der Strom auch durch den Transistor T1. Das ist aber nur dann der Fall, wenn dieser angesteuert wird.
• Der Elektrolytkondensator C3 versorgt die LEDs über den Widerstand R6 während der Schaltpausen eine gewisse Zeit lang weiter mit Strom, so dass die LEDs während einer Schaltpause langsam dunkler werden. Das sorgt sozusagen für die eine Hälfte des gewünschten Leuchteffekts.
• Wird der Transistor wieder angesteuert, lädt sich der Kondensator C3 über den Widerstand R5 langsam auf. So werden die LEDs langsam wieder heller. Die maximale Helligkeit der Leuchtdioden wird erreicht, sobald der Elektrolytkondensator vollständig aufgeladen wurde.

Durch diese Art der Schaltung wird der gewünschte Effekt erzeugt. Die LEDs werden langsam heller, anschließend nimmt die LED-Helligkeit wieder ab, bis schließlich das ganze Spiel von vorne beginnt.

Diese Abbildung zeigt einen ersten Probeaufbau der Schaltung zum Experimentieren. Es kann hier und da notwendig sein, die Widerstandswerte von R5 und R6 zu verändern, um die Widerstandswerte optimal an den Strombedarf der LED(s) anzupassen, falls die gewünschte Lade- und Entladedauer für den Kondensator nicht erreicht wird.

Ebenso ist es möglich, durch eine Veränderung des Kapazitätswertes von C3 die Lade- und Entladedauer des Kondensators und damit das Leuchtverhalten der LEDs zu verändern.

Nachdem die Bauteilewerte so angepasst wurden, dass die Schaltung den gewünschten Leuchtturm-Lichteffekt simuliert, habe ich die Schaltung auf einer kleinen Lochrasterplatine aufgebaut.

Natürlich habe ich vor dem Einbau in das Leuchtturm-Modell noch eine weitere Funktionsprobe durchgeführt.

Hier wurden zwei weiße LEDs verwendet, damit das Licht aus mehreren Richtungen zu sehen ist. Sie werden langsam heller, leuchten einen Moment mit maximaler Helligkeit und werden dann schließlich wieder dunkler.

Als die Schaltung schließlich wie gewünscht funktionierte, wurde die Platine so klein wie möglich zugeschnitten, um sie später innerhalb des Leuchtturms unterbringen zu können. Da es sich um eine sehr einfache Schaltung handelte, stellte dies auch kein Problem dar.

Der Holzbausatz für den Leuchtturm wurde sehr günstig bei einem Bastelversand bestellt. Dank der vorgefertigten Teile ist war sehr schnell zusammengeleimt. Auf Wunsch kann er natürlich auch angemalt werden. Die Abbildung zeigt die ausstanzten Holzbauteile.

Die Schaltung für die Leuchtturm-LED-Beleuchtung wurde mit etwas Heißkleber im Inneren des Leuchtturms eingeklebt. Die Platine ist sehr klein und leicht, deshalb reicht diese Art der Befestigung hier vollkommen aus. Die Leitungen für die Stromversorgung wurden anschließend nach außen gelegt.

Wenn die Schaltung für die Leuchtturm-LED-Beleuchtung in ein ausreichend großes Gehäuse eingesetzt wird, ist es natürlich auch möglich, die Batterie samt Schalter ebenfalls im Gehäuse unterzubringen. Hier war dies allerdings aus Platzgründen nicht möglich.

Diese Abbildung zeigt den Leuchtturm mit den beiden gegenüberliegenden LEDs. Diese wurden so im Gehäuse untergebracht, dass sie durch entsprechende Öffnungen im oberen Teil des Leuchtturms zu sehen sind. Wegen der gitterförmigen Öffnungen im Leichtturmgehäuse entstehen interessante Lichteffekte.

Natürlich ist es kein drehbares Licht wie bei einem richtigen Leuchtturm. Dennoch entsteht durch die Öffnungen im Modell ein schöner Lichteffekt, der das Holzmodell doch ganz schön aufwertet, wie ich finde. Auf dem Regal oder in einem Schrank mit Glastüren macht sich das Modell besonders bei gedimmter Beleuchtung sehr gut.

Es ist also nicht nur ein unterhaltsames Bastelprojekt, sondern auch eine schöne Gelegenheit, das Verständnis für Elektronik und Schaltungstechnik zu vertiefen. Elektronikbasteln und praktische Anwendung kommen hier zusammen.

Achten Sie darauf, dass die Verkabelung ordnungsgemäß isoliert ist und die Stromversorgung sicher ist. Außerdem ist es immer eine gute Idee, nachhaltige Materialien zu verwenden und alte Elektronikkomponenten zu recyceln, wenn möglich, um die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Diese Schaltung hier wurde wie einige andere Experimentierschaltungen aus Bauteilen aufgebaut, die aus alten Geräten ausgebaut wurden. Das muss zwar nicht unbedingt der Fall sein. Dennoch zeigt es, wie solche Bauteile in neuen Projekten wiederverwendet werden können.

Wenn Sie sich für dieses Thema interessieren, lesen Sie auch den kurzen Beitrag zu diesem Thema Bauteile aus alten Geräten gewinnen. Vor allem sollten Sie die Sicherheit im Auge behalten, wenn Sie alte Elektronikgeräte als Bauteilespender verwenden wollen.

Welche Materialien und Komponenten benötige ich für das Leuchtturmprojekt?

Für das Projekt benötigen Sie einen Bausatz für den Leuchtturm, eine oder zwei superhelle weiße LEDs, die Transistoren (T1, T2 und T3), die Vorwiderstände (R5 und R6), einen Elektrolytkondensator (C3), einen Schalter, eine Batterie und verschiedene Grundwerkzeuge wie Lötkolben, Lötzinn, Seitenschneider und Draht.

Gibt es Empfehlungen für den Bausatz und die Elektronikkomponenten?

Es gibt viele Bausätze für Leuchttürme auf dem Markt. Wählen Sie einen, der zu Ihrem Geschmack passt. Das hier verwendete Modell des Leuchtturms ist relativ klein geraten. Es hat eine Höhe von etwa 15 Zentimetern. Sie können natürlich auch wesentlich größere Modelle verwenden, möglicherweise sogar selber ein solches Modell gestalten. Regelungen für bestimmte Bausatzmodelle oder Hersteller möchte ich an dieser Stelle nicht abgeben.

Welche Leuchtdioden eignen sich für diesen Bausatz?
Bei den Elektronikkomponenten sind superhelle weiße LEDs und Transistoren mit den entsprechenden Spezifikationen für den Betrieb mit geringem Stromverbrauch sinnvoll. In der Schaltung für diesen Beitrag habe ich weiß leuchtende LEDs verwendet, wie dieser auch in LED Taschenlampen zum Einsatz kommen. Die genauen Spezifikationen sind mir nicht bekannt. Allerdings dürften mit der Schaltung verschiedene Arten von LEDs funktionieren. Sie können LEDs mit kaltweißem oder warmweißem Licht verwenden.

Wie passe ich die Schaltung an, um die gewünschte Helligkeitsänderung zu erzielen?

Sie können die Widerstandswerte von R5 und R6 anpassen, um die Lade- und Entladedauer des Kondensators C3 zu verändern. Experimentieren Sie mit verschiedenen Werten, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Sie können auch die Kapazität des Kondensators C3 ändern, um das Leuchtverhalten der LEDs zu beeinflussen.

Wie sicher ist das Projekt, insbesondere in Bezug auf die Elektronik und den Umgang mit Batterien?

Sicherheit hat oberste Priorität. Stellen Sie sicher, dass die Verkabelung korrekt isoliert ist und arbeiten Sie vorsichtig mit einem Lötkolben. Beachten Sie die Batteriepolrichtung und verwenden Sie einen Schalter, um die Stromversorgung bei Bedarf zu unterbrechen.

Gibt es Möglichkeiten zur Steigerung der Nachhaltigkeit dieses Projekts?

Sie können nachhaltige Materialien verwenden, alte Elektronikkomponenten recyceln. LED- und Elektronikkomponenten sind energieeffizient, was zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt.

Kann ich dieses Projekt auch mit Kindern aufbauen?

Dieses Projekt ist ganz gut dazu geeignet, Kindern die Grundlagen der Elektronik und des Bastelns beizubringen. Achten Sie aber auf die Sicherheit und unterstützen Sie die Kinder bei Lötarbeiten. Selbstverständlich erfolgt der Aufbau solcher Schaltungen immer auf Ihre eigene Gefahr.