Nieuwe verlichting in onze oude camper

Mijn vrouw en ik hebben vorig jaar een oude camper gekocht. Net als in de meeste oude auto's is de interieurverlichting niet echt om over naar huis te schrijven. Onze 'nieuwe' aanwinst is 29 jaar oud. En alle ingebouwde technologie in de camper dus ook.

Afbeelding 1: onze nieuwe oude camper. (Bron: Michael Marwell)

De oude lampen geven een mooi zacht licht, perfect voor een romantisch diner. Het is alleen niet genoeg om te lezen of om een bordspel te spelen. Als we onze camper daarvoor goed willen verlichten, vraagt dat behoorlijk wat stroom.

Wanneer we op een camping staan met een aansluiting voor de stroomkabel, is die stroomvoorziening niet zo'n probleem. Maar dit jaar willen we met de camper naar Roemenië rijden en daar één of meerdere nachten in de vrije natuur kamperen. Dan moet onze verlichting dus op de accu werken. Daarom wil ik de best mogelijke verlichting installeren met het laagst mogelijke stroomverbruik. Mijn oplossing is om over te stappen op LED-lampen.

De meest eenvoudige optie is om een LED-strook van 12 volt te installeren, en klaar.

Maar als de LED's langere tijd achter elkaar goed licht moeten geven, is het niet zo eenvoudig. LED-lampen worden normaal gesproken behoorlijk warm tijdens het gebruik, dus ze moeten niet direct op het hout worden gelijmd. Er moet een metalen profiel tussen worden geplaatst zodat de warmte voldoende kan ontsnappen.

Ik heb ik het verleden al een paar minder goede ervaringen gehad met LED-strips. De lijm liet los door de warmte en de LED-strook kwam los van de ondergrond.

Daarom gebruik ik liever LED-modules op een vormvaste drager, zoals een printplaat. DigiKey heeft verschillende LED-modules in voorraad (Led-verlichting - COB's, Motoren, Modules).

Ik heb onder andere rekening gehouden met de kleurtemperatuur, de spanning en het vermogen en heb uiteindelijk gekozen voor de LED-module SI-B8T06128CWW van Samsung Semiconductor, Inc. Ik hou van iets warmer licht en mijn vrouw geeft meer de voorkeur aan vrij koud licht, dus de kleurtemperatuur van 4000K is een perfect compromis.

Ons boordvoltage is 12 V, maar de daadwerkelijke spanning ligt normaal iets hoger. De laders en de dynamo kunnen een voeding tot 14,7 volt leveren, afhankelijk van de gebruikte batterijtechnologie en de ingestelde laadcurve. Als ik de LED-module met een schakelaar direct aansluit op de voeding van de camper, loop ik het risico dat de verlichting niet betrouwbaar zal blijven werken. De spanning kan te hoog zijn en de module kan te warm worden en uiteindelijk kapot gaan.

Ik heb dus een geschikte LED-driver nodig. En ik wil mijn licht graag kunnen dimmen, dus dat is een criterium voor mijn LED-driver.

Ik heb een redelijk idee van het dimmen van LED-verlichting. Toch zijn er ongetwijfeld nog een paar dingen waar ik niet aan gedacht heb, maar waar ik wel rekening mee moet houden. Het technische artikel How to Dim an LED Without Compromising Light Quality is perfect om hier meer over te leren.

Uiteindelijk heb ik echter besloten om het circuit niet zelf te bouwen, maar om een kant-en-klare oplossing in te bouwen.

DigiKey biedt verschillende LED-drivers. Er zijn opties voor PCB-montage en extern.

Ik heb gekozen voor de RBD-12-0.50/W van Recom Power. Mijn overwegingen waren de dimbaarheid, een geschikte spanningsbeperking, het spanningsbereik voor de ingangsspanning en het uitsparen van een printplaat. Deze versie heeft kabels die ik kan aansluiten op de LED-module en de bestaande kabels in mijn camper.

Met deze LED-driver kan ik de helderheid aanpassen met een eenvoudige potentiometer, of ik kan kiezen voor pulse width modulation, dus een PWM-regeling. Bovendien veroorzaakt de buck-boost-driver geen beperkingen voor mijn accuspanning.

Ik heb de componenten snel aangesloten op een lab-voeding om een paar tests uit te voeren.

In de eerste test heb ik de LED-module direct aangesloten op de voedingsbron. Als ik hierbij de spanning verhoog van 10 V tot 15,5 V, krijg ik een significante stroomverhoging en de LED's branden ook feller. Omdat de modules niet zijn goedgekeurd voor 15,5 V heb ik dit maar heel kort uitgeprobeerd om mijn aanname te bevestigen. Ik beveel het niet aan om deze test uit te voeren, want de LED-module werd al na korte tijd behoorlijk warm.

Voor mijn tweede test heb ik de LED-driver aangesloten op de LED-module en de ongebruikte kabeluiteinden van de LED-driver geïsoleerd. Vervolgens heb ik de spanning bij de voedingsbron weer getest tussen 10 V en 15,5 V. Het resultaat voldeed precies aan mijn verwachtingen. Voor zover ik met het blote oog kon zien, bleef de helderheid van de LED's gelijk voor het hele spanningsbereik.

Afbeelding 2: Testopstelling. (Bron: DigiKey)

Het gemeten voltage bij de LED-module bleef stabiel op 12 V, ondanks de wisselende ingangsspanningen. Ik heb de uitgangsstroom van de LED-driver niet gemeten, maar de ingangsstroom ging van ongeveer 600 mA bij 10 V naar ongeveer 400 mA bij 15 V, binnen het verwachte bereik.

Bij de derde test heb ik een potentiometer tussen de referentie-uitgangsspanning van de LED-driver en aarde geschakeld en de schakelaar aangesloten op de analoge dimmer van de LED-driver. Dit werkte direct om de helderheid van de lampen aan te passen.

De helderheidsregeling werkte echter maar in een beperkt gedeelte van het draaibereik van de potentiometer. Voor ongeveer de helft van het draaibereik brandden de LED's met hun maximale helderheid.

Voor de reden hoef je alleen maar even snel naar het gegevensblad te kijken. Al vanaf 1,5 V analoge input wordt de output op 100% geregeld. Omdat de referentiespanningsbron een spanning van 5 V levert, reguleert de potentiometer het voltage ook van 0 tot 5 V Als oplossing heb ik een weerstand tussen de potentiometer en de referentiespanningsbron geplaatst. Zo kon ik de potentiometer wel over het hele bereik gebruiken om de helderheid van de LED's te regelen. Om overbelasting van de spanningsbron te voorkomen heb ik een weerstand van 27 kOhm gebruikt in combinatie met een potentiometer va 10 kOhm.

Analoog dimmen is voldoende voor wat ik wil bereiken, dus ik heb de PMW-input nu niet gebruikt. Misschien wil ik later nog meer intelligente technologie verwerken in onze camper en de verlichting dimmen via een PMW-circuit. Nu heb ik in ieder geval de mogelijkheid om dat in de toekomst te doen, zonder dat ik dan een compleet redesign nodig heb.