Alexander Ehle lebt in Stuttgart und ist seit einigen Jahren aus den LEGO-typischen Dark Ages heraus. Der Einsatz von Elektronik in Verbindung mit LEGO ist einer seiner Schwerpunkte, der sich aufgrund der langjährigen Erfahrung als Elektroniker und der Simulationstechnik elektronischer Schaltungen ergeben hat. Hauptberuflich beschäftigt er sich als Senior Consultant und als Fachbuchautor bei United Planet in Freiburg mit der Portalsoftware Intrexx.
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Belebe deine LEGO-Konstruktionen
mit Licht und Lichteffekten
Alexander Ehle
alexander.ehle@ehleplanet.de
Lektorat: Gabriel Neumann
Lektoratsassistenz: Anja Weimer
Copy-Editing: Claudia Lötschert, www.richtiger-text.de
Layout und Satz: Birgit Bäuerlein
Herstellung: Stefanie Weidner
Umschlaggestaltung: Helmut Kraus, www.exclam.de
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
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ISBN:
Print 978-3-86490-687-9
PDF 978-3-96088-899-4
ePub 978-3-96088-900-7
mobi 978-3-96088-901-4
1. Auflage 2020
Copyright © 2020 dpunkt.verlag GmbH
Wieblinger Weg 17
69123 Heidelberg
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Der Umwelt zuliebe verzichten wir auf die Einschweißfolie.
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Dieses Buch ist für Einsteiger und fortgeschrittene LEGO-Fans, die mehr Leben in ein LEGO-Set bekommen wollen. Licht ist ein wichtiger Bestandteil, und in Kombination mit Effekten werden die LEGO-Modelle realitätsnaher. Ein Auslöser zum Schreiben des Buchs war das PFx Brick-Projekt von Michael Gale und Jason Allemann. Die Herausforderung bei der Beleuchtung von LEGO-Modellen ist die Wahl der passenden LED-Lösung, der Durchmesser und die Länge von Kabeln und die verwendete Anschlussvariante in Form von Steckern bzw. Buchsen. Das Buch bietet hier auf Basis von fertigen Leuchtmitteln, aber auch für den Selbstbau von Leuchtmittellösungen Unterstützung. Im Kapitel 10 »Beleuchtungstechniken und Beispiele« werden für unterschiedliche Modellarten Beispiele vermittelt, wie Beleuchtungen eingebaut werden. Hier auch nochmals mein Dank an alle Firmen und Personen, die mit Material und Know-how das Buch unterstützt haben.
Im Internet gibt es ebenfalls viele Beispiele, Anleitungen und Videos die sich inhaltlich hier in ähnlicher Form ggf. wiederfinden. Alle gezeigten Lösungen wurden selbst erarbeitet und fotografisch festgehalten. Zudem gibt es technische Hintergrundinformationen, die man im Internet vermisst. An dieser Stelle gilt ein Dank an alle, die sich mit dem Thema beschäftigen und Lösungen für LEGO-Fans erarbeiten. Auch ihnen widme ich dieses Buch, damit sie ein Nachschlagewerk erhalten und die eigenen Ideen mit weiteren bereichern können.
Bei LEGO-Puristen eckt dieses Buch eventuell an, da zum größten Teil Nicht- LEGO-Lösungen verwendet und LEGO-Elemente modifiziert werden. Dies liegt aber auch an der mangelnden Unterstützung durch LEGO mit entsprechenden Produkten. LEGO hat hier primär Kinder im Fokus, weshalb die Produkte einfach in der Handhabung sein müssen. Für einen AFOL (Adult Fan of LEGO, erwachsener LEGO-Fan) ist das kein Kriterium – hier geht es eher um realitätsnahe Effekte. Aus diesem Grund sollte man Drittanbieter und Drittprodukte nicht ablehnen, wenn es keine Alternativen gibt. Blickt man auf die bisherige Firmenpolitik und die Produkte, ist Elektronik nun mal kein echter Schwerpunktbereich von LEGO. Es ist daher eher unwahrscheinlich, dass Lego hier ausgefeilte Lösungen auf den Markt bringt.
Da es rund um das Thema ständig neue Ideen gibt und auch der Umfang des Buchs nicht ins Unendliche wachsen kann, sind auf meiner Webseite weitere Informationen und vor allem viel Material zum Herunterladen vorhanden.
Nun wünsche ich viel Spaß beim Nachbauen und Beleuchten der eigenen LEGO-Modelle.
Alexander Ehle
brickelectronic.de
1Beleuchtungslösungen
1.1LEGO-Beleuchtungselemente
1.1.1Leuchtsteine
1.1.2Light & Sound System
1.1.3Power Functions
1.1.4Powered Up, Control+ und Spike Prime
1.2Anbieter für Beleuchtungstechnik
1.2.1Brickstuff
1.2.2Light My Bricks
1.2.3LifeLites
1.2.4LightStax
1.2.5i-Brix
1.2.6PFx Brick
1.2.7Elektor Legoled
1.2.8Diverse
2Werkzeuge für den Selbstbau
2.1Präzisions-Seitenschneider
2.2Präzisions-Abisolierzange
2.3Feinmechanikzangen
2.4Crimpzange (für 2,54-mm-Crimpkontakte)
2.5Selbstschließende Pinzette und Kreuzpinzette
2.6Lötstation und Lötkolben
2.7Dritte Hand mit beleuchteter Lupe
2.8Bohrmaschine, Bohrständer und Bohrer
2.9Feilen
2.10Cutter
3Material für den Selbstbau
3.1Kabel und Litzen
3.2Schrumpfschläuche (Isolation)
3.3Stecker und Buchsen
3.3.1Verbindungselemente mit Crimp-Kontakten
(Wire-to-Board-Crimp)
3.3.2Verbindungselemente mit Schneid-Klemm-Technik
(Wire to Board mit IDC)
3.3.3Board-to-Board-Steckverbinder
3.4LEDs
3.5Taster und Schalter
3.5.1Mikrotaster
3.5.2DIP-Schalter
3.5.3SMD-Schiebeschalter
3.5.4Magnetschalter und Hall-Sensor
3.6Klebstoffe und Klebepads
3.7Lötzinn, Lötpaste und Flussmittel
3.8Lackstifte und Transparentlack
3.9Lichtfaser und Lichtfaseradapter
3.10Platinen
3.11Diffusionsfolie
4Stromversorgungen
4.1LEGO-Stromversorgungen
4.2Batterieboxen
4.3Batteriehalter
4.4Batterien
4.5Akkus
4.6Knopfzellen
4.7Steckernetzteile
4.8USB
4.9Solarzellen
5Software
5.1Schaltpläne und Simulation
5.2Platinen-Layout
5.3Mikrocontroller-Programmierung
5.4Grafik-Software
6Elektronik-Grundlagen
6.1LED-Grundlagen
6.1.1Strombegrenzung durch Vorwiderstand/Trimmer
6.1.2Konstantstromregelung mit Sperrschicht-FET-Schaltung
6.1.3Konstantstromregelung mit Bipolar-Transistor-Schaltung
6.1.4Integrierte Konstantstromregler (fest)
6.1.5Integrierte Konstantstromregler (einstellbar)
6.1.6Konstantstromregelung mit Spannungsregler LM317
6.1.7Schaltregler
6.1.8Festspannungsregler
6.2Grundlagen für Eigenbau
6.2.1Verseilung (Verdrillen) von Kabeln
6.2.2Abisolierung von Kabeln
6.2.3Crimpen von Kontakten
6.2.4Einbau von LED-Vorwiderständen (bedrahtete LEDs)
6.2.5Anlöten von Buchsen- und Steckerkontakten
7Selbstbau von Beleuchtungselementen
7.1LED-Konstruktionen
7.1.1LED-Kabel-Stecker
7.1.2LEGO-Platten mit SMD-LED
7.1.3LEGO Fliese mit SMD-LED
7.1.4LEGO runde 1 × 1-Platte mit 3-mm-LED
7.1.5Deckenbeleuchtung mit LEGO-Platte und SMD-LEDs
7.1.6LED-Einlage in hohle Bausteine
7.1.7LEGO-Baustein-LED
7.1.8LEGO-Lichtfaser-Adapter
7.2Adapter- und Verlängerungskabel
7.2.12,54-mm-Verlängerung (2-polig)
7.2.22,54 mm-Verlängerung (1-polig)
7.2.32,54-mm-Pfosten zu SUR-Adapter
7.3Zwischenverteiler
7.3.1Verteiler für 4 LEDs an 2 × 2-Plättchen (3022)
7.3.2Verteiler für LEDs an 1 × 2- und 1 × 4-Platten
7.4Effektsteuerungen mit Mikrocontrollern
7.4.1Bausteine
7.4.2Programmierung
7.4.3Beispiel »Wechselblinker«
7.5Aufbewahrung von Beleuchtungselementen
8Modifikationen
8.1LEGO Leuchtstein modifizieren, Batterien tauschen
8.2Power Functions – 9-V-Blockbatterie
8.3USB-Adapter für Power Functions
8.4Power Functions – Stiftleistenadapter
8.5USB-Anschlussbaustein
8.6Rundumleuchte
8.7LEGO-Laternenmast
8.8Ampel
8.9Laserschwerter
8.10Taster in 2 × 2-Fliese
8.11Lichterkette
9PFx Brick
9.1Anschluss-Boards für LEDs
9.2Individuelle Lichteffekte (individual)
9.2.1Ein/Aus (On/Off)
9.2.2Zufälliges Flackern (Random Flicker)
9.2.3Zufälliges Blinken (Random Blink)
9.2.4Leuchtturm (Lighthouse)
9.2.5Defektes Licht (Broken Light)
9.2.6Triebwerk-Glühen (Engine Glow)
9.2.7Photon Torpedo
9.2.8Laser-Puls (Laser Pulse)
9.2.950-%-Blinker + (50% Flasher +)
9.2.1050-%-Blinker - (50% Flasher -)
9.2.11Stroboskop + (Strobe +)
9.2.12Stroboskop - (Strobe -)
9.2.13Gyralite +
9.2.14Gyralite -
9.2.15Audio-moduliert (Sound Modulated)
9.2.16Geschwindigkeits-moduliert (Speed Modulated)
9.2.17Statusanzeige (Status Indicator)
9.2.18Erhöhe Helligkeit (Increase Brightness)
9.2.19Verringerung der Helligkeit (Decrease Brightness)
9.2.20Helligkeitswert setzen (Set Brightness)
9.3Kombinations-Effekte
9.3.1Linearer Durchlauf (Linear Sweep)
9.3.2Balkenanzeige (Bargraph Sweep)
9.3.3Bidirektionaler Durchlauf (Bi-Directional Sweep)
9.3.4Zwillings-Blinker (Twinsonic Flashers)
9.3.5Whelen-Blinker (Whelen Flashers)
9.3.6Times Square
9.3.7Rauschen (Noise)
9.3.8Funkelnde Sterne (Twinkling Stars)
9.3.9Ampeln (Traffic Lights)
9.3.10Pegelanzeige (Sound Bar)
9.3.11Abwechselnde Blinker (Alternating Flashers)
9.3.12Lava-Lampe (Lava Lamp)
9.3.13Laser-Kanone (Laser Cannon)
9.3.14Motorsport-Ampeln
9.3.15Flugleitsignale
9.4Programmierbare Effekte
9.4.1Kommentare
9.4.2Schlüsselwörter
9.4.3Anweisungen für Licht-Effekte
9.4.4Ausführungs-Steuerung
9.4.5Beispiel
9.5Erweiterungen
9.5.1Opto-Isolator-Adapter
9.5.2Treiberplatine für mehr LEDs
9.5.3Lichtleiter-Adapterplatine
10Beleuchtungstechniken und Beispiele
10.1Beleuchtung von Gebäuden
10.1.1Deckenbeleuchtung
10.1.2Stromführung zwischen Stockwerken
10.1.3Verteiler
10.1.4Kabeltunnel
10.1.5Beleuchtung von Lampen im Innenraum
10.1.6Fackeln
10.1.7Kamine und Öfen
10.1.8Gebäude-Außenlampen
10.1.9Untergrund
10.2Beleuchtung von Technic-Modellen (Kfz/Lkw)
10.3Beleuchtung von Raumschiffen
10.3.1Triebwerke
10.3.2Laser
10.4Beleuchtung von Lokomotiven/Waggons
10.4.1Lok-Beleuchtung
10.4.2Lok-Beleuchtung mit zweifarbigen LEDs (PFx-Baustein)
10.4.3Kompakte Stromversorgungen für Waggons
10.4.4Waggonbeleuchtung (Variante 1)
10.4.5Waggonbeleuchtung (Variante 2)
10.4.6Schlusslichter am Waggon
10.5Beleuchtung von Creator- und City-Fahrzeugen
10.5.1VW Bully (10220)
10.5.2Wechselblinker für Polizei, Feuerwehr & Co
10.6Hulkbuster Ultron Edition
10.7Blitzlicht für Achterbahnen (10261/31084)
10.8Leuchtturm (31051)
11Teilereferenz für LED-Einbau
11.1Modifizierte Steine
11.2Platten und Fliesen
11.3Technic-Bauteile
11.4Transparente Teile für Beleuchtungen
11.5Felgen und Räder
11.6Satellitenschüsseln (Radar/Dish)
11.7Platinenhalter
11.8Sonstige Teile
11.9Konstruktionen
Anhang
Index
Bildnachweis
Alle aktuellen LEGO-Beleuchtungsvarianten bieten begrenzte Einsatzmöglichkeiten. Die Glasfaser-Lösungen boten noch einen geringfügig flexibleren Einsatz und etwas Effekt. Doch da diese Elemente nicht mehr produziert werden und über den zweiten Markt zu teuer sind, ist deren Einsatz uninteressant und mittlerweile auch veraltet.
Die frühen Technologien wurden für die LEGO-Eisenbahn konzipiert und mit 4,5 V oder 12 V betrieben. Hier freuen wir uns als erwachsene LEGO-Fans, wenn wir diese noch funktionstüchtig halten können.
Für die Bionicle-Serie wurde 2006 ein transparent neon-orangener Leuchtstein (53500/54359) entwickelt, der sich in die Masken/Köpfe einbauen lässt. Allerdings hat dieser Stein keine konventionelle Verbindungstechnik und ist somit ausschließlich für diese Zwecke einsetzbar.
LEGO hat seit 2006 unabhängige Leuchtsteine mit Batterien (2 × LR41 1,5 V) und LED in einem Gehäuse im Programm. Häufig sind diese LEGO-Creator-Sets beigefügt. Es gibt ein transparentes (54930c02) und ein transparent-rotes Gehäuse (54930c01). Im transparenten Gehäuse ist eine gelb leuchtende 3-mm-LED verbaut, im roten eine rote LED. Das Gehäuse hat eine Fläche von 2 × 3 und eine Höhe von 4 Platten (1 1/3 Steinhöhe). Über einen Taster mit Technic-Achsen-Verbindung kann das Licht eingeschaltet werden. Jedoch leuchtet die LED nur so lange, wie der Taster gedrückt wird.
Abb. 1-1 Lichtbausteine 54930
Im Jahr 2006 wurde ein Stein mit transparentem Gehäuse produziert (54604), der eine rote LED und eine CR927-3-V-Lithium-Batterie verwendet und über einen Taster an der Oberseite eingeschaltet werden kann. Jedoch leuchtet auch hier die LED nur so lange, wie der Taster gedrückt wird. Am Gehäuse sind rechts und links Nuten, um den Stein zwischen zwei Fließen zu arretieren. Das Gehäuse hat eine Fläche von 2 × 4 und eine Höhe von 3 Platten.
Abb. 1-2 Leuchtstein 54604
Das Mitte der 80er-Jahre eingeführte Beleuchtungssystem arbeitete noch mit kleinen Glühlampen, und die Stromversorgung wurde über Kontakte an den Unterseiten der Platten und Noppen übertragen.
Abb. 1-3 Komponenten des »LEGO Light & Sound«-Systems
Unter dem Slogan »Light and Sound« wurde 2019 ein neuer Stein eingeführt, der an ebenfalls ältere DUPLO-Lösungen erinnert: ein Wechselblinker mit LEDs und einem Lautsprecher zwischen den beiden Leuchtsegmenten. Das Element wird einfach auf ein Fahrzeugdach gesteckt. Etwas klobig für die City-Reihe, aber eben für Kinderhände konzipiert.
Abb. 1-4 LEGO-Light-& Sound-Blaulicht mit Sirenensignal 2019
Im LEGO-Technic-Bereich gibt es seit 2008 eine 2-fach-LED mit Power-Functions-Anschluss (8870). Die LEDs sind in transparenten Kunststoff-Elementen verbaut, die sich in die 4,8-mm-Technik-Löcher einstecken lassen. Die LEDs leuchten weiß. Die Farbe wird hier u. a. durch Aufstecken von transparent-farbigen LEGO-Elementen erzielt.
Abb. 1-5 Power Functions 8870
Der schwarze 2 × 2-Verteilerbaustein des Power-Functions-LED-Kabels beinhaltet eine Platine mit mehreren Bauteilen: eine Brückengleichrichterschaltung, die mit den Eingängen C1 und C2 verbunden wird und die beiden Dioden ansteuert. Da C1 und C2 je nach Polarität der Stromversorgung 9 V oder 0 V liefern, müssen die Dioden sicherstellen, dass entweder von C1 oder C2 die 9 V an die Anoden der LEDs geliefert werden. RIDENT zwischen C1 und 0 V dient der Identifikation bei Anschluss der LEDs am WeDo-Hub 1.0. RV1 und RV2 sind die strombegrenzenden Widerstände für die LEDs. Parallel zur jeweiligen LED sind Kondensatoren zur Glättung des Signals geschaltet.
C1 und C2 liefert ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Rechtecksignal zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit. Betreiben wir parallel die LEDs, ist dies ungünstig, da es zu einem Flackern führen würde. Daher puffern die Kondensatoren mit ihrer gespeicherten Energie das Pausensignal ab. Bedeutet jedoch auch, dass die LEDs aus sind, wenn der Motor steht.
Abb. 1-6 Schaltung im Verteilerbaustein des 8870
Die Belegung der 4 Anschlüsse eines Power-Functions-Steckverbinders ist wie folgt dargestellt. C1 und C2 sind die Steuerleitungen und können bei reinen Stromversorgungsaspekten ignoriert werden. Die Steuerleitungen können jeweils 9 V oder 0 V führen. Bei Motoren kann hier auch ein Rechtecksignal mit unterschiedlicher Tastrate zur Regelung der Geschwindigkeit ausgegeben werden.
Abb. 1-7 Power-Functions-Steckerbelegung (links = Oberseite, rechts = Unterseite)
Abb. 1-8 Power-Functions-Kabelbelegung
Die von LEGO eingeführte Nachfolger-Technologie für » Power Functions« wurde Anfang 2019 mit »Powered Up« und den neuen Eisenbahn-Sets und dem Batmobil gestartet. Der Hauptunterschied liegt zunächst im Verbindungssystem, das die Stecker-/Buchsen-Form von WeDo 2.0 aus dem LEGO Education Universum verwendet. Bereits 2017 erschien das Boost-System – ebenfalls basierend auf demselben Verbindungssystem. Aktuell wird Boost unter »Powered Up« gelistet. Doch auch im Education-Bereich legt LEGO mit »Spike Prime«, voraussichtlich Anfang 2020, nach. Zusätzlich ergänzt »Control+« die LEGO-Technic-Linie mit einem größeren Hub und vier Anschlüssen. Auch hier basiert alles auf dem Verbindungssystem von WeDo 2.0. Die höchste Ausbaustufe scheint aber der Spike-Prime-Hub zu sein. Warum allerdings so viele verschiedene Hub-Varianten produziert werden, ist unverständlich. Vor allem, da das neue Verbindungssystem nicht mehr stapelbar ist und vor allem für LEDs nur noch ein Element pro Buchse verbunden werden kann.
Das neu patentierte Verbindungssystem soll es Nachahmern erschweren, kompatible Produkte anzubieten. Primär hat man die Produzenten aus dem asiatischen Raum im Fokus. Leider trifft es auch Dritthersteller mit eigenen Lösungen, die mit Original-LEGO-Produkten zusammenarbeiten und insbesondere die Ansprüche von AFOL erfüllen. Hier sollte LEGO versuchen, für solche echten Fan-Lösungen einen kooperativen Weg zu gehen.
Abb. 1-9 Powered-Up-LED-Element 88005
Interessant ist, dass sich der Aufbau der Elektronik vor den LEDs des neuen LED-Elements (88005) nicht verändert hat.
Der schwarze Anschlussblock besitzt ein 4,8-mm-Loch zur Befestigung an LEGO-Konstruktionen (Technic-Pins, Achsen, Noppe). Darin ist eine zur neuen Technologie passende Ansteuerungselektronik für die LEDs enthalten. Diese unterscheidet sich nur minimal vom Power-Functions-Aufbau. Lediglich die Widerstandwerte haben sich geändert. So besitzen nun die Vorwiderstände für die LEDs 510 Ohm, der Identifikations-Widerstand 2,2 kOhm zwischen M2 (Pin 2) und 0 V (Pin 3) (siehe Abb. 1-10).
Das Stecker-System ist wie bereits erwähnt für die Produktlinien WeDo 2.0, Boost., Powered Up, Spike Prime und Control+ identisch. Der 6-polige Stecker mit 6 Anschlüssen ähnelt einem RJ12. Für Eigenkonstruktionen müsste es ein Verlängerungskabel mit Buchse und Stecker geben. Leider gibt es derzeit für keine der Produktlinien ein entsprechendes Element von LEGO, weshalb hier entsprechende Eigenbauten nahezu unmöglich sind. Ein Adapter von einer Batteriebox zu einem Hub ergibt sowieso keinen Sinn, da diese ja keine Steuerelektronik wie der Hub von LEGO besitzt. Zum Redaktionsschluss des Buchs gibt es nur die Möglichkeit, ein LED-Element zu opfern, um an einen Stecker mit Kabel zu gelangen.
Abb. 1-10 Schaltung im Verteilerbaustein des 88005
Die Anschlussbelegung von Powered Up wurde vom Ursprungsprodukt WeDo 2.0 übernommen. M1 und M2 sind zur Ansteuerung von Motoren, S1 und S2 zur Kommunikation.
Abb. 1-11 Die Anschlussbelegung des Steckers von Control+/Powered Up (Boost/WeDo 2.0)
Abb. 1-12 Die Kabelbelegung von Control+/Powered Up (Boost/WeDo 2.0)
Es sind mittlerweile einige Drittanbieter auf dem Markt, die fertige LEGO-kompatible Beleuchtungssysteme anbieten. Insbesondere wenn Sie den Bastelaufwand scheuen und sofort loslegen möchten, können Sie sich die Zeit und den Aufwand sparen. SMD-Lösungen und sehr kleine Stecker-/Buchsen-Systeme können ohne entsprechendes Spezialwerkzeug und Kenntnisse nur sehr schwer oder überhaupt nicht hergestellt werden.
Auch diese Produkte kreativer LEGO-Fans werden bereits im asiatischen Raum schamlos kopiert. Ich empfehle hier den Entwicklungsaufwand zu honorieren und nur Originalware zu bestellen.
Der Hersteller Brickstuff ist seit 2011 am Markt und setzt auf ein ausbaufähiges System mit einem Verbindungsystem auf Basis von J.S.T-SUR-0,8-mm-Mikro-Steckverbindern an den Leuchtmitteln und 5-V-Spannungsversorgungssysteme. Die Verbindungen zwischen den Verteilerplatinen und zur Stromversorgung wird über J.S.T-SH-1,0-mm-Steckverbindern realisiert.
Abb. 1-13 Brickstuff PicoLED
Die PicoLEDs sind so konstruiert, dass sie auf oder zwischen LEGO-Noppen passen. Die Verbindungskabel sind so dünn (AWG 36), dass sie durch den Spalt zwischen den Steinen und Noppenverbindungen hindurchgeführt werden können. Jeder LED ist auf der kleinen Platine (Ø 4mm und 0,8 mm Höhe) ein passender SMD-Widerstand (ausgelegt auf 5 V und der jeweiligen LED-Farbe/den jeweiligen LED-Typ) vorgeschaltet.
Für die Beleuchtung von Gebäuden (Deckenbeleuchtung) sind spezielle LEDStreifen verfügbar, die in die Unterseite von LEGO-Platten passen. Jedes Element ist mit je zwei SMD-LEDs und jeweils 100 Ω Vorwiderstand bestückt (weiße LED mit UF = 3,5 V). An den Enden der Streifen sind Steckverbinder angebracht, um die Elemente untereinander zu verbinden.
Abb. 1-14 Brickstuff LED Stripe
Zudem bietet Brickstuff auch immer wieder Speziallösungen mit Effekten für einzelne Beleuchtungsobjekte an, wie Rundumleuchten, Tischlampen, Fackeln, Strahler. Verteilerplatinen und Verlängerungskabel sowie diverse Stromversorgungslösungen runden das Programm ab.
https://www.brickstuff.com/
Der australische Hersteller Light My Bricks bietet ein identisches Prinzip wie Brickstuff. Die Stromversorgung erfolgt über Batterieboxen, USB- oder Power-Functions-Adapter, die eine Spannung zwischen 5 V und 6 V liefern.
Abb. 1-15 Bit Lights von Light My Bricks
Die LED-Lösungen mit der Bezeichnung Bit Lights basieren auf kleinen runden Platinen mit einer SMD-LED und Vorwiderstand. Die Platine ist mit den Anschlusskabeln verbunden, die wiederum an eine Buchse angeschlossen sind.
Wie bei Brickstuff sind für die Beleuchtung von Gebäuden (Deckenbeleuchtung) spezielle LED-Streifen verfügbar, die an die Unterseite von LEGO-Platten passen und mittels eines doppelseitigen Klebestreifens befestigt werden. Technisch unterscheiden sich die Lösungen von denen von Brickstuff etwas: Jedes Modul ist mit je zwei SMD-LEDs bestückt, welchen jeweils ein Widerstand (für 5 V und abhängig von der LED-Farbe/dem LED-Typ) vorgeschaltet ist.
Abb. 1-16 LED-Streifen von Light My Bricks
Die Steckverbinder für die LEDs und die Verteilersysteme sind im Gegensatz zur Brickstuff-Lösung einheitlich – jedoch nicht Brickstuff-kompatibel.
Eine interessante Lösung stellt die Mini-Rundumleuchte dar, die in runde, transparente 1 × 1-Steine eingesteckt werden kann. Vier LEDs und eine Steuerelektronik realisieren ein Lauflicht. Ideal für Creator-Fahrzeuge oder als Warnlampen an Gebäuden oder im Raumschiff-Hangar.
Abb. 1-17 Light-My-Bricks-Rundumleuchte für 1 × 1-Rundsteine
https://www.lightmybricks.com.au
Dieser Anbieter ist seit 2004 am Markt und bietet Beleuchtungslösungen für den Modellbau und auch für LEGO an. Es gibt zwei Produktlinien, die eLite-Serie und die NanoLite-Serie.
Die eLite-Serie verwendet das JST-ZR-Verbindungssystem mit dem Rastermaß 1,5 mm zum Anschluss der LEDs.
Abb. 1-18 eLite-Leuchtmittel von LifeLites
Die NanoLite-Serie bietet auf flexiblen Leiterplatten montierte SMD-LEDs und Vorwiderstand mit Anschlusskabel.
Abb. 1-19 NanoLite-Leuchtmittel
Die Stromversorgung wird über kleine Module (15 × 15 mm), die mit zwei CR-1225-(3-V-)Knopfzellen betrieben werden, realisiert. Es können bis zu 4 LEDs angeschlossen werden. Das heißt, das System arbeitet mit einer Spannung von 6 V.
Abb. 1-20 LifeLites-Stromversorgungsmodul
http://www.lifelites.com/
LightStax ist eine kompatible Lösung mit Steinen, die über die reguläre Steckverbindung die Spannungsversorgung und -übertragung sicherstellt. Die LEDs sind in transparenten (klar oder milchig) 2 × 2- und 2 × 4-Steinen verbaut und in zehn verschiedenen Farben erhältlich.
Abb. 1-21 2 × 4-Lichtbaustein von LightStax
Die Lösung ist kompatibel mit LEGO und hat einen professionellen Serien-Produktionsgrad erreicht. Die Technik ist auch kindgerecht, da es keine kleinen Verbindungsysteme oder feine Drähte verwendet. Die Stromversorgung wird über einen 4 × 4 × 1 hohen Akku-Stein über dessen Pins an der Oberseite versorgt. Den Stein gibt es auch als Batterie-Variante, in dem eine 3-V-Knopfzelle eingesetzt wird.
Abb. 1-22 LightStax-Stromversorgungsmodul
Abb. 1-23 Straßenlampe von Stax mit Anschlussbuchse im Sockel
Es gibt auch Straßenlampen (LampStax), die entweder direkt mit dem Akku-Stein oder einem Verbindungskabel verbunden werden.
Seit 2018 werden auch sogenannte Mini-Stax – 1 × 1 runde transparente Plättchen mit LED produziert.
https://www.lightstax.eu/
Abb. 1-24 Mini-StaxLED-Steine
i-Brix basiert auf einer kabellosen Energieübertragung über eine spezielle Grundplatte zu 1 × 1-Steinen, die LEDs und einen Empfänger besitzen. Das Prinzip kennen wir bei Smartphones und der kontaktlosen Ladefunktion. Interessant ist die Technik für statische Beleuchtungen von zweistöckigen Gebäuden, da die Übertragung bis zu einem Abstand von 20 cm möglich ist. Auch für Straßensysteme kann die Lösung einsetzbar sein, da die Fahrzeuge auf der Straße frei bewegt werden können, die Scheinwerfer jedoch ohne Stromversorgung leuchten. Es fehlen hierzu jedoch noch die passenden Elemente, die auch Scheinwerfer von LEGO-City-Autos ermöglichen.
Abb. 1-25 iBrix-Grundplatte mit 1 × 1-LED-Empfängerbausteinen
Auf jeden Fall ist diese Variante auch für Kinder geeignet, da nicht mit Kabeln und Steckverbindern hantiert werden muss. In der speziellen Bodenplatte ist die Sendeeinheit mit den notwendigen Spulen integriert. Die einzelnen 1 × 1-Steine enthalten eine Empfängerspule, die Wandler-Elektronik sowie die LED.
i-Brix befindet sich noch in einer frühen Phase der Firmenentwicklung und hat bis zur Drucklegung noch keine Serienfertigung, die eine schnelle und weltweite Verfügbarkeit gewährleistet. Doch die Idee ist zu gut, um sie in diesem Buch unerwähnt zu lassen.
http://www.i-brix.com/
Der PFx Brick bietet in einem Baustein Motorsteuerung, Licht- und Sound-Effekte. Zum Anschluss von PicoLEDs (Brickstuff) oder LifeLites gibt es entsprechende Anschlussplatinen. Eine eigene Reihe von LEDs inkl. Anschlusskabeln mit 2,54-mm-Buchsen mit passenden Anschlussplatinen (2,54-mm-Pfostenstecker) sind ebenfalls verfügbar.
Abb. 1-26 PFx Brick mit Anschlussplatine und 3-mm-LED
Die Konzentration mehrerer Funktionalitäten in einen Baustein bietet viele Möglichkeiten, die über das reine Beleuchtungsthema hinausgehen. Ein weiterer Vorteil ist die individuelle Konfiguration der LED-Steuerausgänge für unterschiedliche Effekte. Die Effekte selbst werden über die Steuersoftware konfigurierte, wobei für jeden Effekt zusätzlich verschiedene Parameter beeinflusst werden können, um den Effekt weiter anzupassen. In Kapitel 9 werden die Möglichkeiten hinsichtlich der Beleuchtungseffekte beschrieben. Der Baustein wird auch in diversen Beispielen verwendet, um schnell und flexibel Effekte in die Modelle zu bringen. Zudem werden einige Erweiterungen wie eine Lichtleiter-Anschlussplatine und eine Anschlussplatine mit optischer Kopplung für Erweiterungen wie die Ansteuerung von Treiberstufen für mehr LEDs über einen Ausgang vorgestellt.
https://fxbricks.com
Die Elektronik-Zeitschrift »Elektor« hat eine Platine entwickelt, die mit einer beliebigen LED, einem Vorwiderstand und einem Anschluss (2,54 mm Pin-Abstand) bestückt werden kann. Die Platine hat zwei 4,8-mm-Bohrungen im LEGO-Noppen-Abstand, um diese auf LEGO-Steine aufstecken zu können.
Abb. 1-27 Bestückte Elektor-Legoled-Platine an LEGO-Steinen
https://www.elektor.de/legoled
Das Platinen-Layout ist zudem kostenfrei im Internet verfügbar:
https://www.elektormagazine.de/articles/projekt-nr-59-elektor-lego-LEDs/6724
Es gibt verschiedene Quellen für kompatible Leuchtsteine sowie Beleuchtungslösungen auf USB-Basis und LEGO-Set-bezogene Konfigurationen. Einige auch aus dem asiatischen Bereich, deren Händler wir auf Aliexpress, BangGood und mittlerweile auch auf eBay und Amazon finden. Insbesondere kompatible Leuchtsteine in unterschiedlichen LED-Farben, blinkend, mit wechselnden Farben sind im Angebot. Die hierfür eingesetzten Bausteine sind keine modifizierten Original-LEGO-Teile.
Abb. 1-28 Beispiel eines Nicht-LEGO-Lichtbausteins mit Tastschalter in Noppe
Das passende Werkzeug für die Erstellung von Beleuchtungskomponenten ist ein wichtiges Thema, da feine Drähte und kleine LEDs verarbeitet werden. Einige Leser werden schon eine entsprechende Ausrüstung besitzen und nur einige Ergänzungen benötigen. Freilich hat gutes Werkzeug auch seinen Preis, trägt aber durchaus zum Erfolg bei.
Zum Zuschneiden von Kabeln/Litzen oder Abschneiden überstehender Kabelenden an Lötstellen wird diese Zangenart benötigt.
Abb. 2-1 Knipex-Präzisions-Seitenschneider
Für sehr dünne Kabel sollten Sie sich eine einstellbare Präzisions-Abisolierzange zulegen. Das Entfernen der Isolierung mittels Lötkolben wird häufiger im Internet gezeigt, ist aber nur für Drähte mit Lackisolierung sinnvoll. Auch das Entfernen mit Feuerzeug, Schleifpapier oder ähnlichen Methoden sollte vermieden werden. Die Litzen sind so fein, dass Beschädigungen zulasten der Stabilität und Lebensdauer geht.
Abb. 2-2 Jokari PWS-PLUS 002, AWG30 – AWG20, 0,25 – 0,8 mm
Tipp
Das Jokari-Werkzeug beinhaltet an der Unterseite einen Seitenschneider zum Zuschneiden von Litzen. Das spart die Anschaffung eines Präzisions-Seitenschneiders.
Für kleinere Biegearbeiten sind verschiedene Feinmechanikzangen immer hilfreich. Ein Set mit gängigen Varianten sollte in keiner Werkzeugsammlung fehlen.
Abb. 2-3 Knipex-Flachzange
Abb. 2-4 Knipex-Rundzange
Abb. 2-5 Knipex-Storchenschnabelzange
Abb. 2-6 Knipex-Spitzzange
Um Kabelenden in Kontakte einzupressen, sind sogenannte Crimpzangen in unterschiedlichsten Varianten erhältlich. Die Pressvorrichtungen sind dabei häufig für mehrere Kontaktgrößen in einer Zange vorhanden – auch Zangen mit auswechselbaren Presswerkzeugen und einem ganzen Set für unterschiedliche Kontakte sind erhältlich. Für die Beispiele im Buch wird ein Zangen-Presseinsatz für 2,54-mm-Crimpkontakte des Typs DUPONT benötigt.
Abb. 2-7 Volandor-Crimpzange
