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Blinkender LED-Weihnachtsbaum

18.04.2020

Nachdem ich einige Farbwechsel-LEDs bestellt hatte, kamen nach einiger Zeit ziemlich verrückt blinkende LEDs an, die ich so nicht erwartet hatte. Allerdings kam ich schnell auf den Gedanken, damit ein Deko-Objekt für die Weihnachtszeit zu bauen.

Video: Fertiger LED-Weihnachtsbaum in verschiedenen Raumlicht-Verhältnissen

Verwendete Bauteile

Planung

Zunächst gab es ein paar Vorüberlegungen, wie denn solch ein Baum aussehen könnte. Nach einigen Skizzen und Tests war das Ergebnis: es werden 4 "Zweig-Ebenen" aus Messingdraht mit jeweils 4, 6, 6 und 8 LEDs als Kerzen und eine Spitze mit einer LED (insgesamt also 25 LEDs; jeweils immer die 5mm-Ausführung als blinkdener RGB-Farbwechsel). Der Stamm besteht aus einem geraden Messingdraht, an dem die Vorwiderstände hängen und am Fuße des Baum in eine Art Ständer übergeht, damit das gesamte Gebilde später nicht umfällt.

Skizze des LED-Baums
Abb.: Erste Skizze des LED-Baums mit dem prinzipiellen Aufbau und der Anordnung von LEDs und Widerständen
Skizze des LED-Baums mit Berechnungen für die Maße der Zweig-Ebenen
Abb.: Skizze des LED-Baums mit Berechnungen für die Maße und Abstände der Zweig-Ebenen
Skizze der Draufsicht des LED-Baums
Abb.: Skizze der Draufsicht des LED-Baums mit der möglichen Anordnung und Verteilung der LEDs
Aufbau des LED-Baum als 3D-Design
Abb.: Zur besseren Anschauung und der Aufteilung der Ebenen und LEDs habe ich zusätzlich in POV-Ray ein (grobes) 3D-Modell des Baums angefertigt. Hier sind natürlich nicht alle Verdrahtungen richtig gesetzt. Es ging nur um eine Machbarkeit und Platzaufteilung (die Maße der Drähte, Widerstände und LEDs sind korrekt)

Prototyp

Der Aufbau des Baum ist denkbar simpel, d.h. es werden an eine 5V-Spannungsquelle (als Powerbank oder anderer USB-Anschluss) die 25 Vorwiderstand-LED-Paare angeschlossen. Zum Ausprobieren hatte ich zunächst diesen Aufbau auf einem Breadboard zusammengestellt, um Stomaufnahme und Helligkeit zu testen. Dann ging es an den finalen Aufbau.

Drähte biegen und Löten

Es werden für die VCC-Seite (5V-Anschluss) folgende Drahtstücke benötigt:

Auf der Ground-Seite werden folgende Drahtstücke verwendet:

Messingdraht wurde zu Ringen gebogen und verlötet
Abb.: Der Messingdraht wurde in Stücke der richtigen Länge für die jeweiligen Baum-Ebenenen geschnitten, mit einer Langbeckzange (und recht viel Geduld) zu möglichst gleichmäßigen Ringen zusammengebogen und dann schließlich deren Enden miteinander verlötet.
Lötstellen der Messingdraht-Ringe
Abb.: Detailansicht der Lötstellen der Messingdraht-Ringe
Verbindung zweier Ebenen
Abb.: Zwei Drahtringe werden mit jeweils 4 Drahtstücken (ca. 35mm Länge) verlötet. Dies gibt einige an Stabilität.
Verbindung aller Ebenen
Abb.: Die Drahtringe werden mit jeweils 4 Drahtstücken um 45° versetzz verlötet, um bessere Stabilität zu erreichen.
Fertig verlöteter Baum mit (losem) Stamm
Abb.: Fertig verlöteter Baum mit (losem) Stamm
Einzelne LED mit verlötetem Vorwiderstand
Abb.: Die LEDs werden an der Kathode (-) auf ~4mm gekürzt. Die Anode wird bei ~4mm um 90° nach außen gebogen und mit dem Vorwiderstand verlötet. Der Abstand des Widerstand muss pro Ebene ausprobiert werden. (siehe nächstes Bild)
Oberste Ebene des LED-Baums mit fertig verlöteten LEDs
Abb.: Oberste Ebene des LED-Baums mit fertig verlöteten LEDs; die Drähte der Vorwiderstände werden gemeinsam als "Blob" am Stamm zusammengelötet und halten das Ganze gut zusammen.
Fertiger LED-Weihnachtsbaum (ohne Buchse für Spannungsversorgung)
Abb.: Fertiger LED-Weihnachtsbaum (Buchse für Spannungsversorgung noch nicht angelötet)

Langsamer Farbwechsel

Wem der schnelle Farbwechsel zu aufregend ist, kann auch mit langsam wechselnden RGB-LEDs (hier: diffus) einen stimmungsvollen Deko-Baum kreiern, wie das folgende Video zeigt:

Video: LED-Weihnachtsbaum mit langsamen Farbwechsel-LEDs