Philips Hue — Ganz schön teure LED-Lichttechnik

Nichts für mich sondern nur für reiche Leute mit Allüren. Inzwischen (2024) im bezahlbaren Bereich. Via Äpp oder Fernbedienung steuerbare RGB-Lampe. Pferdefuß des Ganzen: Eine Kommunikationsbox wird obendrein benötigt, die Bluetooth in ein Philips-eigenes, ZigBee-ähnliches Funkprotokoll umsetzt.

Leuchte für E27

Extra schlanke Leuchte für Hängelampen mit Philips Hue E27. Diese beispielsweise. Aus dem 3D-Drucker.

Erster Versuch: Mit 3D-gedruckter Lampenfassung. Als das Problem erwies sich die Kontaktierung: Der Versuch, die Kontaktierung einer Steckklemme nachzuahmen, erwies sich als sehr heikel, weil man dazu die richtige Kombination und Biegung aus Federblech und Messing benötigt. Wurde schließlich verworfen.

Tatsächlich gefertigt: Mit Hornbach-Glühlampenfassung E27, Artikelnummer 7002718, zurechtgesägt: Durch vorsichtiges(!!) Sägen und Nachbearbeiten mit dem Messer wurde die Außenschale entfernt, bis nur noch der „Kern“ der Fassung mit dem E27-Gewinde und der Kontaktierung übrig blieb. Als Platz sparende Zugentlastung für das Hängekabel wurde ein Querloch gebohrt und durch den Mantel hindurch ein Kabelbinder gefädelt. Das gesamte Konstrukt bekommt dann einen Becher in Glockenform aus wärmebeständigem weißen ASA. Dazu noch ein kurzer, dünner Lampenschirm aus teiltransparentem weißen PLA. Dieser wird vom Lampenkonus gehalten. Um das Kabel besser aushängen zu lassen kommen in die Glocke noch einige dicke Karosseriescheiben zum Beschweren.

Komplettes Archiv mit SolidEdge-Quellen

Gesamtansicht und 3D-Druckteile

LED-Strip

Im aktuellen Fall ging es darum, einen Philips Hue LED-Strip zu zerschneiden und mit Zwischenkabel versetzt zu montieren: Links und rechts von einem Dunstabzug am Küchenoberschrank. Ungefähr so hier. Allerdings mit 2⅓ m rechts und ⅔ m links.

Zerteilen und installieren

Der Streifen lässt sich nur alle 33 cm an der Lötstelle auftrennen! Dazu werden mit einem quer über alle Zinnhügel gehaltenen Lötkolben alle Lötstellen auf einmal erwärmt und der Streifen auseinandergezogen.

Was tun, wenn man den Streifen zentimetergenau haben muss? Hier habe ich mich so beholfen, einen Teil des Streifens durch 2 Knicke um 90° nach hinten (am Dunstabzug entlang) zu legen. Dass da ein paar LEDs nicht in Linie sind macht nichts und sieht sogar extra gut aus. Um das Ganze steckbar zu gestalten, gibt es die dazu notwendigen Stecker- und Buchsenleisten im 2-mm-Raster bei Reichelt. Das Kabel dazwischen ist vergleichsweise unkritisch, weil nur PWM-Signale darüberlaufen. Man muss also nicht noch teure Kabel bei Amazon kaufen, wenn man ohnehin zum Lötkolben greifen muss. Allerdings sollte man bei großen Längen ausreichend Querschnitt vorsehen, vor allem für die Leitung V+? (gemeinsame Anode), C? (Katode Kaltweiß) und F? (Katode Warmweiß). Der Streifen selbst hat eine ziemlich dicke Kupferschicht (und biegt sich entsprechend schwer), damit LEDs am Ende nicht merklich dunkler sind als am Punkt der Einspeisung.

Was sind das für 6 Kontakte? Der LED-Streifen besteht aus 33 cm langen Segmenten mit in Reihe geschalteten LEDs:

Das macht 5 per PWM helligkeitsgesteuerte Leitungen, plus eine gemeinsame Anode, vermutlich: Weil n-Kanal-MOSFETs billiger sind.

Normales Arbeitslicht wird nahezu ausschließlich von der kaltweißen und der warmweißen LED zusammengesetzt. Diese beiden LEDs sollten auf einen hohen Farbwiedergabeindex ausgelegt sein, wenn man schon so viel Geld hinblättert. Die weniger effiziente RGB-LED steuert dann nur noch etwas Grün dazu. Erst bei Extremfarben werden die beiden weißen LEDs zurückgedimmt, und das Licht kommt dann vor allem von der RGB-LED. Bisher wurde noch keine Äpp gesichtet, mit der man die 5 einzelnen LEDs getrennt steuern könnte, etwa zum Testen zur Inbetriebnahme oder um einen Lichtschlaucheffekt zu erreichen. Es kann auch sein, dass die Zigbee-Steuerkiste von selbst aus RGB-Vorgaben die 5 PWM-Ausgänge steuert und ein Einzelzugriff gar nicht vorgesehen ist.

Kapselklasse

Der LED-Streifen kam in ein Alu-Kastenprofil mit Milchplastabdeckung. Das ergibt eine gute Farbmischung. Allerdings fiel der seitliche Lichtaustritt alle 1 m deutlich auf, obwohl genau zugeschnitten und verlegt wurde. Um das zu vermeiden, klebt man vor dem Einkleben des LED-Streifens Alufolie von innen auf alle Spalte.

Billiger

Ein WS2812-Lichtband tut's auch, wenn man einen Mikrocontroller hat. Zur bequemen Einstellung der Lichtfarbe werden 3 Potenziometer benutzt:

Das passt wunderschön in einen ATtiny5! Dieser schickt die daraus berechnete RGB-Farbe an bis zu 250 hintereinandergeschaltete WS2812, und fertig ist die Küchenbeleuchtung. Die Berechnung kann so erfolgen:

typedef unsigned char byte;

struct Bytearray{
 operator byte*() {return (byte*)this;}
 operator const byte*() const {return (const byte*)this;}
}

struct HSV: public Bytearray{
 byte H,S,V;	// 8-Bit-Werte vom A/D-Wandler
 byte rgbcomponent(byte cindex) const;
}hsv;	// vom A/D-Wandler: H=Farbart, S=Sättingung, V=Helligkeit

struct GRB: public Bytearray{
 byte G,R,B;
 void set(const HSV&);
}grb;	// in der Anordnung für WS2812

// Multiplikation mit Aufweitung des Faktors "b" auf 0..256
static byte mul8u(byte a, byte b) {
 if (b>=128 && !++b) return a;	// auf 0..1 normieren
 unsigned t = a*b;
 a = t>>8;
 if (t&0x80) ++a;		// Aufrunden nach Rechtsschieben
 return a;
}

// cindex = 0 (rot), 2 (grün), 4 (blau). Andere Werte sind nicht erlaubt!
byte HSV::rgbcomponent(byte cindex) const{
// 1. Farbart in Komponente umrechnen, c = 0..255
 unsigned t = H*6;
 char s = t>>8;			// Sechstel der Farbart
 if ((s-=cindex)<0) s+=6;	// Um die Litfaßsäule herum
// Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum#/media/Datei:HSV-RGB-comparison.svg
// Die rote Linie betrachtend
 byte c=t&255;
 switch (s) {
  case 0:
  case 5: c=255; break;		// maximal
  case 1: c=~c; break;		// fallend
  case 2:
  case 3: c=0; break;		// minimal
 }
// 2. Sättigung anwenden
 c = 255-S + mul8u(c,S);
// 3. Helligkeit anwenden
 return mul8u(c,V);
}

void GRB::set(const HSV&hsv) {
 R = hsv.rgbcomponent(0);
 G = hsv.rgbcomponent(2);
 B = hsv.rgbcomponent(4);
}