LED-Strassenleuchten sparen mit neuartiger Schaltung noch mehr Strom
Eine neue, am Karlsruher Institut entwickelte Schaltung macht sparsame LED-Strassenleuchten noch energiefreundlicher und sorgt laut KIT für schöneres Licht. Zudem haben derart verbesserte Lampen eine längere Lebensdauer als herkömmliche.
Eine grössere Zahl von LEDs parallel zu schalten sei schwierig, weil der Ausfall einer einzelnen Diode entweder zum Versagen des gesamten Systems oder eines Teilbereich geführt hätte, erklärt Michael Heidinger vom Lichttechnischen Institut, der das Projekt durchführt. Die Alternative, die LEDs in Reihe zu schalten, sei ebenfalls mit Nachteilen behaftet, da hier mit steigender Zahl der Dioden sehr hohe Spannungen benötigt werden. Weil in Deutschland die gesetzlich zulässige, als nicht lebensbedrohlich geltende Berührungsspannung bei 120 Volt liegt, konnten bis anhin nur bis 40 LEDs in einer Reihenschaltung verbaut werden.
Heidinger hat nun eine Schaltung entwickelt, die Alterung und Ausfälle einzelner LEDs abfängt. Dies ermöglicht es, kostengünstig eine Vielzahl von LEDs – im Prototyp waren es 144 Leuchtpunkte – auf einer einzigen Platine zu montieren und sicher zu betreiben. Mit Heidingers neuem Schaltkonzept kann damit nun mit wesentlich geringeren Spannungen gearbeitet werden. „In diesem Prototyp waren es 20 Volt“, so der Wissenschafter.
Überdies erwärmt sich die Konstruktion nicht so stark wie es bei herkömmlichen LED-Strassenleuchten der Fall ist. „Bei wenigen LEDs ist die Verlustleistung sehr konzentriert“, erklärt Heidinger. Sie müsse aufwendig verteilt werden. Mangelnde Wärmeverteilung äussere sich in lokaler Überhitzung, die sich negativ auf die Lebensdauer der Leuchte auswirke. Somit ist es aufwendig und auch teuer, die Wärme zu verteilen beziehungsweise zu mindern aufwendig. Kosten, die laut KIT mittels Heidingers LED-Anordnung deutlich reduziert werden können.
Auch die Leuchteigenschaften seien für das menschliche Auge angenehmer, sagt Heidinger: „Viele kleine LEDs werden aus einiger Entfernung als Flächenstrahler wahrgenommen. Sie blenden dadurch weniger als Hochleistungs-LEDs, die als Punktlichtquelle wahrgenommen werden.“ Obendrein sind Kleinleistungs-LEDs billiger als Hochleistungs-LEDs: Obwohl das neue System mehr Leuchtdioden benötigt, kann es zum gleichen Preis hergestellt werden. Zudem ist es relativ einfach auf das neue System umzusteigen: „Das LED-Modul kann einfach in die bestehenden Leuchten montiert werden“, sagt Heidinger. (mai/mgt)
