Gebetsmühle; pdfauthor - Enhydralutris

3.8. LEUCHTDIODEN 229
3.8 Leuchtdioden
Vorbemerkung: Dieses Kapitel kann gar nicht akutell gehalten werden. Zwischendurch werden inzwischen
sicherlich veraltete Leistungsdaten verwendet und aktuelle Leistungsdaten sind nach spätestens
einem Jahr veraltet. Zudem ist aufgrund der stetigen technologischen Umbrüche eine Strukturierung
schwierig, da immer neue Einschübe erfolgen! Das Hauptaugenmerk soll auf weißen LED’s
liegen. Rote und orange LEDs werden nur nebenbei betrachet.
Leuchtdioden (LED) haben einen großen Vorteil: Alle empfindlichen Teile sind vergossen und eingekapselt,
dynamische Probleme sind vernachlässigbar. Aber es gibt auch Probleme (Wo Licht ist, da
ist auch Schatten): LEDs können u.A. nur begrenzt Spannung in Sperrichtung vertragen, in der Regel
sind es nur 5 V. Deswegen müssen sie u.U. mit Schutzvorrichtungen, wie z.B. Gleichrichtern oder
Freilaufdioden (in Gegenrichtung parallel geschaltete Diode) versehen werden. Alle Punkte hier aufzuzählen
sprengt den Rahmen.
Es gibt relativ wenige Hersteller von lichtstarken LEDs: Agilent 60 , Nichia, Sharp, Luxeon und Infineon
61 sind wohl die nennenswerten, wobei jeder sein eigenes Produktspektrum hat und Bewegung im
Markt ist.
Im Kingbright Rheinmetall Elektronik Katalog für 1999–2000 gibt es z.B. rote LED (Substrat GaAlAs)
mit min./typ. 3/4,5 cd in 5, 8 und 10 mm Durchmesser mit 30–40 ◦ Sichtwinkel. Die hellsten diffusen
roten haben immerhin noch 0,8/1,3 cd bei 60 ◦ Sichtwinkel. Die Betriebspannung liegt bei ca. 1,8 V.
LEDs werden aufgrund der steilen Kennlinie mit konstantem Strom betrieben, die Spannung ist nur
mittelbar zur Dimensionierung der Schaltung interessant! Die Lichtstärke ist durch die abzuführende
Verlustleistung temperaturabhängig: 100 %@20 ◦ C, 50 %@70 ◦ C und 180 %@-15 ◦ C. Der Lichtstrom
ist vom Strom abhängig: 100 %@20 mA, 185 %@40 mA und 280 %@100 mA. Die Lebensdauer geht bei
mehr als 20 mA Dauerstrom stark zurück (vgl. Formel (3.72), so daß eher ein gepulster Betrieb verwendet
werden sollte. Die zulässige Pulsstromhöhe ist bei den neueren Hochleistungs-LEDs aber
meist nur gering, so dürfte sich der Aufwand des Pulsens kaum noch lohnen.
3.8.1 Theoretische Vorüberlegungen zum LED-Scheinwerfer
Was für eine Strahlstärke und Strahlstärkenverteilung müßte eine LED aufweisen, um die erforderlichen
Lichtwerte zu erzeugen?
I = E TA24r 2
(3.59)
Für eine HS4 ergeben sich damit 2000 cd. Für die horizontale Ebene muß der Sichtwinkel 2Φ 1/2 größer
als 8 ◦ sein. Vertikal dürfen oberhalb von 3,4 ◦ maximal 200 cd abgestrahlt werden, während unterhalb
60 Agilent ist die verselbstständigte Halbleitersparte von HP.
61 Infineon ist die verselbstständigte Halbleitersparte von Siemens.