Was Ihr über helle Leuchtdioden wissen solltet!

[Ewald]

Die junge Technologie von ultrahellen Leuchtdioden galt noch vor wenigen Jahren als unbezahlbar, solche Halbleiterleuchtmittel wurden zu Apothekerpreisen jenseits von 5.- Euro pro Stück angeboten. Mittlerweile haben sich die Handelspreise wie erwartet auf ca. 10% eingependelt und sind auch für die breite Masse erschwinglich.  Ultrahelle LED eignen sich aufgrund ihrer hohen Leuchtkraft hervorragend für dekorative Beleuchtungen und auch als Ersatz von herkömmlichen  Glühlampen bei Signalleuchten im Straßenverkehr. Nachdem unsere klassischen kleinen Zweiräder überwiegend mit schwachen Magnetzündergeneratoren ausgerüstet sind, eröffnen sich mit dieser energiesparenden Beleuchtungstechnik völlig neue Perspektiven. Diese Seite sollte jedem helfen seine ultrahellen Leuchtdioden auch fachgerecht zu installieren, viele von Euch kennen schon die schönen farbigen Bilder bei Ebay wo zahlreiche verschiedene Leuchtdioden zu unterschiedlichen Preisen angeboten werden:



Ein altes Sprichwort lautet: "wer die Wahl hat, hat die Qual", ich werde hier versuchen die Auswahlkriterien für unerfahrene Konsumenten zu erleichtern. Es gibt auch unter Leuchtdiodenhändlern schwarze Schafe und korrekte Mitbewerber welche wirklich gute Qualitätsware zu christlichen Preisen verkaufen, ist nicht viel anders wie bei KFZ Ersatzteilen. Für Signalleuchten wie Schlußlicht und Blinker sollte man nur Leuchtdioden mit möglich breitem Abstrahlwinkel verwenden:



Es gibt zahlreiche rote, gelbe und orange Leuchtdioden mit hoher Intensität, welche dafür nur einen bescheidenen Abstrahlwinkel von 10 bis 16 ° haben. Solche Leuchtmittel blenden bei direkter Betrachtung  und haben bei Seitenansicht viel zu geringe Intensität. Deshalb soll jeder für seine energiesparenden hellen Signalleuchten ausreichend viele Leuchtpunkte mit durchschnittlich 30° Abstrahlwinkel verwenden.  Bei Kennzeichen oder Instrumentenbeleuchtung reichen erfahrungsgemäß auch billige Leuchtdioden mit 15 bis 20° engem Lichtkegel.  Sehr negativ ist mir aufgefallen, daß manche Anbieter ihre Billigware mit einer Intensität von stolzen 10000mcd angeben! Dafür wird ein unseriöser Rechentrick angewendet, ich zeige Euch nun wie man aus billigen blauen 4000mcd Leuchtdioden teure 10000er macht:

"Beweisstück eines Ebay Verkäufers":
glasklare 5mm LED
Farbe: Blau ultrahell                                     
Öffnungswinkel: 30°
Spannung: 2,8V bis 3,8V
Strom: 20mA bis 30mA
Wellenlänge: 465nm bis 470nm
Helligkeit: Dauerbetrieb typ. 4000mcd bei 20mA
Dauerbetrieb max. 6000mcd bei 30mA
(kein Dauerbetrieb) max. 10.000mcd bei 50mA 

In seinen  Auktionen bietet er sie häufig als ultrahelle blaue LED "10000mcd 30°Abstrahlwinkel" an, was auf hochwertige Qualitätsprodukte hinweisen soll. Auf folgendem Bild gibt es ein übersichtliches Datenblatt mit handelsüblichen verschiedenfarbigen ultrahellen 5mm LED:



Vor kurzem beklagte sich ein junger Bastler, daß von seinen 3 ultrahellen roten Leuchtdioden im Rücklicht nach 14 Tagen schon 2 defekt sind. Er schrieb mir später daß er seine hellen Leuchtdioden über 39 Ohm Widerstände direkt über das Zündschloß an den Akku vom Ulo 801 Laderegler angeschlossen habe, so ein Fehler kann selbstverständlich jedem mal passieren. Ein inkompetenter Verkäufer erzählte ihm noch, daß die Durchlaßspannung 4 Volt und der Nennstrom 50mA betragen dürfe, was bei roten Leuchtdioden ein völliger Schwachsinn ist. Der jugendliche errechnete sich den Vorwiderstand zwischen 4 bis 6 Volt und der beträgt bei 50mA exakt 40 Ohm, folglich kaufte er in einem Elektronikladen 39 Ohm Widerstände. Leider beträgt die Spannung am Akku bei laufendem Motor ca. 7,2 Volt, und rote Leuchtdioden haben je nach Hersteller nur Durchlaßspannungen von 2,0 bis 2,4 bei max. 30 mA Dauerstrom. Unter folgendem link gibt es für alle die das ohmsche Gesetz nicht kennen, ein nützliches kleines Programm zum berechnen von Vorschaltwiderständen für Leuchtdioden:

http://www.freewarepages.de/software/Pro...12458.html

Nun überprüfen wir mit Hilfe dieses nützlichen Tools wie hoch der Strom an den roten Leuchtdioden bei 39 Ohm tatsächlich anstieg:



Die guten Leuchtdioden wurden mit satten 120mA vergewaltigt und leuchteten sicher sehr hell, leider funktioniert so etwas nicht sehr lange. Mit Energiesparen hat dieser Exzeß auch nicht mehr viel zu tun, 3 einzeln gespeiste Leuchtdioden mit insgesamt 360mA Stromaufnahme verheizen bei 7,2 Volt schon stolze 2,6 Watt. 6 Volt sind außerdem eine ungünstige Spannung für den betrieb von Leuchtdioden, im nächsten Beispiel errechnen wir den richtigen Widerstand womit unsere ultrahellen Leuchtdioden dauerhaft halten:



Wir sehen also daß der Widerstand 4 x so hoch sein muß und die Led's leuchten damit auch nicht mehr so hell, besser 2 bis 3 Leuchtpunkte mehr verwenden und die guten Dinger halten dafür ewig. Bei 6 einzelnen Leuchtdioden mit je einem Vorwiderstand  beträgt der Gesamtstrom 180mA und die Leistungsaufnahme stolze 1,3 Watt bei 7,2 Volt, man erspart im Vergleich zu herkömmlichen 6 Volt 4 Watt Lampen ca. 2,7 Watt an Energie ein. Am folgenden Schaltbild habe ich eine einfache energiesparende Schlußleuchte mit 28 roten und 3 weißen Leuchtdioden für 12 Volt Betriebsspannung bestückt. Das Bremslicht verfügt über 24  helle rote Leuchtpunkte, für das Rücklicht reichen 4 rote Leuchtdioden und zur Kennzeichenbeleuchtung habe ich 3 weiße Lichtquellen spendiert.



Aufgrund der niedrigen Durchlaßspannung von roten Leuchtdioden darf man bei 12 bis 14,4 Volt Gleichspannung 4 Stück in Reihe schalten und benötigt insgesamt nur maximal 30mA Strom pro Stromkreis. Rote gelbe und orange LED beginnen schon ab ca. 1,6 Volt sichtbar zu leuchten, folglich müßte ein tiefentladener Akku unter 6,4 Volt absinken bis nichts mehr vom Licht erkennbar wäre. Bei dieser niedrigen Spannung benötigen 4 in Reihe geschaltete LED anders wie Glühlampen mit Metallfäden, nur ca. 100µA Strom und würden sogar an einem völlig toten Akku noch mehrere Tage gut sichtbar glimmen. Es ist aber wichtig sehr gute ultrahelle rote Leuchtdioden (beispielsweise von Kingbright) zu verwenden, die gibt es noch nicht für 20.- Cent Stückpreis aber mit ca. 50.- Cent liegen sie noch in einer vertretbaren Schmerzgrenze. Weiße, blaue und grüne Leuchtdioden haben höhere Durchlaßspannungen und beginnen erst ab ca. 2,5 Volt zu leuchten, folglich darf man an 12 Volt Gleichstrombordnetzen maximal 3 LED in Reihe schalten. Die Akkuspannung darf bis 7,5 Volt absinken, was in der Praxis kaum vorkommt. An 6 Volt Akkus muß man weiße blaue und grüne Leuchtdioden einzeln schalten, bei roten gelben und orangen  LED darf man jeweils 2 Stück mit einem gemeinsamen Vorwiderstand in Reihe schalten und spart die halbe Energie. Viele kleine Zweiräder sind mit schwarzen ULO801 Boxen ausgerüstet, wo ein 6 Volt 1Ah Ni-Cd Akku integriert ist. Die kostengünstigere Lösung (im Verhältnis zu einer 12 Volt Umrüstung) wäre eine energiesparende LED-Schlußleuchte für 6 Volt Betriebsspannung zu basteln, folglich leuchtet auch das Bremslicht bei Leerlaufdrehzahl mit hoher Intensität.     



Die gesamte Leistungsaufnahme ist bei 6 und 12 Volt gleich, allerdings braucht man bei 6 Volt den doppelten Strom wie aus  zeitgemäßen 12 Volt Akkus. Nachdem aber ein ultrahelles LED Bremslicht mit 24 Leuchtpunkten ca. 8 mal weniger Strom wie eine 6 Volt Glühlampe verbraucht, funktioniert es auch mit kleinen 6 Volt 1 Ah Akkus  lange Zeit ohne fremde Energiezufuhr. Im folgenden Bild seht ihr den direkten Vergleich zwischen billigen Ebay Leuchtdioden  und hochwertigen roten 10000mcd LED von Kingbright!



Die rote 30° LED von Kingbright leuchtet schon mit 10mA heller wie der Billigmist von Ebay bei 30mA, es lohnt es sich also 20.- Cent mehr für gute Qualität zu bezahlen!




PS: Diese Seite werde ich bei Gelegenheit erweitern.