E&E Juli 2013 (Nr. 06-13) - EuE24.net

AUSGABE 6 | JULI 2013 | 13. JAHRGANG | WWW.EuE24.NET | FACEBOOK.DE/EuE24.NET 

Diese Ausgabe 

digital lesen auf 

iPad und Co. 

WIRELESS 

Erfolgreich drahtlos kommunizieren 

ANZEIGE 

DISTRIBUTION 

Mark Schacherer, 

Farnell, im Gespräch 

HALBLEITER 

Wundermittel Graphen 

auf dem Prüfstand 

BAHNTECHNIK 

Aktuelle Trends 

und Anwendungen

Schnell verbunden, 

hell erleuchtet! 

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© PHOENIX CONTACT 2013

EDITORIAL 

FUNKtioniert! 

Jetzt mal Ruhe hier 

Je länger ich darüber nachdenke, desto mehr komme ich zu dem Schluss, 

dass das Telefon im Allgemeinen und seine Weiterentwicklung, das Mobiltelefon, 

im Besonderen eine der lästigsten Erfindungen aller Zeiten sind. Zum 

einen sind dadurch viele Menschen dem Irrglauben erlegen, man müsse immer 

erreichbar sein. Ja, man kann ein Mobiltelefon auch abstellen. Ich bin 

aber noch einer dieser altmodischen Menschen mit Festnetzanschluss, und 

die lassen sich bekanntlich weniger leicht außer Gefecht setzen. 

Aber das ist fast noch das geringere Übel. Viel schlimmer ist die permanente 

akustische Belästigung, der man nahezu dauerhaft in öffentlichen Verkehrsmitteln 

oder – zu dieser Jahreszeit besonders schlimm – im Biergarten 

ausgesetzt ist. Ich möchte nicht wissen, wie das Befinden wildfremder Menschen 

ist – und auch der Gesundheitszustand ihrer Angehörigen ist mir 

herzlich egal. Weiter ins Detail möchte ich gar nicht gehen, aber ich denke, 

Sie können mir folgen. 

Und dennoch nimmt das Telefonieren in dieser Ausgabe der E&E relativ 

viel Raum ein. Das liegt nicht am 20. Geburtstag des Handys, sondern daran, 

dass das Thema aus technischer Sicht einfach hochspannend ist. Und auch 

wenn es nicht einer gewissen Ironie entbehrt, darüber zu berichten, wie uns 

unsere Mitmenschen in Zukunft noch besser telefonisch belästigen können, 

enthalten wir Ihnen diese Informationen nicht vor. Also schalten Sie Ihr 

Smartphone aus, ziehen Sie den Festnetz-Stecker, lehnen Sie sich zurück und 

genießen Sie diese Ausgabe der E&E. Viel Spaß und hoffentlich viel Ruhe 

beim Lesen. 

Mit besten Grüßen, Ihr 

Michael Brunn, Chefredakteur, 

m.brunn@publish-industry.net 

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E&E | Ausgabe 6.2013 

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INHALT 

Auftakt 

Wireless 

Optoelektronik & Displays 

6 FOTOREPORTAGE 

Im Rampenlicht 

Der Maschinenpark von Kunze 

Folien einmal anders gesehen 

14 TRENDREPORT 

Drahtlos kommunizieren 

So sieht der Mobilfunkstandard 

der nächsten Generation aus 


Flexibles Licht 

OLEDs eröffnen neue 

Design-Möglichkeiten 

10 TETE-A-TETE 

„Man muss gut segeln können“ 

Dr. Mark Schacherer, Farnell 

Element 14, im Gespräch 

13 PIONIERE DER ELEKTRONIK 

Vom Holzohr mit Hasenblase 

Warum Philipp Reis der eigentliche 

Erfinder des Telefons ist 

17 STORYBOARD 

Toshiba Electronics Europe 

18 IM FOKUS 

NFC schlägt große Wellen 

Die günstige Alternative zu 

Wifi und Bluetooth 

31 INNOVATIONEN 

Neue Top-Produkte 

32 ABENTEUER FORSCHUNG 

Den Daten Beine machen 

Nanophotone machen das 

Internet schneller 

Stromversorgung & 

Leistungselektronik 

22 10 TIPPS 

Stromversorgungen entwerfen 

Diese Regeln sollten Sie beim 

Design auf jeden Fall beachten 



26 DIE ROTE COUCH 

Treffpunkt Rote Couch 

Das waren die Expertengespräche 

auf der PCIM 

MITTENDRIN 

Digi-Key war immer der Distributor aus Thief 

River Falls, da das Unternehmen weltweit 

von einem einzigen Standort aus operierte. 

Was von Weitem manchmal etwas seltsam 

anmutete, war durchaus sehr erfolgreich. Mit 

Mitarbeitern in Europa schlägt Digi-Key nun 

einen neuen Weg ein – ohne dabei das Bewährte 

aufzugeben. 

Ab Seite 34 

4 E&E | Ausgabe 6.2013

INHALT 

Elektromechanik & 

Verbindungstechnik 

Bahntechnik 

38 EXPERTENBEITRAG 

Wärmemanagement-Alchemie 

LEDs mit chemischen Produkten 

effizient kühlen 

54 HINTER DEN KULISSEN 

Gespür für freie Strecken 

Neue Sensoren machen Achszählsysteme 

fehlerfrei 

42 6 TIPPS 

Kabel im Auto 

Automobile Leitungen für 

Hochvolt-Anwendungen 



58 IM FOKUS 

Auf der richtigen Spur 

Embedded-Computer für Anwendungen 

in der Bahntechnik 

62 EXPERTENBEITRAG 

Passende Verbindungen finden 

Steckverbinder für die hohen 

Anforderungen in der Bahn 

Die grenzenlose Welt 

der Elektronik – 

von der Idee bis zur 

Serienproduktion 

Aktive Bauelemente & 

Mikrocontroller 

46 ABENTEUER FORSCHUNG 

Dem Wundermittel auf der Spur 

Tritt Graphen die Nachfolge von 

Silizium an? 


Schneller mit Blitz und Donner 

Thunderbolt als alternative 

Schnittstelle 



Rubriken 

3 Editorial 

34 Mittendrin 

48 Impressum 

48 Firmenverzeichnis 

65 Aufgeschraubt 

66 Querblick 

Entwicklung und Produktion 

kundenspezifischer elektronischer 

Baugruppen und Systeme 

Baukastensystem mit fertigen 

Lösungsbausteinen 

Obsolescence Management, 

Product Lifecycle Management 

Zertifiziert nach ISO 9001, 

ISO 14001, EN 9100 (Luftfahrt), 

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5

IM RAMPENLICHT 

PROMOTION 


Innovation und Beständigkeit zeichnen Kunze Folien, den Spezialisten für Wärmeleitmaterialien 

in der Leistungselektronik, aus. Seit unserem ersten Besuch 2011 hat sich einiges geändert: 

Während der Maschinenpark ständig durch hochpräzise Fertiungsmaschinen und weiterentwickelte 

Fertigungsverfahren erweitert wird, gilt für das familiengeführte Unternehmen nach 

wie vor der Fertigungsstandort Deutschland als Innovationsmotor für High-Quality-Produkte. 

TEXT: Kunze Folien FOTO: Kunze Folien 

www.eue24.net/PDF/EE613001 

6 

E&E | Ausgabe 6.2013

PROMOTION 


Rationell und effektiv 

Die CNC-gesteuerte Schneideanlage der neuesten Generation setzt im Fertigungsbereich 

neue Maßstäbe. Mit computergestützter Präzision können sämtliche Formen und Konturen 

inklusive der oft notwendigen Aussparungen und Ronden ohne Werkzeugkosten rasch und 

zuverlässig realisiert werden. Zusätzlich können auch Stanz- und Fräsarbeiten sowie 

partielle Beschichtungen durchgeführt werden. Dank Wegoptimierung arbeitet die Schneidanlage 

weitaus effizienter und liefert so das gewünschte Ergebnis noch schneller ab.. 


7


PROMOTION 

Messerscharfe Wertsteigerung 

Die CO 2 

-gepulste Laserschneideanlage der Laserklasse eins wird sehr erfolgreich zur 

Bearbeitung von technischer Keramik, verschiedenen Kunststoffen, Graphiten, Metallfolien 

sowie weiterer Materialien eingesetzt. Alle gängigen CAD- oder AUTOCAD-Daten können direkt 

zur Maschine übermittelt werden. So wird der Programmieraufwand gering gehalten, was die 

Fertigungskosten reduziert und die Prozess-Sicherheit erhöht. 

Schnell und effizient 

Die im Fertigungsbereich integrierte, teilautomatische Rotationsstanzanlage 

ist für Kleinserien- sowie Großmengenfertigung ausgerichtet – dank 

optimierter Prozesse und Abläufe in sehr kurzer Zeit. Die individuelle 

Werkzeuggestaltung ermöglicht eine optimale Materialausnutzung, wodurch 

sich die Kosten reduzieren lassen. 

8 


PROMOTION 


Rapid Prototyping 

Mit 45.000 U/min fräst sich die Hochfrequenzspindel durch 

Metalle und Kunststoffe. Vor allem für den Prototypenbau 

oder für Erstmusterserien von Flüssigkeitskühlplatten ist das 

CNC-Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum von Haas 

die ultimative Wahl. Microfräsarbeiten sind ebenso möglich 

wie die Blechbearbeitung (durch Vakuum-Spanntechnik). 


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AUFTAKT | TETE-A-TETE 

Dr. Marc Schacherer, Regional 

Sales Director Central Europe, 

Farnell Element 14 

„Wenn der Wind nicht so stark bläst, muss 

man gut segeln können.“ 

Dr. Marc Schacherer, Regional Sales Director Central Europe bei Farnell Element 14, im Gespräch 

mit E&E-Chefredakteur Michael Brunn über den Wettbewerb in der Distribution, die Lage des 

Elektronikmarktes und die künftige Entwicklung von Farnell Element 14. 

FRAGEN: Michael Brunn, E&E FOTO: publish-industry 


10 


TETE-A-TETE | AUFTAKT 

Was hat Sie bewogen, den Job bei Farnell anzunehmen? 

Dr. Marc Schacherer: Zum einen hatte ich ja in der Vergangenheit 

schon einmal mit der Industrie zu tun, das hat sehr 

viel Spaß gemacht. Der zweite Punkt ist relativ praktisch: Der 

Stammsitz für die Central Region in München. Ich wohne 

schon seit zehn Jahren in München und da ist das eine sehr 

gute Kombination für die Work-Life-Balance. Und wenn ich 

mir die strategische Ausrichtung 

anschaue, wie Farnell element14 

aufgestellt ist, hat mich 

das sehr begeistert. Letztendlich 

haben die Menschen, die ich in 

den verschiedenen Prozessen 

kennengelernt habe, den Ausschlag 

gegeben. Das sind Kollegen 

oder Personen, mit denen 

ich mir gut vorstellen kann, erfolgreich 

zusammenzuarbeiten.. 

„Wenn wir über die Ländergrenzen 

hinweg gut zusammenarbeiten 

und das in Markterfolg umsetzen 

können, dann habe ich in den 

ersten zwölf Monaten einen ganz 

guten Job gemacht.“ 

Was genau sind die Stärken von Farnell? Was machen Sie besser 

als der Wettbewerb? 

Da gibt es eine ganze Menge Aspekte. Entscheidend dabei ist, 

dass das, was wir besser machen, auch von unseren Kunden 

und Partnern so wahrgenommen wird. So haben wir beispielsweise 

im High-Value-Bereich unglaublich viele Produkte hinzugefügt. 

Bis das aber überhaupt in die Wahrnehmung der 

Kunden kommt, dauert es immer ein bisschen. 

Unsere Webseite wird von einer breiten Masse von Anwendern 

doch als eine der stärksten Seiten im Markt geschätzt.Da gibt 

es sicherlich zum Teil funktionale Unterschiede, wo auch ein 

anderer vielleicht ein bisschen die Nase vorne hat.Aber das Gesamtbild, 

was das Suchen und Finden angeht und die dazugehörigen 

Produkt-Metadaten - da sind wir sehr gut aufgestellt. 

Zum Thema Lieferservice: Auch da sind wir - nach Umfragenund 

Kenntnissen ausdem eigenen Haus - exzellent. Denn alles, 

was in diesem Bereich weniger exzellent ist, führt letztendlich 

zu höheren Kosten. 

Der Fokus liegt insgesamt sehr stark auf dem Elektronikentwickler, 

auf dessen Bedürfnissen, auf seiner Arbeitswelt. Das 

ist auch ein Thema, wo wir sehr viel besser sind als die anderen. 

Nichtsdestotrotz ist das auch ein Punkt, wo wir noch 

besser werden können. Aber da decken wir viel mehr ab als 

die Wettbewerber. Nicht nur beim Design Engineer, sondern 

in der gesamten Produktentstehungsgeschichte, im Produkt 

Lifecycle, vom reinen Design über Prototyping bis zur golden 

Sample und zur Serie. Und in diesem Prozess bieten wir einfach 

viel mehr als unsere Wettbewerber. 

Und schließlich wird uns der strategisch Schritt, unser gesamtes 

Outbound-Thema an einem lokalen Punkt für Europa zu 

bündeln, langfristig erhebliche Vorteile bieten.In der Zusammenarbeit 

mit Herstellern und 

Kunden werden wir gemeinsame 

Aktivitäten viel schneller, 

zielgerichteter ausrollen können 

und damit die richtigen Personen 

erreichen. 

Sie haben viel über die Stärken 

gesprochen – was muss denn 

noch besser werden? 

Wenn ich vergleiche, was sich in 

der Elektronik-Distribution in 

den letzten sieben, acht Jahren seit meinem Wechsel verändert 

hat: Damals hat man noch viel über Globalisierung und Europa 

gesprochen, heute ist das in der Realität angekommen. Es 

ist ähnlich wie in derDot.com-Zeit, wo man im Jahr 1999 über 

die ganzen Prozessvorteile von Internetplattformen gesprochen 

hat, unglaublich viel investiert wurde und es letztendlich 

dann erst im Jahr 2007/2008 wirklich umgesetzt wurde. Das 

ist die eine große Veränderung, die ich wahrgenommen habe, 

das andere ist die Auflösung der sauber strukturierten Welt 

in High-Service- und Volumen-Distributor. Die Kollegen aus 

dem Volumen-Bereich sind in der Lage, wesentlich kleinere 

Mengen zu liefern und wollen das auch tun. Umgekehrt sind 

wir in der Lage, größere Mengen zu liefern und tun das auch. 

Diese zwei Punkte stellen für uns als Organisation nach wie 

vor die großen Herausforderungen dar. 

Sie sind seit sechs Wochen im Unternehmen – was sind die 

größten Herausforderungen? 

Wie das immer so am Anfang ist: Ich muss erst einmal einen 

Überblick bekommen. Ich habe ja gesagt, dass die Menschen 

ein wichtiger Grund für mich waren, diese Aufgabe zu übernehmen. 

Jetzt möchte ich diejenigen in meinem Verantwortungsbereich 

erst einmal persönlich kennenlernen und darüber 

hinaus auch weitere Personen in der Organisation, mit 

denen man in den verschiedensten Situationen zusammenarbeitet.Das 

ist sicherlich eine der großen Herausforderungen, 

da auch Geschwindigkeit aufzunehmen. 


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AUFTAKT | TETE-A-TETE 

Wie schätzen Sie derzeit den Elektronikmarkt ein? 

2012 war sicherlich ein etwas schwierigeres Jahr für die Branche. 

Ich glaube, das lässt sich momentan etwas anders an in 

2013. Natürlich ist eine positive Gesamtmarktentwicklung immer 

Wind für die Segel. Aber wenn der Wind nicht so stark 

bläst, muss man eben sicher sein, dass man gut segeln kann, 

um voranzukommen.Und ich glaube, auch da haben wir einfach 

Möglichkeiten, auch bei einer nicht so starken Marktlage, 

die richtigen Dinge zu tun und die auch richtig zu tun. Wenn 

Sie sich die Marktanteile anschauen, haben wir durchaus noch 

Luft nach oben. 

Und unter diesem Aspekt ist die Region Central Europe auch 

sehr spannend.In Deutschland haben wir viel Elektronikentwicklung. 

Viele Produktionsstandorte sind dann in Ländern 

wie Polen, Tschechien, Slowakei oder den StartingMarkets wie 

Rumänien und Bulgarien verlagert worden.In diesem Transfer 

passiert auch unglaublich viel.Und wenn ich mir die Aufstellung 

der Marktbegleiter anschaue, haben wir da schon strukturell 

Vorteile - außer vielleicht ein Local Player, der aus Polen 

oder Tschechien kommt.Das sind eben Möglichkeiten außerhalb 

von Marktentwicklungen. Ich glaube, wir sehen eine leicht 

positive Tendenz; manche Marktbegleiter gehen auch von einem 

stärkeren Wachstum aus. Um es so zusammenzufassen: 

Ich glaube nicht, dass wir ein Jahr wie 2011 haben, wo nicht 

nur einäugige, sondern auch blinde Hühner viele Körner gefunden 

haben, aber ein Jahr mit einem leichten Rückenwind. 

. 

In welchen Produktbereichen sehen Sie in den nächsten zwölf 

Monaten das größte Umsatzpotential? 

Insbesondere wenn Sie sich unser Leistungsangebot im Bereich 

der passiven Bauelemente anschauen, da sind wir sehr, 

sehr stark geworden. Das sind vielleicht nicht die teuersten 

Bauteile, aber sie sind überall drin. Ansonsten glaube ich sehr 

stark, dass rund um das ganze Thema Development Kits sehr 

viel passieren wird. Dadurch, dass Embest zum Unternehmen 

gehört und wir einen sehr hohen Marktanteil mit Development 

Kits in Gesamteuropa haben, ist alles, was daraus entsteht, 

auch für unsere Hersteller sehr interessant. Und das sind 

eben Bereiche, wo wir sehr interessante Partnerschaften, zum 

Teil auch exklusiv, mit den Herstellern eingehen und es ist klar: 

Überall, wo wir eine Exklusivität haben, sei es auch nur temporär 

bedingt, haben wir einfach gewisse Vorteile im Markt. 

Zu guter Letzt wollen wir den Raspberry Pi nicht vergessen. 

Das hat so einen spielerischen Touch, wobei wir jetzt auch 

ganz stark die Industrialisierung dieses Produktes sehen. Wir 

haben hier eine preiswerte Plattform, die eine extrem kompakte 

Bauform hat und unglaublich viel leisten kann. Und da zieht 

nun auch die Industrie nach, aber das wird noch etwas dauern. 

Aber ich gehe davon aus, dass auch in der Familie noch viel 

passieren wird. Und wenn man das letztendlich sieht: Auch für 

uns als High-Service-Distributor ist einfach der Preisfür dieses 

Produkt sensationell. 

Eine breite Produktpalette ist das eine, aber das ist ja nicht 

alles. Dienstleistungen sind ganz entscheidend in der Distribution. 

Womit können Entwickler da in Zukunft bei Farnell 

rechnen? Was können Sie noch tun, um Entwickler noch besser 

zu unterstützen? 

Wenn wir das im Vergleich zu Marktbegleitern sehen, haben 

wir schon eine Palette, die die Bedürfnisse des Entwicklers wesentlich 

besser bedient als andere. Der nächste Schritt besteht 

nun darin, diese Services noch besser zu machen und die Gesamtprozesse 

mit den Entwicklern zusammen zu optimieren. 

Aber es geht nicht darum, möglichst viele Services anzubieten, 

sondern man muss es letztendlich schaffen, dass diese Angebote 

wirklich in das Tagesgeschäft einfließen, dass sie von den 

Kunden entsprechend erkannt, angenommen und in ihre Abläufe 

integriert werden.Erst dann hat der Service einen Nutzen 

für den Kunden. Nicht die Menge neuer Services ist ein Erfolgsgarant, 

sondern vor allem die Qualität. 

Was haben Sie sich persönlich vorgenommen? 

Wichtig für die Region ist es, Stabilität zu gewährleisten.Und 

Stabilität heißt dann natürlich auch entsprechend Markterfolg. 

Ich glaube, das tut allen Beteiligten gut. Und es macht Spaß, 

wenn das, was man tut, sich dann auch wirklich umsetzen lässt 

in Erfolg der Firma.Das ist ein großes Thema. Das andere ist 

sicherlich diese Region, die sehr unterschiedlich ist, zusammenzubringen. 

Sicherlich ist es ein ganz klares Ziel, die Kunden zu 

begeistern und die Brand Farnell element14 deutlich zu stärken 

in Verbindung mit einem deutlichen Wachstum. Aber es ist eben 

nicht nur Wachstum, es geht auch um dieses Zusammenkommen 

und die stärkere Integration der gesamten Zentral-Region. 

Wenn wir also über die Ländergrenzen hinweg gut zusammenarbeiten 

und das in Markterfolg umsetzen können, dann habe 

ich in den ersten 12 Monaten einen ganz guten Job gemacht. 

Lesen Sie das vollständige Interview auf www.eue24.net 

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PIONIERE DER ELEKTRONIK | AUFTAKT 

HOLZOHR MIT HASENBLASE ALS PROTOTYP 

Von dem Deutschen Philipp Reis stammt die Rohfassung eines Telefons, die Alexander Graham 

Bell den Weg für das erste einsatzfähige Telefon ebnete. Trotz seines Einfallsreichtums und seiner 

Leistungen ist Reis im Gegensatz zu dem Amerikaner in Vergessenheit geraten. 

TEXT: Ronny Hänsch, E&E FOTO: Popular Science Monthly via Wiki Commons 


Heutzutage versuchen sich Smartphone-Hersteller in immer 

kürzer werdenden Abständen zu übertrumpfen, um die Gunst 

der Konsumenten zu gewinnen und sie 

langfristig an sich zu binden. Eine normale 

Produktpräsentation ist zu einem 

multimedialen Spektakel geworden, auf 

das wochenlang hingefiebert wird. Den 

Grundstein hierfür hat vor langer Zeit 

Alexander Graham Bell gelegt, der das Telefon 

– sozusagen den Ur-Großvater heutiger 

Varianten – erfunden hat. Aber war 

es wirklich Bell? Jein. Die meisten würden 

Bell wahrscheinlich als den Erfinder 

nennen, genau genommen war es aber 

Johann Philipp Reis. 

Geboren am 7. Januar 1834 in Gelnhausen, 

übernahm Philipp Bremer, der Patenonkel, 

1843 die Vormundschaft für den des Telefons, 1834 – 1874 

jungen Reis, da dessen Eltern früh verstorben 

waren. Die Großmutter schickte Philip 

an das Institut Louis Frédéric Garnier in Friedrichsdorf, wo er 

bis zu seinem 14. Lebensjahr blieb. Im März 1850 begann er widerwillig 

eine Lehre als Farbhändler – und frönte währenddessen 

munter seiner Leidenschaft für wissenschaftliche Studien. So entwickelte 

er etwa die ersten Rollschuhe, indem er Metallrädchen 

unter Schlittschuhe schraubte. Aufgrund kaum geeigneter Straßen 

war dieser Erfindung allerdings kein Erfolg beschieden. 

Johann Philipp Reis, der Ur-Vater 

In den 185o-er Jahren wollte Reis in Heidelberg eigentlich eine 

Lehrerausbildung beginnen, bekam aber bei einem Aufenthalt in 

Friedrichsdorf von Direktor Garnier unverhofft eine Stelle als 

Lehrer für Französisch, Mathematik, Physik und Chemie. Im selben 

Jahr heiratete er auch Margaretha Schmidt. Mit ihr hatte er 

zwei Kinder: Tochter Elise und Sohn Karl. In diesem Zeitraum 

erfand er auch das Veloziped, einen Vorgänger des Fahrrads. 

Sein Hauptaugenmerk richtete sich aber vor allem auf die 

Erforschung der Sprachübertragung durch Strom. Für Unterrichtszwecke 

schnitzte er aus Holz eine 

Ohrmuschel, bedeckt mit einer Membran 

aus einer Hasenblase. Diese fungierte 

als Trommelfellersatz, ein Platin-Streifen 

übernahm die Funktionen der Ohrknöchelchen. 

Zusammen mit einer mit 

Draht umwickelten Stricknadel bildete 

die Holz-Ohrmuschel einen Stromkreis. 

Bestrahlte man die Membran mit Schallwellen, 

wurde der Stromkreis zwischen 

dem Platin-Plättchen und der mit Draht 

umwickelten Stricknadel unterbrochen 

und wieder geschlossen. Dabei begann 

die Membran zu tönen. Durch kontinuierliche 

Verbesserung entwickelte sich 

aus der Ohrmuschel zunächst ein Schalltrichter 

und dann ein Gehäusekasten. 

„Telephon“ – den „fernen Ton“ nannte 

Reis seine Erfindung, die er am 26. Oktober 1861 erstmals der 

Öffentlichkeit vorstellte. Die geheime Geburtsstunde des Telefons. 

Allerdings blieb ihm die Anerkennung für seine Erfindung 

verwehrt – nicht zuletzt, da es Mängel hatte, die Alexander 

Graham Bell gut ein Jahrzehnt später beseitigt haben sollte. 

Wegen einer Krankheit in den letzten Lebensjahren war er immer 

öfters ans Bett gefesselt, sein Telefon weiterentwickeln 

konnte er daher nicht. Am 14. Januar 1874 starb er im Alter von 

nur 40 Jahren – ohne zu einer Berühmtheit geworden zu sein. 

Die Menschen wussten sein Wirken einfach nicht zu würdigen. 

Dennoch wusste der erste Mensch, dem eine elektrische Übertragung 

von Tönen gelungen war, um das Potenzial seiner Erfindung: 

„Ich habe der Welt eine große Erfindung geschenkt; 

anderen muss ich es überlassen, sie weiterzuführen.“ ☐ 



13

WIRELESS | TRENDREPORT 

Erfolgreich drahtlos 

kommunizieren 

LTE ist vor allem in Deutschland noch gar nicht richtig angekommen, doch längst arbeiten 

Hersteller an der Übertragungstechnik für die nächste Mobilfunkgeneration – oder versuchen 

zumindest, sich entsprechend zu positionieren. 

TEXT: Michael Brunn, E&E FOTO: Linearcurves 


14 


TRENDREPORT | WIRELESS 

Wenn ein Unternehmen verkündet, dass es einen neuen 

Standard geschaffen hat, bietet das meist Anlass, misstrauisch 

zu werden. Lässt man einmal die Tatsache außen vor, dass 

Standards nur von entsprechenden Gremien verabschiedet 

werden, spricht ein derartiger Alleingang meist eher dafür, 

dass man im Markt Fakten schaffen und sich selber in eine 

gute Ausgangsposition bringen möchte. Dazu ist es ungemein 

hilfreich, wenn die Medien ausführlich über den neuen Standard 

berichten. 

All das gilt, wenn derzeit über 5G, also den Mobilfunkstandard 

der nächsten Generation gesprochen wird. Erst einmal ist 

festzustellen: Diesen Standard gibt es nicht. Geredet wird also 

bestenfalls über die Technologie, die 5G einmal werden könnte. 

Und bemerkenswert ist eben vor allem, dass genau ein Unternehmen 

darüber spricht, nämlich Samsung. Das Unternehmen 

ist zwar vor allem bekannt als Hersteller von Smartphones, 

ganz nebenbei ist die Mobilfunk-Infrastruktur aber ebenfalls 

ein wichtiges Standbein – kein Wunder also, dass man 5G 

frühzeitig für sich in Anspruch annehmen möchte. 

Aber was genau hat Samsung nun verkündet? Mit einem 

Array von 64 Antennen wurde im 28-GHz-Bereich über eine 

Distanz von zwei Kilometern eine Datenrate von 1.056 GBit/s 

erreicht. Was ist daran bemerkenswert? 

Neuer Frequenzbereich erschlossen 

Die Geschwindigkeit ist es nicht. Zwar ist sie deutlich höher 

als bei LTE, aber schon vor Jahren wurden in Tests deutlich 

höhere Geschwindigkeiten erreicht. Zudem stellt sich die Frage, 

ob Geschwindigkeit beim Mobilfunk der Zukunft eine tragende 

Rolle einnimmt. Deutlich spannender ist die Tatsache, 

dass Samsung im 28-GHz-Bereich getestet hat. Dieser so genannte 

Millimeterwellenbereich galt bisher für den Mobilfunk 

aufgrund seiner Instabilität und geringen Reichweite als unbrauchbar. 

Da in diesen Frequenzen aber deutlich mehr Daten 

übertragen werden können als bisher möglich – und die vorhandenen 

Frequenzen weitgehend ausgeschöpft sind, sind sie 

natürlich hochinteressant. Dabei soll, so Samsung, die Übertragung 

auf ein sich mit 8 km/h bewegendes mobiles Endgerät 

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WIRELESS | TRENDREPORT 

Die Halbleiter-Technologie des Fraunhofer 

IAF soll die Datenübertragung 

per Richtfunk über weite Entfernungen 

mit hohen Datenraten ermöglichen. 

gelungen sein. Ohne Sichtkontakt soll die Reichweite 200 Meter 

betragen, mit Sichtkontakt sollen es bis zu zwei Kilometer 

sein. 

64 Antennen 

Eine maßgebliche Rolle spielen die 64 Antennen, die sowohl 

im Sender als auch im Empfänger benötigt werden. Nur 

so kann der Störung des Signals durch Gebäude, Regen oder 

andere Störfaktoren entgegengewirkt werden. Das aktuelle Design 

von Samsung soll in Millisekunden zwischen den verschiedenen 

Antennen hin- und herschalten können, während 

sich das Mobiltelefon bewegt, Signale von Wänden oder Menschen 

reflektiert werden oder ein Hindernis im Weg ist. Das 

Signal wird jeweils von der Antenne mit der gerade besten 

Sende- bzw. Empfangsleistung verarbeitet. Dieses als „beamforming“ 

bezeichnete Verfahren wird auch in einem Patentantrag 

von Samsung beschrieben. Interessant ist allerdings die 

Frage, wie Samsung 64 Antennen in einem mobilen Endgerät 

unterbringen will. Aber darüber kann man beim koreanischen 

Konzern noch in Ruhe nachdenken, denn marktreif soll die 

5G-Technologie erst 2020 sein. 

Mit deutlich weniger Aufmerksamkeit, aber mindestens 

genau so erfolgreich arbeitet man in deutschen Forschungsinstituten 

an der Datenübertragung per Funk. Und wo es beim 

koreanischen Weltkonzern zu jeder Menge Aufmerksamkeit 

reicht, bieten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für angewandte 

Festkörperphysik (IAF) und des Karlsruher Instituts 

für Technologie stattdessen einen Weltrekord: Mit vollintegrierten 

elektronischen Sendern und Empfängern für eine Frequenz 

von 240 GHz wurde eine Datenrate von 40 GBit/s erreicht. 

Mit einm Langstreckendemonstrator wurde bereits die 

Distanz von einem Kilometer überbrückt. 

Richtfunkstrecken statt Glasfasernetze 

Die Nutzung des hohen Frequenzbereichs zwischen 200 

und 280 GHz soll nicht nur die schnelle Übertragung großer 

Datenmengen, sondern auch einen sehr kompakten technischen 

Aufbau ermöglichen. Da die Abmessungen elektronischer 

Schaltungen und Antennen mit der Frequenz beziehungsweise 

Wellenlänge skalieren, ist der Sender- und Empfängerchip 

nur 4 mm x 1,55 mm groß. Die am IAF entwickelte 

Halbleitertechnologie auf Basis von Transistoren mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit 

(HEMT) soll es ermöglichen, den 

Frequenzbereich zwischen 200 und 280 GHz mit aktiven Sendern 

und Empfängern in Form von kompakten, integrierten 

Schaltungen zu nutzen. In diesem Frequenzbereich weist die 

Atmosphäre geringe Dämpfungswerte auf, so dass breitbandige 

Richtfunkstrecken möglich werden. Bisher waren Funksysteme 

noch nicht in der Lage, die Bandbreite einer Glasfaser 

direkt weiter zu vermitteln. Das könnte sich zukünftig ändern, 

wie der Testaufbau des Projekts zeigt. Ein derartig leistungsfähiges 

System besäße auch den Vorteil der so genannten Bit- 

Transparenz, das Signal einer Glasfaser könnte also direkt 

ohne energieaufwändige Umkodierung in eine Funkstrecke 

eingespeist, übertragen und am anderen Ende wieder mit einer 

Glasfaser weitergeleitet werden. 

Zum Einsatz kommen sollen die breitbandigen Richtfunkstrecken 

als Ersatz für Glasfasernetze – und zwar vor allem in 

ländlichen Regionen, wo der Ausbau aufwändig und teuer ist. ☐ 


16 


PROMOTION 

STORYBOARD 

Pushing the Boundaries 

Toshiba Lösungen für unbegrenzte Wireless Kommunikation 

TEXT & FOTOS: Toshiba 


Wireless Connectivity wird immer 

wichtiger. Die neuen drahtlosen Multimedia-Übermittlungstechnologien 

können 

für verschiedenste Zwecke verwendet werden, 

wie beispielsweise in Mobiltelefonen 

und Unterhaltungselektronik. Aber auch in 

weniger verbreiteten Anwendungen wie im 

Gesundheitswesen, in der Umweltüberwachung, 

im Bereich der Sicherheit oder in industriellen und Automatisierungsgeräten 

werden sichere, zuverlässige und schnelle 

drahtlose Technologien immer öfter verwendet. Beispiele 

dafür sind WLAN und Bluetooth®, modernste Technologien wie 

TransferJet und Wireless Charging oder die aufkommende 

Near Field Communication. 

Toshiba, einer der größten Anbieter für Halbleiterprodukte, 

garantiert, dass die beste Integration, der beste Preis und die 

beste Leistung für den mobilen Markt erreicht werden. Durch 

umfassende Forschung, Entwicklungsaktivitäten und eine enge 

Zusammenarbeit mit unterschiedlichen Interessengruppen und 

Verbände wie MPEG oder Bluetooth SIG stellt Toshiba sicher, 

dass Produkte globalen Standards entsprechen. Deshalb helfen 

die neuen technischen Lösungen der Industrie, schnell mobile 

Produkte zu entwickeln, die den Standards entsprechen und in 

allen täglich genutzten Anwendungen zu finden sind. Die neusten 

Produkte von Toshiba für mobile Anwendungen treiben die 

Grenzen drahtloser Kommunikation weiter und bieten zuverlässige, 

hochwertige Komponenten, die die bekanntesten Marken 

der Welt unterstützen. 

Die Bluetooth®-Lösungen von Toshiba sind zum Beispiel 

perfekt für die gemeinsame Nutzung kleiner Datenmengen zwischen 

Mobilgeräten im Nahbereich geeignet. Toshiba zeichnet 

sich durch eine integrierte Einchip-Lösung aus. Ein Single- oder 

Dualmode unterstützt verschiedene Bluetooth-Standardversionen, 

inklusive Bluetooth mit niedrigem Energieverbrauch für 

die Integration in Fernbedienungen, Kopfhörer, Uhren, etc. 

Die Toshiba TransferJet IC, Module und Zubehör ermöglichen 

Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit zwischen zwei 

Geräten, die sich nahe beieinander befinden. Durch diese Tech- 

nologie können große Mengen an Daten wie z.B. Spiele oder Videos 

ausgetauscht werden - und das siebenmal so schnell wie mit 

WLAN. Zudem Ist die Übertragung mit TransferJet sehr benutzerfreundlich. 

Eine weitere aufkommende Drahtlostechnologie ist die Near 

Field Communication auch bekannt als NFC. Dadurch können 

mobile Geräte Daten automatisch sicher austauschen, wenn sich 

zwei Geräte nahe beieinander befinden. Durch diese Nahverbindungstechnologie 

können streng vertrauliche Daten zwischen 

unterschiedlichen Geräten übertragen werden – vor allem im 

Zahlungsverkehr. NFC-Funktionen werden wahrscheinlich für 

eine überraschend breite Palette an zahlungsfremden Anwendungen 

verwendet werden, z.B. für Spiele, Sicherheit, Authentifizierungen 

und Informationen oder für die Automobilbranche, 

den medizinischen Bereich oder das Transportwesen. 

Die meisten Technologien, die heute umfassendes drahtloses 

Computing möglich machen, wurden ohne Berücksichtigung des 

Energieverbrauchsentwickelt. Heutzutage ist es jedoch unumgänglich, 

dass neue Standards, Protokolle und Ansätze erforscht 

werden, um den Energieverbrauch verschiedener Komponenten 

zu reduzieren, aus denen sich die IT-Infrastruktur zusammensetzt. 

Mit dem großen Vorteil der Drahtlostechnologien in der 

Hinterhand bereitet sich Toshiba auf die nächsten Schritte vor, indem 

diese Technologien kombiniert werden, um Kosten zu reduzieren, 

Energie einzusparen und Verbesserungen zu ermöglichen. 

www.toshiba-components.com 

☐ 



17

WIRELESS | IM FOKUS 

NFC SCHLÄGT GROSSE WELLEN 

NFC ist eine von mehreren Funkschnittstellen in Smartphones, die man für für Eingabe- und 

Ausgabezwecke, zur lokalen Datenübertragung oder als Internetgateway nutzen kann. Zudem 

können bis zu 100 mW Energie übertragen werden, so dass einige Geräte ohne eigene 

Stromversorgung auskommen. NFC wird so zur günstigen Alternative zu WiFi und Bluetooth. 

TEXT: Bernd Hantsche, Rutronik FOTOS: Deejpilot; Rutronik www.eue24.net/PDF/EE613102 

Ganz gleich, welche Geräte derzeit entwickelt werden – 

ohne eine eigene App für gängige Smartphones werden Hersteller 

bald Wettbewerbsnachteile haben. Eine App zur Bedienung, 

Überwachung, Wartung oder auch für die herstellerinterne 

Logistik ist schnell erstellt. Als lokale Funkschnittstelle 

stehen meist WiFi, klassisches Bluetooth, Bluetooth Low Energy, 

ANT und NFC zur Verfügung. Jede Technologie hat ihre 

Daseinsberechtigung – aber was kann man mit möglichst geringen 

finanziellen Zusatzkosten nutzen und welche Einschränkungen 

muss man in Kauf nehmen? 

NFC ist auch nur RFID 

NFC (Near Field Communication) beruht auf den bekannten 

RFID-Protokollen ISO/IEC 14443 (Short Range) oder – 

praktisch schon unterstützt, aber offiziell noch im Freigabeprozess 

– 15693 (Long Range). Im Gegensatz zum klassischen 

RFID gibt es bei NFC drei verschiedene Betriebsmodi. Ein 

Smartphone kann sowohl als Emitter fungieren, also selber ein 

elektromagnetisches Feld aufbauen (Reader Mode), als auch 

als Transponder, der rein passiv auf fremdgenerierte Felder reagiert 

(Card Emulation Mode). Beim Peer-to-Peer-Mode kommunizieren 

zwei NFC-Geräte praktisch zeitgleich aktiv und 

passiv miteinander. 

Um eine Entwicklung möglichst kostengünstig so zu erweitern, 

dass sie mit einem Smartphone interagieren kann, nutzt 

man speziell den aktiven Reader-Modus der tragbaren Minicomputer. 

Über eine induktive Antenne in Form von kostengünstigen, 

aber recht großen Leiterbahnen auf dem PCB oder 

18 


IM FOKUS | WIRELESS 

in Form einer Spule als bestückbares Bauteil kann das Mobiltelefon 

auf einen Speicher der Zielapplikation zugreifen. Da der 

Speicher zugleich auch mit dem Mikrocontroller der Zielapplikation 

verbunden ist, spricht man von einem Dual-Interface- 

Memory. Solche Speicherbausteine gibt es als EEPROM oder 

FeRAM mit unterschiedlichen Speichergrößen, AES-Verschlüsselungen, 

Host-Schnittstellen und Energy-Harvesting- 

Funktion. Je nach Anwendung verwendet man beispielsweise 

nur einen 64-kByte-Speicher, oder man wählt einen kleineren 

4-kByte-Speicher, der lediglich als Zwischenpuffer zur Datenübertragung 

eingesetzt wird. 

Ebenfalls von der Anwendung abhängig ist die Verwendung 

des Protokolls. ISO/IEC 14443 ist mit bis zu 106 kBit/s 

eher auf schnellere Datenübertragung ausgelegt. Je nach Antennenausführung 

sollte das Smartphone jedoch direkt an das 

Zielgerät gehalten werden. Die typische Reichweite liegt bei 

etwa 10 cm, darüber hinaus werden die Antennendimensionen 

sehr unpraktisch. Bei ISO/IEC 15693 können hingegen Reichweiten 

um die 30 cm mit praktikablen Antennen erzielt werden. 

Aufgrund der Datenrate von 26 kBit/s eignet sich diese 

Technologie aber eher zum Austausch von Einstellungsdaten 

als zur Übertragung von Firmwareupdates oder Informationen 

mit ähnlichen Volumina. 

Bekannt für Payment, hilfreich für vieles 

Es gibt unzählige Anwendungsfälle, in denen der gleichzeitige 

Speicherzugriff via Mikrocontroller und Smartphone nützlich 

sein kann. So lässt sich das Pairing zwischen Bluetooth-Geräten 

damit vereinfachen ebenso wie die Einbindung von WiFi- 

Geräten in bestehende Infrastrukturen. Das Eingeben von Pin- 

Codes, Netzwerknamen oder Sicherheitsschlüssel kann 

aufgrund der kurzen NFC-Betriebsdistanzen möglicherweise 

entfallen. Wer den Zugriff weiter einschränken möchte, kann 

zudem aufgrund der fälschungssicheren UID (weltweit einmalige 

Identifizierungsnummer eines RFID-Speichers) das Gerät 

identifizieren und durch einen Datenbankabgleich das Bluetoothpairing 

oder die WiFi-Anbindung gestatten oder ablehnen. 

Rüstet man eine Mikrowelle oder einen Backofen mit einem 

solchen Dual-Interface-Speicherchip aus, können mit 

dem Mobiltelefon Rezepte aus dem Internet geladen werden 

und die empfohlenen Einstellungen für die Küchenmaschinen 

direkt per NFC einprogrammiert werden. Digitale Preis- und 

Namensschilder, welche mit einem ePaper-Display ausgerüstet 

sind, lassen sich nicht nur mit einem NFC-Handy programmieren, 

per NFC wird auch die Energie zur Änderung der Displayanzeige 

gleich mitgeliefert, so dass keine Batterie und kein 

Connector für Kabelanschlüsse nötig sind. Auf diese Art lassen 

sich auch Temperatursensoren versorgen, die bei Berührung 

mit einem NFC-fähigen Mobiltelefon den Messwert aufnehmen 

und zur Speicherung oder weiteren Verarbeitung an 

das Telefon übertragen. 

Bereits bei der Produktion und Bestückung von Platinen 

lassen sich gleich zu Beginn Produktionsdaten hinterlegen und 

so das Tracking der Produktionsstufen vereinfachen. Damit 

können spätere Services, Wartungen, Reparaturen und Updates 

versteckt dokumentiert werden. Zudem wird auch die 

Verwechslung der Hardware ausgeschlossen. Ein solches Merk- 

Leiterplatten GmbH The PCB Company 

Sparen ist klasse 

Leiterplatten-Serienfertigung der SparKlasse 

Individuell 

flexibel 

zuverlässig 

Online kalkulieren 

und profitieren: 

Preisgarantie in der SparKlasse 

Gleicher Preis = mehr Ware 

weil wir die Produktionsfläche optimal ausnutzen 


19

WIRELESS | IM FOKUS 

Blockdiagramm der M24LR-Speicher 

von STMicroelectronics. 

mal ist nicht nur für den Hersteller oder Servicetechniker 

nützlich, auch der Endverbraucher profitiert davon: Hat ein 

Gerät einen Fehler, kann der Nutzer sein Smartphone in die 

Nähe des Gerätes bringen und bekommt automatisch eine Anleitung 

angezeigt, wo der Fehler liegt und was er tun muss, um 

ihn zu beheben. Über den NFC-Speicher werden das Gerät, 

sein Zustand und der generierte Fehlercode des Mikrocontrollers 

an das Smartphone übertragen. Die herstellerspezifische 

App sendet die Daten an einen Server. Dieser antwortet mit 

dem Link zum richtigen PDF, wo dokumentiert ist, welche 

Knöpfe man drücken muss, damit das Gerät wieder seine Arbeit 

aufnimmt. 

Auch fertig produzierte Geräte lassen sich noch umprogrammieren, 

ohne dass die Verpackung geöffnet oder eine 

Batterie eingelegt werden muss. Ebenso kann der potenzielle 

Konsument im Geschäft sein Smartphone zur Identifizierung 

an die Ware halten und bekommt eine Sekunde später das passende 

Werbevideo aus dem Internet an das Handy gesendet – 

unansehnliche QR-Codes müssen also nicht länger die Augen 

von den schönen Produkten ablenken. 

Bereits verfügbare Produkte 

Rutronik arbeitet als offizieller Franchisepartner mit drei 

Herstellern solcher NFC-fähigen Dual-Interface-Speicherchips 

zusammen. Die Produkte von Panasonic, Fujitsu und ST unterscheiden 

sich in den Spezifikationen nur geringfügig. Während 

ST auf EEPROM und ISO15693 setzt, verwendet Fujitsu FeRAM 

und ebenso ISO15693, Panasonic hingegen FeRAM und 

ISO14443. Energy Harvesting bieten ST und Panasonic – beide 

erlauben eine Versorgung durch Smartphones (oder andere 

RFID-Reader) mit bis zu 100 mW, was für einen Mikrocontrol- 

ler, Sensoren und ein LC-Display ausreicht. Um Entwicklern 

die Möglichkeit zu geben, die Lösung selbst ausgiebig auszuprobieren, 

bietet ST das Demonstrationskit „M24LR-Discovery“. 

Es besteht aus einer Reader-Platine, die auf dem CR95HF 

basiert und per USB an einen Computer angeschlossen werden 

kann. Außerdem liegt dem Kit ein passives PCB basierend auf 

einem M24LR04E bei. Der M24LR04E versorgt über die empfangene 

Energie einen Mikrocontroller, einen A/D-Wandler für 

die Anzeige der induzierten Versorgungsspannung, einen Temperatursensor, 

Knöpfe und ein LC-Display. Aktiviert man NFC 

an seinem Handy und hält es in die Nähe der M24LR-Platine, 

so zeigt es Temperatur oder Spannung an. Handelt es sich um 

ein NFC-fähiges Android-Smartphone, so lässt sich der Controller 

bzw. das Display mittels einer verfügbaren App umprogrammieren. 

Als Alternative zum Android-NFC-Handy bietet 

ST auf seiner Homepage ein Windows-Programm für die beiliegende 

CR95HF-Platine zum Download, mit dem man die 

M24LR-Platine umprogrammieren kann. 

Neben dem M24LR04E mit vier Speicherblöcken á 1 kBit 

sind auch Versionen mit 16 oder 64 Speicherblöcken erhältlich. 

Jeder Speicherblock kann mit drei Passwörtern individuell 

gegen Schreib- und/oder Lesezugriff per Funk geschützt 

werden. Das EEPROM hält eine Million Schreibzyklen aus 

und speichert Daten bis zu vierzig Jahre lang ohne Datenverlust. 

Die Spannungsversorgung kann im Bereich zwischen 1,8 

und 5,5 V erfolgen. Der High-Speed-Mode des RF-Interfaces 

erlaubt bis zu 53 kBit/s. Wird ein solcher passiver NFC Transponder 

eingesetzt, der mit sogenannter Lastrückkopplung 

des vom Smartphone ausgesendeten elektromagnetischen 

Feldes arbeitet, ist keine Funk-Zertifizierung notwendig. Das 

erspart mehrere tausend Euro im Vergleich zu aktiv funkenden 

Technologien. 

20 


IM FOKUS | WIRELESS 

Die verschiedenen NFC- 

Betriebsmodi im Überblick. 

Günstige Alternativen 

Unter Umständen ist NFC trotz der geringen Zusatzkosten 

von nur wenigen Cent nicht die günstigste Art, sein Gerät mit 

einem Smartphone zu verbinden. Eine spannende Alternative 

ist ein Wireless-System-On-Chip-Derivat von Nordic Semiconductor. 

Für den nRF51822 bietet Nordic einen kostenlosen Bluetooth 

Low Energy Stack an. Sowohl der Chip als auch der Stack 

sind bereits von der Bluetooth Special Interest Group zertifiziert. 

Der Kunde erhält einen Cortex-ARM-M0-Mikrocontroller mit 

A/D-Wandlern, flexiblem GPIO-Management und 128- oder 

256-kByte-Flash-Speicher und benötigt extern nur einen 16 

MHz Quarz, einen ST-BAL-NRF01D3-Balun-Filter und eine 2,4- 

GHz-Antenne, die ebenfalls kostenlos auf dem PCB realisiert 

werden kann. Die BoM fällt mit insgesamt unter zwei Euro sehr 

gering aus, wenn man dafür auf weitere Controller verzichten 

kann. Die Reichweite übertrifft mit rund 50 m nicht nur NFC, 

sondern auch klassisches Bluetooth bei derselben Sendeleistung. 

Dennoch hält eine CR2032-Knopfzelle meist mehrere Jahre. 

Das Beispiel zeigt: Nicht immer ist die auf den ersten Blick 

günstigste Lösung tatschlich die optimale. Ausgewiesene Wireless-Experten 

des Distributors haben den herstellerübergreifenden 

Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten und 

stehen Kunden mit kompetentem Rat und Tat zur Seite. ☐ 


Bernd Hantsche, Rutronik Elektronische 

Bauelemente GmbH. 

E&E-ARTIKEL DES JAHRES: TREFFEN SIE IHRE WAHL! 

Wählen Sie den besten E&E-Artikel des Jahres und gewinnen Sie ein Kindle Fire HD- 

Tablet (16 GB)! Zur Wahl stehen die interessantesten Artikel aus unseren beiden Publikationen 

„E&E – Faszination Elektronik“ und „E&E Kompendium“. 

Aus den zehn Ausgaben des Fachmagazins „E&E – Faszination Elektronik“ im Jahr 

2012 stellen wir Ihnen die Artikel zur Auswahl, die die höchsten Zugriffsraten hatten, 

darunter zu Themen wie Prototyping, Steckverbinder, Mikrocontroller-Architekturen, 

Produktpiraterie, LEDs und IGBTs. Aus dem „E&E-Kompendium 2013“ können 

Sie aus den zehn meistgefragten Artikeln Ihren Favoriten küren. Dabei können Sie 

unter Themen wählen wie Leiterplattenlayout, DC/DC-Schaltregler, elektromagnetische 

Felder, Multitouch, ESD-Schutz oder CompactPCI Serial. 

Geben Sie unter dem Link www.eue24.net/artikelwahl jeweils eine Stimme für beide 

Medien – das Magazin E&E – Faszination Elektronik und das E&E Kompendium – ab 

und sichern sich Ihre Gewinnchance! Vielleicht halten Sie ja dann bald Ihr neues 

Elektronikgerät zum Surfen, Filmeschauen, Lesen und Spielen in den Händen. 


21

STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK | 10 TIPPS 

10 Tipps für den 

Entwurf von 

Stromversorgungen 

Jedes elektrische Gerät benötigt eine Versorgungsspannung. Obwohl sich der Entwurf einer 

passenden Stromversorgung mit den modernen Schaltregler-ICs stark vereinfacht hat, gibt es 

noch immer einige wichtige Regeln, die unbedingt beim Entwurf zu beachten sind. 

TEXT: Frederik Dostal, Analog Devices FOTOS: Aluxum; Grafvision 


Evaluierung ist unerlässlich 

Die immer kürzer werdenden Entwicklungszyklen 

haben dazu geführt, dass ein Großteil der 

Elektronikentwicklung simuliert und möglichst 

ohne Hardwareevaluierung und Prototypeniteration 

produziert werden soll. Während dies in 

manchen Teilen der Elektronikentwicklung durchaus erfolgreich 

ist, gibt es bei der Entwicklung von Stromversorgungen 

ohne Evaluierung im Labor häufig Probleme. Stromversorgungen 

sind komplexe Systeme, die stark vom Platinenlayout und 

parasitären Einflüssen definiert werden. Diese Effekte lassen 

sich meistens nur sehr ungenau abschätzen und simulieren. Natürlich 

kann man Iterationen in der Hardwareentwicklung auch 

bei Stromversorgungen durch Erfahrung reduzieren, eine 

gründliche Überprüfung im Labor ist aber unerlässlich. 

Ein Berechnungswerkzeug reduziert den 

Entwicklungsaufwand 

Obwohl kein Weg an der praktischen Evaluierung 

einer Stromversorgung im Labor vorbeiführt, 

kann man dennoch beim Entwurf viel 

Zeit und Mühe sparen, wenn man ein Berechnungswerkzeug 

verwendet. Da sowohl die Auswahl der externen Kompo nenten 

wie Induktivitäten und Kondensatoren, die Stabilisierung der 

Regelschleife als auch weitere Einstellungen wie Schalt frequenz 

immer Kompromisse darstellen, sind häufig Iterationen bei 

der Berechnung der Schaltung erforderlich. Diese lassen sich 

durch Berechnungswerkzeuge stark beschleunigen. Analog 

Devices stellt ein breites Angebot entsprechender Tools unter 

www.analog.com zur Verfügung. 

Externe Komponenten richtig bestimmen 

Bei der Auswahl von externen Komponenten 

ist unbedingt auf den echten Bauteilewert zu 

achten. Der Nennwert liegt häufig weit vom 

wirklichen Wert in der Einsatzsituation 

entfernt. Bei Speicherdrosseln sinkt beispielsweise 

die Induktivität bei Erwärmung im Betrieb. Keramische 

Kondensatoren können je nach Material und Bauweise bei 

einer DC-Spannung einen stark reduzierten Kapazitätswert 

haben. Diese Eigenschaften sind unbedingt beim Entwurf der 

Stromversorgung zu berücksichtigen. Fortschrittliche Berech- 

22 


10 TIPPS | STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK 

nungswerkzeuge beinhalten die Abweichungen vom Nennwert 

in der jeweiligen Schaltung bereits. 

Ausgangsspannungswelligkeit reduzieren 

Die Ausgangsspannungswelligkeit ist eine der 

wichtigen Spezifikationen einer Stromversorgung. 

Um diese Welligkeit möglichst klein zu 

machen, wird der Induktivitätswert erhöht, um 

die Stromwelligkeit zu verringern und die Ausgangskapazität 

vergrößert. Diese Erhöhung der Bauteilwerte 

ist aber nur bis zu einer bestimmten Größe sinnvoll. Je nach 

Stromversorgung und der Verfügbarkeit und Kosten von Speicherdrosseln 

und Kondensatoren ist die Schwelle, bis zu der 

eine Vergrößerung sinnvoll ist, unterschiedlich. Wenn die 

Ausgangsspannung weiter verkleinert werden soll, ist es sinnvoller, 

einen weiteren kleinen LC-Filter nachzuschalten. Diese 

zusätzlichen Bausteine sind häufig günstiger als eine starke 

Vergrößerung der Haupt-LC Stufe der Stromversorgung. Bei 

einem nachgeschalteten LC-Filter sollte die Regelschleife vor 

diesem geschlossen werden, um mögliche Regelschleifeninstabilitäten 

zu vermeiden. 

Durch Rauschen verursachte Fehler im System 

Wenn eine Elektronikentwicklung Störungen 

aus der Stromversorgung zeigt, sollte man die 

spezifischen Eigenschaften der Schaltreglertopologie 

bei der Fehlersuche berücksichtigen. 

Die meisten Topologien haben eine störarme 

und eine störende Seite. Bei Abwärtswandlern (Buck) hat die 

Ausgangsseite sehr niedrige Störungen, da die Ausgangsstufe 

aus einem LC-Filter besteht. Hier fließt im normalen Betriebszustand 

ein kontinuierlicher Strom. Die Eingangsseite jedoch 

hat einen Schalter in Serie, durch den der Eingangsstrom immer 

wieder unterbrochen wird. Somit ist bei der Abwärtswandler- 

Topologie besonders die Eingangsseite mit störreduzierenden 

Maßnahmen wie beispielsweise Filtern zu versehen. Bei Aufwärtswandlern 

(Boost) ist es genau umgekehrt. Die Ausgangsseite 

ist stark störbehaftet und die Eingangsseite ist sehr ruhig.

STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK | 10 TIPPS 

EMV – Schaltfrequenz nicht so entscheidend 

wie die Schaltübergänge 

Elektromagnetische Verträglichkeit ist bei 

Schaltreglern immer ein Thema. Es entstehen 

leitungsgebundene Störungen, elektrische und 

magnetische Nahbereichs- sowie elektromagnetische 

Fernbereichsstörungen. Obwohl man in diesen 

Störungen im Frequenzspektrum auch die Schaltfrequenz wiederfinden 

kann, sind die größten Störer die Frequenzen, welche 

auf den Umschaltvorgängen im Schaltnetzteil basieren. Es 

gibt bei Schaltreglern immer AC-Strompfade. Dies sind Leitungen, 

die in einem Schaltzustand Strom führen und im anderen 

Zustand keinen Strom führen. Die Umschaltung dieser 

Zustände erfolgt sehr schnell und koppelt sich leicht in die gesamte 

Elektronik. Die Umschaltzeiten sind je nach Schaltregler-IC 

und Anwendungsfall in der Größenordnung von 20 ns, 

was einer Störfrequenz von 50 MHz entspricht. Diese Frequenz 

ist unabhängig von der Schaltfrequenz. 

Das Platinenlayout ist eine der wichtigsten 

Einflüsse auf die Stromversorgung 

Die Führung der Leiterbahnen auf der Platine 

ist bei Stromversorgungen extrem wichtig. Es 

handelt sich bei der Schaltung um ein Hochfrequenzsystem, 

das mit hohen Strömen gekoppelt 

ist. Dadurch wird jede Leitungsinduktivität zu einem großen 

Störer. Die Auswirkung einer willkürlichen Leiterbahnführung 

reichen von einer nicht funktionierenden Stromversorgung bis 

zu EMV- und Spannungswelligkeitsproblemen. Die wichtigste 

Regel für ein optimiertes Platinenlayout ist das Reduzieren von 

parasitären Induktivitäten im Pfad der AC-Ströme. 

Spannungsmessungen an einer Stromversorgung 

sind HF-Messungen 

Bei der Evaluierung einer Stromversorgung 

muss einem bewusst sein, dass man es mit 

Hochfrequenzmessungen zu tun hat. Bei Spannungsmessungen 

im HF-Bereich sollte man 

nicht die Masseleitungen eines Spannungstastkopfes verwenden. 

Hierbei koppeln sich Störungen über die Masseleitung ins 

Oszilloskop zusammen mit dem Signal mit ein. Es sind kurze 

Masseverbindungen zu verwenden, wie dies bei Hochfrequenzmessungen 

üblich ist. 

Neue Möglichkeiten zur galvanischen 

Trennung des Rückkoppelpfades 

Galvanisch getrennte Stromversorgungen im 

niedrigen Leistungsbereich haben in aller Regel 

einen primärseitigen Schaltregler-IC. Um 

die Ausgangsspannung auf der Sekundärseite 

zu regeln, muss die Regelgröße über die galvanische Trennung 

geführt werden. Hierfür wurden bis heute fast ausschließlich 

Optokoppler verwendet. Sie haben den Nachteil, dass sich ihre 

Übertragungsfunktion mit der Alterung ändert und sie üblicherweise 

nur bis 85 °C eingesetzt werden können. Neuerdings 

gibt es isolierte Fehlerverstärker von Analog Devices, die nach 

dem bewährten Icoupler-Prinzip arbeiten. Die Bauteile 

ADuM3190 und ADuM4190 sind für eine Isolation bis 2,5 kV 

sowie 5 kV konzipiert. Hier wird die galvanische Trennung mit 

integrierten induktiven Kopplern überbrückt. 

Die Genauigkeit der Strombegrenzung 

hilft, Kosten und Platzbedarf 

zu reduzieren 

Bei der Auswahl eines Schaltregler- 

ICs soll ein häufig unbeachteter Parameter 

nicht unberücksichtigt bleiben: 

Die Höhe und Genauigkeit der Strombegrenzung. Diese ist wichtig, 

damit in einem Überstromfall am Ausgang keine Bauteile beschädigt 

werden. Eine Strombegrenzung hat jedoch immer eine gewisse 

Verzögerungszeit. Es ist deshalb sicherzustellen, dass auch bei 

Strömen um die Schwelle der Strombegrenzung noch genügend 

Induktivität in der Leistungsdrossel vorhanden ist. Das ist notwendig, 

damit der Stromanstieg begrenzt ist und die Strombegrenzung 

genügend Zeit zum Abschalten hat. Wenn nun der Schaltregler-IC 

eine recht ungenaue Strombegrenzung mit ±30 Prozent spezifiziert 

hat, muss eine Speicherinduktivität ausgewählt werden, die selbst 

bei der nominalen Strombegrenzung +30 Prozent noch genügend 

Induktivität hat. Dies erfordert eine für die Anwendung große und 

teure Spule. Ein Beispiel für eine sehr genaue Strombegrenzung ist 

Analog Devices ADP1850 mit einer Strombegrenzungsgenauigkeit 

von ±6 Prozent. Entsprechend kleiner und kostengünstiger fällt die 

Speicherdrossel aus. ☐ 


Frederik Dostal, Technical Marketing, 

Analog Devices. 

24 


INNOVATIONEN | STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK 

STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK 

Kompakte Gleichspannungswandler 

Die Abwärtswandler der Typen LXDC55F und LXDC55K sind 

laut Hersteller Murata Ergänzungen zu den kompakten 

Gleichspannungswandlern der Serie LXDC. Beide Modelle 

sollen eine Voltage-Trim-Funktion besitzen, mit der die 

Ausgangsspannung zwischen 0,8 V und 5,3 VDC (im Fall des 

55K) beziehungsweise bis 3,6 VDC (55F) eingestellt werden 

können. Der LXDC55FAAA-203 hat Abmessungen von 5 mm x 5,7 mm 

x 2,1 mm und eignet sich laut Hersteller für Eingangsspannungen von 4 V bis 14 VDC. Der 

maximale Ausgangsstrom soll 1,5 A betragen. Der LXDC55KAAA-205, dessen Maße 5 mm 

x 5,7 mm x 2,1 mm betragen, eigne sich für Ausgangsströme bis zu 3 A. Er soll mit 

Eingangsspannungen zwischen 2,7 V und 5,5 VDC betrieben werden können. 


Netzgeräte bis 800 W 

Die 2-HE-Z+-Netzgerätefamilie besitzt künftig einen 

Leistungsbereich bis 800 W Ausgangsleistung, so der 

Hersteller TDK-Lambda. Die Netzteile sollen dieselbe 

Ausstattung wie die Z+200 und Z+400 mit 200 W beziehungsweise 

400 W Ausgangsleistung haben. Sie haben 

Herstellerangaben zufolge Ausgangsspannungen bis 

100 VDC und Ausgangsströme bis 72 A. Alle Modelle der 

Z+-Reihe sollen wahlweise als Konstantstrom- oder 

Konstantspannungsquelle arbeiten sowie über einen 

Weitbereichseingang (85 bis 265 VAC) mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur, 

Lüfter mit variabler Geschwindigkeit sowie 

umfassende Sicherheitsfunktionen verfügen, darunter eine durch den Anwender 

einstellbare Safe-Start- und Auto-Restart-Funktion. > MORE@CLICK EE613504 

Niedrige Leerlaufleistung 

Die Mini-Netzteile-Serien RAC04/277 (4 W) und 

RAC10/277 (10 W) im Leistungsbereich bis 

10 W sind für die Leiterplatten-Montage 

konzipiert und sollen sich durch niedrige 

Leerlaufleistungen von 50 mW für das 

4-W-Modul beziehungsweise 300 mW für das 10-W-Modul auszeichnen, so der 

Hersteller Recom. Damit sollen die Module bis Faktor 10 unterhalb der in der EuP- 

Richtlinie für Standby- und Scheinaus-Betrieb fixierten Grenzwerte liegen. Die beiden 

Serien umfassen Module mit Ausgangsspannungen von 3,3 bis 24 VDC, sowie Modelle 

mit ±5, ±12 und ±15 VDC (nur RAC10/277). Die RAC04/277-Serie ist auch mit einem 

5/12-VDC-Ausgang erhältlich, so der Hersteller. 


Need Power? 

Think 

GlobTek 

“Green Power” 90 W Tischnetzgeräte mit IEC 320 

Eingang erfüllen die EuP Step 2 / Energielevel V 

GlobTek GT-41133 gibt 

es mit einer IEC 60320/ 

C6, C8 oder C14 Eingangsbuchse. 

Doppelte 

Schutzisolierung sowie 

regulierte Ausgangsspannung 

von 12-48VDC in 

0.1V-Schritten bis zu 90 

Watt Ausgangsleistung. 

Das geschlos-sene, 

ungeschlitzte besteht aus schlag-festem Polykarbonat 

und wird durch Konvektion gekühlt, Gehäuseabmessung 

62 x 150 x 34 (mm). Weitere Eigenschaften 

dieser Familie sind: geregelte Ausgangsspannung mit 

sehr geringer Restwelligkeit; Schutzfunktionen für 

Übertemperatur, Strom, Spannung und Kurzschluss; 

Universale Eingangsspannung von 90-264VAC. UL 

...weitere Informationen unter www.globtek.de 

Akku-Ladegerät 

für Lithium-Ionen 

(Li-Ion) 

Die neuesten Lithium- 

Ionen (Li-Ion) Batterieladegeräte 

von 

GlobTek inkorporieren 

multiple redundante 

Sicherheitsfeatures, um 

Defekte und Beschädigungen 

der Batterien und Systeme zu verhindern, um 

folglich Risiken zu mindern und die Lebensdauer zu 

erhöhen. Im Zuge der steigenden Sicherheitsbedenken 

und -anforderungen für tragbares Equipment 

mit Li-Ion Akkus, hat GlobTek bei der neuesten Generation 

von Batterieladegeräten eine Vielzahl von redundanten 

Sicherheitsfeatures eingebaut, die, wenn 

sie mit der Elektronik im Li-Ion Akkupack kommunizieren, 

Defekte und Schäden beim Laden des 


Internationale, Abnehmbare Stromkabel 

GlobTeks 2-3 adrigen IEC internationale, abnehmbare 

Stromkabel sind nach den Anforderungen internationaler 

Sicherheitsagenturen geprüft. Es gibt verschiedene 

Möglichkeiten 

für Länge, Kabeltyp, 

Drahtstärke, Anschlüsse 

und Farbe des Kabelmantels. 

Die Stromkabel sind 

ideal für tragbare Geräte, 

Kommunikation, Video, 

Unterhaltungselektronik, 

Geräteausstattungen und 

für den Hausgebrauch 

medizinischer Geräte. Nordamerikanische, europäische, 

australische, britische und andere Stromkabel 

sind ab Lager verfügbar. Auf Grund sehr geringer 

Kosten sind diese Stromkabel perfekt für OEM An 



25 

www.globtek.de

STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK | DIE ROTE COUCH 

Peter Maier, Präsident bei Fuji Electric 

Europe 

Kai Grassmann, Asia Sales Manager bei 

Recom International 

Christian Andre, Präsident bei Rohm 

Europe 

TREFFPUNKT ROTE COUCH 

Zum dritten Mal hatte die E&E anlässlich der PCIM Experten und Branchengrößen zum 

Gespräch auf die Rote Couch gebeten. Auch diesmal folgten sechs Gäste dieser Einladung. 

TEXT: Michael Brunn, E&E FOTOS: publish-industry 


Das Besondere an Live-Veranstaltungen besteht darin, dass 

man trotz gründlichster Vorbereitung nie genau weiß, was auf 

einen zukommt. Diese Tatsache brachte auch die Rote Couch 

auf der diesjährigen PCIM mit sich. Zwei Gäste mussten aus gesundheitlichen 

Gründen relativ kurzfristig absagen –und ebenso 

kurzfristig stellten sich andere Experten zur Verfügung, damit 

die Veranstaltung auch diesmal wieder ein Erfolg wurde. 

Kultureller Wandel in Japan 

Einen ganz besonderen Gast gab es gleich zu Beginn: Peter 

Hermann Maier ist der erste Europäer, der Fuji Electric Europe 

als Präsident leitet. Ausgehend von einem neuen japanischen 

Präsidenten ist das Teil einer neuen Strategie, mit der das Unternehmen 

zunehmend auch weitere Potentiale außerhalb Japans 

heben will. Dazu sei es notwendig, erläuterte Peter Hermann 

Maier, die Kunden besser zu kennen und zu verstehen – 

was nun einmal aus einer Entfernung von 10.000 Kilometern 

schwierig sei. Aber letztlich geht es aus seiner Sicht darum, das 

innovative Europa mit dem qualitätsbewussten Japan zu verbinden, 

um so die besten Ergebnisse zu erzielen. 

Premiummarke in China 

Kai Grassmann gehörte zu den Gesprächspartnern, die 

kurzfristig einspringen mussten, sich aber als sehr gute Wahl 

erwiesen. Der Asia Sales Manager von Recom war selber über 

zwei Jahre vor Ort und konnte so aus erster Hand Eindrücke 

über den asiatischen Markt wiedergeben. Dabei betonte er vor 

allem, dass Recom China nicht als verlängerte Werkbank sieht, 

sondern als einen Markt, in dem man sich als Anbieter von 

Premium-Produkten etabliert. Allerdings stellte er auch klar, 

dass man gerade als europäisches Unternehmen durchaus mit 

Herausforderungen zu kämpfen hat. Es komme darauf an, den 

Markt zu verstehen. 

SiC auf gutem Weg 

Siliziumkarbid (SiC) hat in den letzten Jahren für einige 

Bewegung im Leistungselektronikmarkt gesorgt – richtig reif 

ist die Zeit für das neue Halbleiter-Material aus Sicht von 

Rohms Europa-Chef Christian Andre aber erst jetzt. Das liegt 

zum einen an der zweiten Generation von SiC-Halbleitern, die 

technisch erheblich verbessert sind und deutlich günstiger 

werden. Auch die Kunden hätten inzwischen ein besseres Verständnis 

von den Möglichkeiten, die SiC bietet, führte Christian 

Andre aus. 

Leistungselektronikmarkt Russland 

Eine etwas andere Sicht auf die Leistungselektronik präsentierte 

Alexey Cherkasov, Business Development Manager beim 

26 


DIE ROTE COUCH | STROMVERSORGUNG & LEISTUNGSELEKTRONIK 

Alexey Cherkasov, Business Development 

Manager bei Proton-Electrotex 

Aengus Murray, Motor and Power Control 

Applications Manager bei Analog Devices 

Oliver Opitz, Division Manager Strategic 

Product Design bei Würth Elektronik 

russischen Leistungshalbleiter-Hersteller Proton-Electrotex. 

Neben der Diskussion einiger technischer Aspekte gab er einen 

interessanten Einblick in den russischen Markt und die 

Perspektiven für die Leistungselektronik dort. 

Alles dreht sich um Effizienz 

Auf einen einfachen Nenner brachte Aengus Murray, Motor 

and Power Control Applications Manager bei Analog Devices, 

die Frage nach den wichtigsten Herausforderungen in 

Motorsteuerungen: Am Ende dreht sich immer alles um die 

Effizienz. Neben der vereinfachten Variante gab es aber durchaus 

komplexere Antworten auf die zahlreichen Fragen, die sich 

für Entwickler in diesem Zusammenhang ergeben – beispielsweise 

zur Sensorik, zu MEMS und dem wichtigen Aspekt der 

Isolierung. 

Die Zukunft der Stromversorgung 

Gerade einmal 45 Minuten Zeit hatte Oliver Opitz, Division 

Manager Strategic Product Design bei Würth Elektronik 

eiSos, um sich auf das Interview vorzubereiten. Das merkte 

man ihm allerdings nicht an, denn er gab einen fundierten und 

interessanten Überblick über die aktuellen Entwicklungen im 

Wireless-Power-Markt. Auch das wichtige Thema Standards 

kam dabei zur Sprache. Vor allem zeigte sich Oliver Opitz aber 

zuversichtlich, dass mit steigender Leistung auch die Nachfrage 

und Akzeptanz nach Wireless Power in den nächsten Jahren 

deutlich zunehmen wird. ☐ 

Die Links zu den vollständigen Interviews und Videos finden Sie, 

wenn Sie auf www.publish-industry.net den unten stehenden 

more@click-Code eingeben. 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rückspeiseprinzip 

 

 


27

OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS | TRENDREPORT 

Flexibles Licht 

Glasdächer, Scheiben und Raumteiler, die nachts undurchsichtig 

werden und in einer oder zwei Richtungen leuchten; Mosaikfenster, 

die ohne Sonnenlicht strahlen, oder ein Autohimmel mit 

Leuchtwirkung – die OLEDs (organische Leuchtdioden) eröffnen 

Leuchten- und Beleuchtungs-Designern eine Fülle bislang 

ungeahnter Möglichkeiten und Freiheiten. 

TEXT: Roland R. Ackermann, freier Autor für E&E FOTOS: BeyondImages; Osram 


Moderne Beleuchtungen bilden ein sehr großes und globales, 

allerdings auch ein deutlich fragmentiertes Marktsegment. 

Diese Fragmentierung ist zum einen auf technologische Unterschiede, 

zum anderen auf die Vielfalt der Kundenanforderungen 

zurückzuführen. Um die Marktanteile streiten sich Glühlampen, 

Kompakt-Leuchtstofflampen (CFL), Quecksilberdampflampen, 

Leuchtdioden (LEDs) sowie – als die jüngsten im 

Bunde – OLEDs. Ähnlich vielseitig ist das damit abgedeckte Anwendungsspektrum, 

das neben den technischen Ansprüchen 

auch stark von unterschiedlichen Preisvorstellungen beeinflusst 

wird. Dazu zählen sowohl Wohnungen und Gebäude (Architektur) 

als auch das Gastgewerbe, der Einzelhandel, Industrie und 

Büro sowie Außenanlagen. Die OLED-Beleuchtung kann sich 

aber nur dann erfolgreich im Markt durchsetzen, wenn sie ihre 

Alleinstellungsmerkmale klar herausstellen und neue Marktnischen 

erobern kann. Zum Beispiel eröffnen ihre typischen Eigenschaften 

– ultraflach, flächig, leicht, biegsam und transparent 

– völlig neue gestalterische Möglich keiten. 

Leuchtende Halbleiter 

Sowohl bei der OLED- als auch bei der LED-Beleuchtung 

haben wir es mit Halbleitertechnologien mit überlappenden 

28 


Eigenschaften zu tun. Die LEDs, die bereits eine lange 

Geschichte hinter sich haben, brauchten über ein Jahrzehnt, ehe 

sie sich nennenswert bei Beleuchtungen durchsetzen konnten. 

Kein Wunder, dass sie derzeit zu geringeren Kosten eine bessere 

Leistung zu bieten vermögen als OLEDs. In der Tat liegen bislang 

Leuchtkraft, Lebensdauer und Wirkungsgrad der OLEDs deutlich 

hinter den Werten der LEDs zurück. 

Die organische Leuchtdiode ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement 

aus organischen Halbleitermaterialien, das 

sich von den anorganischen LEDs durch geringere Strom- und 

Leuchtdichte unterscheidet und keine einkristallinen Materialien 

benötigt. Die zweidimensionale Lichtquelle ist weitestgehend 

blendfrei. OLEDs sind extrem dünn; ihre aktiven Schichten 

weisen eine Gesamtdicke von ungefähr 400 nm auf, sind 

also 100-mal dünner als ein menschliches Haar. Die Gesamtdicke 

der Komponenten beträgt normalerweise 1,8 mm, einschließlich 

des Glassubstrats und der Verkapselung. Dieser 

Wert kann durch Verwendung dünnerer und flexiblerer Substrate 

sowie eine Dünnschicht-Verkapselung nochmal wesentlich 

reduziert werden. OLED-Panels zeichnen sich deshalb 

auch durch ein besonders geringes Gewicht aus. OLEDs lassen 

sich kostengünstiger herstellen als LEDs, doch lässt ihre Lebensdauer 

zu wünschen übrig. Geplant ist, diese in den nächsten 

zwei Jahren auf 5.000 und langfristig auf 20.000 Stunden 

zu steigern (LEDs liegen derzeit bei über 50.000 Stunden). 

Überzeugen durch Leistung 

Katalog 

Alle Wege 

führen 

zu uns. 

suche mit Hilfe technischer Parameter 

im Menü fi nden Sie in maximal 3 

Schritten Ihr gewünschtes Produkt. 

Die Produktgruppen teilen sich auf in 

aktive, passive und elektromechanische 

Bauelemente, Storage Technologies, 

Displays & Boards sowie Wireless 

Technologies. 

Über d 

suche 

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Produk 

aus ein 

ter Erg 

KATALOG 

PROCUREMENT 

MASSQUOTATION 

PRODUCT CHANGE 

NOTIFICATION 

Die OLED-Technik ist vorrangig für Bildschirme und Displays 

geeignet. Aufgrund der Materialeigenschaften ist eine 

mögliche Verwendung der OLEDs als biegsamer Bildschirm 

und als elektronisches Papier interessant. 

„Im Zeitalter des Cloud Computing, einer beschleunigten 

Entwicklung von Highspeed-Netzwerken und zunehmender 

Vernetzung aller Objekte dürften AMOLED-Displays (Aktivmatrix-OLEDs) 

mit ihrer fast unendlichen Zahl an Imaging- 

Möglichkeiten den größten Einfluss auf die Innovation in intelligenten 

Geräten haben“, meinte Kinam Kim, CEO von 

Samsung Display, Ende Mai auf der Display Week 2013 im kanadischen 

Vancouver. „Die innovativen Vorteile der AMOLED- 


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OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS | TRENDREPORT 

Osram hat die Designerleuchte „Rollercoaster“ 

entwickelt, in der industrialisierungsreife 

transparente OLEDs zum 

Einsatz kommen und die 2014 in Serie 

gehen soll. 

Technologie wird Konsumenten erlauben, mehr Möglichkeiten 

des elektronischen Komforts zu erzielen als wir uns jemals 

vorstellen konnten.“ 

Neue Anwendungsmöglichkeiten 

Er meint damit die überlegene Farbdarstellung, Flexibilität 

und Transparenz sowie das Reaktionsvermögen auf Berührungen 

und Sensoren zur Erfassung aller fünf Sinne des Menschen. 

Kinam Kim weiter: „Display-Applikationen mit den Vorteilen 

der AMOLED-Technologie werden sich rasch in andere 

Branchen wie Automotive, Druckindustrie, Biogenetik und 

Bauwesen ausdehnen.“ Im Automotive-Bereich werden 

AMOLED-Displays herkömmliche Scheiben und Spiegel 

ersetzen, die bisher als digitale Spiegel und Head-up-Displays 

verwendet wurden. Aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Flexibilität, 

Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturänderungen 

werden AMOLED-Display-Panels auch 

für Uhrendisplays sowie für Produkte in den Bereichen Mode 

und Gesundheitswesen verwendet. Das Wachstum der OLED- 

Displays wird im Laufe der Zeit auch dem Beleuchtungsbereich 

zugute kommen, dessen Herausforderungen von den Panel- 

Herstellern alleine nicht rasch genug gelöst werden können. 

Weiße OLEDs mit ihrem Breitband-Emissionsspektrum erzeugen 

eine Beleuchtung hoher Qualität mit ausgezeichnetem 

Farbwiedergabeindex (CRI) von 80 oder mehr. Sie lassen sich 

einfach dimmen: Es muss lediglich der Betriebsstrom verändert 

werden. Im Gegensatz zu Leuchtröhren und Kompakt- 

Leuchtstofflampen steht die volle Lichtausstrahlung beim Einschalten 

unverzögert zur Verfügung. Als Design-Elemente 

sind sie auch im ausgeschalteten Zustand attraktiv. Sie strahlen 

ein weiches, diffuses Licht ab, das sich in erster Linie für dekorative, 

atmosphärische Anwendungen eignet. Flexible OLEDs 

werden langfristig auf Objekten aller Art angebracht werden 

können, um diese in Leuchten zu verwandeln. 

(Noch) nichts für den Massenmarkt 

Dieser Tage hat das Marktforschungsinstitut IDTechEx 

neueste Zahlen zum Thema „OLED vs LED Lighting 2013-2023“ 

veröffentlicht: In ihrem „wahrscheinlichsten Prognose-Szenario“ 

erkennen die Marktforscher im Jahre 2023 einen OLED- 

Anteil von 1,3 Milliarden US-Dollar – das entspricht lediglich 

1,3 Prozent der Marktgröße der LED-Beleuchtung in zehn Jahren. 

Mit anderen Worten: OLEDs könnten eine überteuerte 

und leistungsschwache Option bleiben; es sei denn, eine Appleartige 

Design-Innovation sorgte für einen Umsturz. 

Auch die Effizienz lässt noch zu wünschen übrig; die gegenwärtigen 

OLEDs bieten 20 bis 50 lm/W. Das ist zwar besser als 

bei Glüh- oder Halogenlampen, kommt indes nicht an die 90 bis 

100 lm/W der LEDs heran. Allerdings sind unlängst im Labor 

bereits nahezu vergleichbare Werte erreicht worden. Die Kosten 

von OLED-Beleuchtungen liegen bei ungefähr 400 Euro/klm 

auf Panelebene, die von LEDs bei nur einem Hundertstel davon. 

Die stärksten Kostentreiber sind die Verkapselungsschicht und 

die integrierten Substrate. Das derzeit noch als Barriereschicht 

verwendete Hohlglas ist teuer, weil es eine zusätzliche Bearbeitung 

erfordert und es angesichts der geringen Nachfrage schwierig 

ist, die großen Glashersteller zu bindenden Produktionszusagen 

zu verpflichten. Erst wenn der Übergang auf eine Dünnfilmverkapselung 

geschafft ist, werden die Kosten sinken. Beim 

integrierten Substrat summieren sich Substrat (Glas), transparente 

leitende Schicht (meist Indiumzinnoxid, ITO), Metallelektroden, 

Planarbearbeitung und Lichtauskopplungsfolien zu den 

Gesamtkosten von rund 700 Euro/m2; diese Summe soll bis 2023 

auf unter 100 Euro/m2 sinken. ☐ 


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INNOVATIONEN | OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS 

OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS 

Auch bei Sonnenlicht ablesbar 

Schneller bi-direktionaler Optokoppler 

Den zweikanaligen, bi-direktionalen digitalen 

25-MBd-Optokoppler ACSL-7210 hat Avago für 

bi-direktionale und industrielle Kommunikations-Netzwerke 

entwickelt, die Hochgeschwindigkeitsprotokolle 

wie Profibus, Fieldbus und SPI (Serial Peripheral 

Interface) nutzen. Der Optokoppler soll ein vom Hersteller 

erntwickeltes IC sowie eine patentierte Gehäusetechnologie 

einsetzen, um eine Signalisolation von 3.750 VRMS in einem 

flachen SO-8 Gehäuse zu erzielen. So sollen sich Vollduplex- 

Hochgeschwindigkeits-Datenraten bis zu 25 MBd erreichen lassen. 

Zudem soll er eine maximale Pulsbreiten-Verzerrung von 10 ns, 

eine maximale Laufzeitverzögerung von 40 ns und einen CMOS- 

Ein- und Ausgang besitzen. 


Von Ortustech (Vertrieb: Data Modul) neu 

auf dem Markt ist das 3,2-Zoll-TFT 

COM32H3N74ULC. Das Display hat 

nach Anbieterangaben geringe Außenabmessungen 

von 46,6 mm x 78,6 mm und eine Dicke 

von 1,9 mm. Es eignet sich somit für kompakte, mobile Applikationen 

mit hohen Anforderungen an den Platzbedarf und an das 

Gewicht. Die Blanview-Technologie garantiert zudem eine 

Ablesbarkeit im Außenbereich bei Sonnenlicht, so Data Modul. Das 

TFT soll eine hohe Auflösung von 480 x 800 Dots und den im 

industriellen Bereich geforderten Temperaturbereich 

von –20 bis 70 °C besitzen. 


UMT-H SMD-Sicherung 

mit hohem Ausschaltvermögen 

Zwei Versionen an 

Mid-Power-LEDs 

Die Mid-Power-LED- 

Serie 62-217D/5630D 

von Everlight soll sich 

für LED-Lichtleisten sowie 

herkömmliche, omnidirektionale 

und Hochleistungs-LED- 

Birnen eignen. Die LED-Serie gibt es Herstellerangaben zufolge 

im Standard-5630-Gehäuse in zwei Versionen: 0,5 W (150 mA) 

für LED-Retrofits als Ersatz bisheriger 40/60W-Glühbirnen und 

0,2 W (60 mA) für LED-Lichtleisten. Beide Weißlicht-Top-View- 

LEDs seien flach (5,6 mm x 3 mm x 0,65 mm) und über die 

Farbtemperaturbreite (ANSI) von warmen 2.700 K bis kühlen 

6.500 K erhältlich. Der CRI beträgt laut Hersteller mindestens 

80 Ra, und die Lichtleistung soll bei 50/55 Lumen (warm/kalt) 

liegen. Die 0,5-W-Ausführung erzielt bei 5.700 K eine 

Lichtausbeute von 115 lm/W, so Everlight. 


– Hohes Ausschaltvermögen von 1500 A 

– Hohe Nennspannungen von bis zu 277 VAC / 250 VDC 

– Kompaktes, quaderförmiges Design: 5.3 x 16 mm 

umt-h.schurter.ch 


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OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS | ABENTEUER FORSCHUNG 

Daten nehmen rasant Fahrt auf 

Immer mehr Daten sind heutzutage im Internet unterwegs. Das erfordert auch immer mehr 

Bandbreite und steigert den Energieverbrauch. Eine Neuentwicklung des KIT aus dem Bereich 

nanophotonische Bauelemente könnte das Internet schneller und energieeffizienter machen. 

TEXT: Kathrin Veigel, E&E FOTOS: Craftvision; Karlsruher Institut für Technologie 


Kommunikationsprozesse lassen sich mit photonischen 

Bauteilen schneller und gleichzeitig energieeffizienter gestalten. 

Vor allem Letzteres scheint dringend angeraten, denn bereits 

heute verbraucht die Informations- und Kommunikationstechnik 

mehr als zehn Prozent des gesamten Stroms in 

Deutschland, und der Datenverkehr wächst unaufhörlich. Die 

Entwicklung leistungsfähiger optischer Sender und Empfänger, 

die auf Mikrochips integriert sind, ist auch schon weit gediehen. 

Allerdings war es bislang noch nicht zufriedenstellend 

möglich, die Grenzen von Halbleiterchips optisch zu überbrücken. 

Nun hat ein Team von Forschern des Karlsruher Instituts 

für Technologie (KIT) eine neuartige optische Verbindung 

zwischen Halbleiterchips entwickelt. „Photonic Wire Bonding“ 

nennt sich das Ganze, und es soll hohe Datenübertragungsraten 

im Bereich einiger Terabit pro Sekunde ermöglichen. Bei 

ihrer Forschungsarbeit hatten die Wissenschaftler mit der 

32 


ABENTEUER FORSCHUNG | OPTOELEKTRONIK & DISPLAYS 

Der Verlauf der Verbindung ist genau an Position 

und Orientierung der Chips angepasst. 

Schwierigkeit zu kämpfen, die Chips präzise zueinander auszurichten, 

damit ein Lichtwellenleiter in den anderen trifft, 

berichtet Christian Koos, Professor an den KIT-Instituten für 

Photonik und Quantenelektronik (IPQ) und für Mikrostrukturtechnik 

(IMT) sowie Mitglied des Centrums für Funktionelle 

Nanostrukturen (CFN). 

Diese Herausforderung sind die Forscher so angegangen: 

„Wir haben die Chips zunächst fixiert und dann einen Lichtwellenleiter 

auf Polymerbasis in genau passender Form strukturiert“, 

erklärt Professor Koos. Um den Verlauf der Verbindung 

an die Position und die Orientierung der Chips anzupassen, 

erarbeiteten die Karlsruher Wissenschaftler ein Verfahren 

zur dreidimensionalen Strukturierung des Lichtwellenleiters. 

Dabei griffen sie auf die so genannte Zwei-Photonen-Polymerisation 

zurück, die eine hohe Auflösung ermöglicht: Ein Femtosekundenlaser 

schreibt die Freiform-Wellenleiterstruktur 

direkt in ein Polymer, das sich auf der Oberfläche der Chips 

befindet. Für das Vorgehen verwendeten die KIT-Forscher ein 

Laserlithografiesystem der Firma Nanoscribe, einer Ausgründung 

des KIT. 

„Unsere Prototypen der ‚Photonic Wire Bonds‘ wiesen im 

Bereich der infraroten Telekommunikationswellenlängen um 

1,55 Mikrometer äußerst geringe Verluste und eine große Übertragungsbandbreite 

auf “, so Professor Koos. In ersten Experimenten 

gelang es den KIT-Wissenschaftlern, bereits Datenübertragungsraten 

von über fünf Terabit pro Sekunde zu erreichen. 

Als mögliche Anwendungsfelder ihrer „Photonic Wire 

Bonds“ geben sie komplexe Sender-Empfänger-Systeme zur 

optischen Telekommunikation an, aber auch ein Einsatz in der 

Sensorik und der Messtechnik sei möglich. Professor Christian 

Koos weist schließlich noch auf einen durchaus nützlichen 

Vorzug der KIT-Entwicklung hin: „Da sich die hochpräzise 


Ausrichtung der Chips bei der Herstellung erübrigt, eignet sich 

das Verfahren hervorragend für die automatisierte Produktion 

in hohen Stückzahlen.“ In einem nächsten Schritt wollen die 

KIT-Forscher die „Photonic Wire Bonding“-Technologie nun 

zusammen mit Partnerfirmen in die industrielle Anwendung 

bringen. ☐ 

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MITTENDRIN 

PROMOTION 

WELTWEIT VERFÜGBAR 

Digi-Key war immer der Distributor aus Thief River Falls, da das Unternehmen weltweit von 

einem einzigen Standort aus operierte. Was von weitem manchmal etwas seltsam anmutete, war 

durchaus sehr erfolgreich. Mit Mitarbeitern in Europa schlägt Digi-Key nun einen neuen Weg 

ein - ohne dabei das Bewährte aufzugeben. 

TEXT: Digi-Key FOTO: Chris_Lemmens; Digi-Key 


34 


PROMOTION 

MITTENDRIN 

Physikalische Präsenz erforderlich 

Das Geschäft des Distributors beschränkte sich bisher ausschließlich 

auf Entwickler, die man schnell und zuverlässig aus 

einem großen Angebot an Bauteilen belieferte - und was auch 

zu einem durchaus beachtlichen Wachstum führte. Jetzt will 

man aber zusätzlich weitere Bereiche erschließen, was eine gewisse 

physikalische Präsenz voraussetzt. Denn Digi-Key adressiert 

nun auch kleine und mittelständige Fertiger. „Wir wenden 

uns an Kunden mit einem „low volume/high mix“-Bedarf. Und 

diese Kunden legen Wert auf eine persönliche Partnerschaft 

mit Digi-Key“, erklärt Hermann W. Reiter, Sales Director Central 

Europe und EMEA Representative bei Digi-Key. Und zu 

dieser Partnerschaft gehört es dann eben auch, mit dem Kunden 

in seiner Landessprache kommunizieren zu können. 

Im Spaß hat Mark Larson, Präsident von Digi-Key, einmal 

gesagt, man müsse nur die Weltkarte umdrehen, dann sei Thief 

River Falls der Mittelpunkt der Welt. Für das Unternehmen 

galt diese Maxime aber auch ohne umgedrehte Karte. Die 

Kleinstadt in Minnesota war nicht nur Hauptquartier und Lager, 

sondern auch der einzige Standort weltweit. Das hat sich 

in den letzten Monaten deutlich geändert. Erstmals haben Mitarbeiter 

von Digi-Key Ihren festen Arbeitsplatz außerhalb der 

USA – und dafür gibt es gute Gründe. 

Aus diesem Grund hat das Unternehmen in Deutschland, 

Großbritannien, Israel, Skandinavien, und in Polen dedizierte 

Ressourcen geschaffen, die sich vor Ort um die Kunden kümmern 

und ihnen Digi-Keys einzigartiges Hybrid-Modell näher 

bringen. „Diese Mitarbeiter pflegen den direkten Kontakt mit 

unseren Kunden und helfen Ihnen dabei, die Vorteile unserer 

Services optimal zu nutzen“, erläutert Hermann Reiter das Konzept. 

„Kunden und Lieferanten haben lange danach gefragt, daher 

sind wir auch sehr stolz, jetzt diese lokalen Präsenzen anbieten 

zu können.“ Und das ist auch erst der Anfang: Schon in Kürze 

wird es weitere Mitarbeiter in Südeuropa und Frankreich geben. 

Eine weitere Expansion in Europa ist nicht ausgeschlossen. 


35

MITTENDRIN 

PROMOTION 

Ein Teil des EMEA-Teams beim 

Antrittsbesuch in Thief River Falls. 

EMEA-Zentrale in München 

Während sich an den genannten Standorten ein Regional 

Sales Director um die Kundenbelange kümmert, hat in München 

eine größere Gruppe von Mitarbeitern ihre neue Heimat 

gefunden. Insgesamt 18 Branchenexperten kümmern sich hier 

um Kunden aus ganz Europa. „München ist sozusagen unser 

EMEA-Büro“, erklärt Hermann Reiter. „Das sind echte, mehrsprachige 

Branchenexperten, die wissen, wie sie dem Kunden 

dabei helfen können, komplexere Bestellungen, Forecasts und 

andere Herausforderungen, die sich aus größeren Volumen ergeben, 

zu bewältigen.“ Aus dem Münchner Büro heraus sollen 

zunächst vor allem Kunden in Zentraleuropa direkt betreut 

werden, der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Fertigungs-Bereich. 

Mit Call Centern in Israel und den Niederlanden stehen 

aber auch in Europa Ansprechpartner für Entwickler zur Verfügung, 

die lediglich einzelne Bauteile benötigen. „Das ist der 

entscheidende Unterschied: Die Call Center kümmern sich um 

Einzelbestellungen und kleine Mengen, während die Regional 

Sales Direktoren und die Mitarbeiter im Münchner Büro dedizierte 

Kundenaccounts bearbeiten“, erklärt Hermann Reiter 

den Ansatz. 

Mehr als 41.000 Kunden hat Digi-Key in EMEA zu betreuen 

– keine einfache Herausforderung für das Unternehmen. Aber 

mit erfahrenen Branchenexperten wie Kris Haggstrom (Vice 

President of Strategic Customer Development, EMEA and Asia 

Pacific), David Mahal (Sales Director Israel und Russland, Ian 

Wallace (Sales Director Großbritannien und Irland und Hermann 

Reiter (Sales Director Zentraleuropa) steht ein starkes 

Team zur Verfügung, das dieser Aufgabe gewachsen ist. Eine 

wichtige Rolle spielt auch Ingrid Lauer, die als Sales Manager 

Production im EMEA Hub ein wichtiger Ansprechpartner für 

die Kunden aus dem Fertigungsbereich ist. 

Entwickler nicht vergessen 

Wichtig für Digi-Key ist dabei die Tatsache, dass man die 

Entwickler und die Kleinbestellungen nicht aus den Augen 

verliert, sondern das Geschäftsmodell lediglich erweitert und 

kontinuierlich optimiert. „Wir werden uns auch weiterhin um 

die Kunden kümmern, die maßgeblich für den Erfolg von Digikey 

verantwortlich sind: Die Entwickler“, so Hermann Reiter. 

„Aber wir erweitern unser Geschäft, um den gesamten Bereich 

vom Prototypen bis zur Produktion abzudecken. Mit dem 

Schlagwort „Prototype-to-Production“ beschreibt Digi-Key, 

dass man mit den Kunden vom einzelnen Bauteil bis zu einer 

Produktion von Klein- und mittleren Serien über den gesamten 

Prozess zusammenarbeitet und sie unterstützt. Die Menge 

der Bauteile spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Allerdings 

ist auch klar, dass Digi-Key nicht ins Volumengeschäft drängt. 

Und auch wenn keine klare Grenze für die Größe eines Accounts 

definiert ist, gilt doch das Motto: High Mix/Low Volume. 

Und das schließt die Massenfertigung beispielsweise von 

Smartphones aus. Aber, so betont Hermann Reiter, schließt 

das trotzdem nicht die Zusammenarbeit mit den ganz großen 

Playern aus. „Wir arbeiten dann mit einzelnen Unternehmensbereichen 

zusammen oder unterstützen bei bestimmten Projekten, 

die von unserem hybriden Ansatz und unserer Effizienz 

profitieren können“, erläutert Hermann Reiter die Vorgehensweise. 

„Das bedeutet, wir arbeiten durchaus mit den Tier1- 

Unternehmen zusammen, aber auf eine andere Art und Weise 

als es unsere Wettbewerber tun.“ 

36 


PROMOTION 

MITTENDRIN 

Ein Blick in das Münchner 

Büro von Digi-Key. 

Dass die Entwickler für Digi-Key nach wie vor eine maßgebliche 

Rolle spielen, zeigt sich auch an der Umsatzverteilung: 

Etwa 2/3 des Geschäftes machen nach wie vor die Kleinbestellungen 

aus, in der Produktion sind es derzeit 34 Prozent. Aber es 

ist nicht nur der Umsatz, der die Entwickler so wichtig für den 

Distributor macht - es ist vor allem das in vielen Jahren aufgebaute 

Verständnis für deren Bedürfnisse und daraus resultierend 

die Webseite und zahlreiche Tools, die den Entwicklern das 

Leben leichter machen. Diese Tools dienen auch als Basis für 

neue Tools, mit denen Kunden in der Produktion arbeiten, beispielsweise 

optimierte BOM-Tools. „Wir passen die Tools, die 

wir für die Entwickler kreiiert haben, für die Einkäufer an“, erklärt 

Hermann Reiter. „Diese neuen Tools sind der nächste 

Schritt in unserer Evolution vom Prototypen zur Produktion. 

Wir können auf dieser Basis aufbauen und diese Tools für die 

Bedürfnisse der größeren Kunden maßgeschneidert anpassen.“ 

Synergien schaffen 

Und auch dabei spielen die Entwickler aus Sicht von Digi- 

Key eine wichtige Rolle, da sie der Ausgangspunkt einer Kundenbeziehung 

sein können, die sich eben von der Entwicklung 

bis zur Produktion erstreckt. „Wir gehen davon aus, dass es 

künftig eine engere Zusammenarbeit zwischen Entwicklern 

und Einkäufern geben wird - nicht zuletzt durch Online-Tools, 

wie wir sie zur Verfügung stellen“, so Hermann Reiter. „Die 

Preise sind transparenter, die Verfügbarkeit ist erkennbar - 

Entwickler und Einkäufer können gemeinsam die beste Lösung 

für ihr Unternehmen finden.“ Es ist absehbar, dass die 

Umsätze im Produktions-Umfeld deutlich zunehmen, vor allem 

in Europa. „Immer mehr Kunden erkennen, was wir für 

sie leisten können“, beschreibt Hermann Reiter die Situation. 

„Und das sind die Grundwerte von Digi-Key, die uns auch bei 

den Entwicklern erfolgreich gemacht haben: Die Verfügbarkeit, 

die Bandbreite unserer Produktpalette und time-to-market. 

Wenn neue Produkte veröffentlicht werden, auf die der 

Markt wartet, gehört Digi-Key zu den ersten, die sie liefern 

können.“ Und liefern heißt bei Digi-Key: Die Produkte werden 

noch am gleichen Tag verschickt und sind innerhalb von maximal 

vier bis fünf Tagen an jedem Ort der Welt. „Wir sind 

nach wie vor sehr stolz auf unser effizientes Liefermodell“, erklärt 

Hermann Reiter. „Wir vergleichen uns da gerne mit Amazon, 

einem anderen Unternehmen, das im E-Commerce sehr 

erfolgreich ist.“ 

Nächster Schritt: Asien 

Nach der Expansion in Europa stellt sich relativ schnell die 

Frage nach weiteren Standort. Und da drängt sich der asiatische 

Markt zwangsläufig auf. Es verwundert daher wenig, dass 

Digi-Key auch diesen Markt schon fest im Blick hat. „Wir sind 

dabei, eine starke Präsenz auf dem chinesischen Festland und 

in Hongkong aufzubauen“, erklärt Hermann Reiter. „Wir werden 

mit einem signifikaten Team in China vertreten sein“. 

Eines wird sich aber auch in Zukunft nicht ändern: Das 

zentrale (und einzige) Lager von Digi-Key wird in Thief River 

Falls bleiben, ein Lager für EMEA oder eine andere Region ist 

nicht vorgesehen. Nur durch diese Bündelung der weltweiten 

Nachfrage ist es dem Distributor möglich, das weltweit größte 

Sortiment an sofort lieferbaren Produkten zu bieten. Und das 

ist nach wie vor das erklärte Ziel von Digi-Key - egal, ob es 

dabei um ein Bauteil oder um eine ganze Produktion geht. ☐ 



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ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK | EXPERTENBEITRAG 

Die Alchemie des Wärmemanagements 

Speziell entwickelte und formulierte chemische Produkte werden in der Elektronikindustrie 

für ein breites Anwendungsspektrum genutzt. Bei LEDs kommen sie in Wärmemanagementanwendungen 

zum Einsatz kommen. 

TEXT: Jade Bridges, Electrolube FOTO: Amriphoto 


Obwohl LEDs wesentlich effizienter als herkömmliche Beleuchtungsarten 

sind, geben sie dennoch etwas Wärme ab. 

Diese Wärme kann sich nachteilig auf die LED auswirken, sodass 

sie abgeführt werden muss, um sicherzustellen, dass die 

eigentlichen Vorteile dieser Technik gewahrt bleiben. Die Beibehaltung 

der richtigen Temperatur der LED kann nicht nur 

ihre Lebensdauer verlängern, sondern auch dazu führen, dass 

mehr Licht erzeugt wird, sodass zur Erreichung des gewünsch- 

ten Effekts weniger LEDs erforderlich sein könnten. Die Erhöhung 

der Betriebstemperatur kann auch einen nützlichen 

Effekt auf die Eigenschaften der LED haben. Werden jedoch 

übermäßige Temperaturen erreicht, kann es zu einem schädigenden 

Effekt, bis hin zum vollständigen Ausfall, kommen. 

Die Betriebstemperatur steht in unmittelbarem Zusammenhang 

mit der Lebensdauer der LED; je höher die Temperatur, 

desto kürzer die Lebensdauer. 

38 


EXPERTENBEITRAG | ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK 

Prinzipien der Wärmeübertragung 

Strahlung (die mithilfe eines elektromagnetischen Feldes 

übertragene Wärme) hat in der Regel bei der Wärmeübertragung 

der LED-Systeme einen sehr geringen Einfluss, da die Flächen 

relativ klein sind. Hier sind eher die Leitfähigkeit und die Wärmekonvektion 

von Bedeutung: Die Leitfähigkeit (per direktem 

Kontakt mit einer festen Masse übertragene Wärme – Fouriersches 

Gesetz) bezieht sich auf die Übertragung von Wärme zwischen 

der LED und dem Kühlkörper, wobei die Wärmekonvektion 

(Übertragung von Wärme mithilfe der Bewegung von Flüssigkeiten 

und Gasen – Newtonsches Gesetz) die Übertragung 

von Wärme von dem Kühlkörper an die Umgebungsluft meint. 

Das Newtonsche Gesetz der Kühlung besagt, dass das Ausmaß 

des Wärmeverlustes sich proportional zu dem Temperaturunterschied 

zwischen dem Körper und dessen Umgebung 

verhält. Daher gilt: Wenn die Temperatur einer Komponente 

steigt und die Gleichgewichtstemperatur erreicht, entspricht 

das Maß des Wärmeverlustes pro Sekunde der innerhalb der 

Komponente erzeugten Wärme. Hierdurch steigt das Maß der 

Abgabe von Wärme mit dem Umfang der Oberfläche, da die 

Abgabe von Wärme einer Komponente an ihre Umgebung über 

die Oberfläche erfolgt. Dies ist nun der Punkt, an dem Kühlkörper 

zum Einsatz kommen – mit unterschiedlicher Größe 

und Form lassen sich Kühlkörper so konzipieren, dass sie den 

Umfang der Oberfläche, mit dem Ziel einer maximalen Wärmeabgabe, 

erheblich vergrößern. Bei LED-Anwendungen werden 

oftmals Kühlkörper eingesetzt, die fest mit der Rückseite 

der Komponente verbunden sind. Idealerweise sollten diese 

Kontaktflächen perfekt anliegen und auf diese Weise die Effizienz 

der Wärmeabgabe erhöhen, jedoch ist das in der Regel 

nicht möglich. Im Ergebnis kommt es an den Verbindungsstellen 

zum Kühlkörper zur Ausbildung von Luftspalten, was die 

Effizienz der Wärmeübertragung erheblich verringert. 

Es gibt viele Möglichkeiten, das Wärmemanagement von 

LED-Produkten zu verbessern. Ein Lösungsansatz sind 

thermische Verbundstoffe wie Wärmeleitmaterialien, um 

Luftspalte zwischen den Kontaktflächen zu beseitigen und so

ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK | EXPERTENBEITRAG 

die Effizienz der Wärmeableitung zu 

verbessern. Solche Materialien wurden 

entwickelt, um die Spalte zwischen dem 

Gerät und dem Kühlkörper auszufüllen 

und den Wärmeleitwiderstand an dem 

Übergang zwischen den beiden Komponenten 

zu reduzieren. Dieses bewirkt einen 

schnelleren Wärmeverlust und eine 

geringere Betriebstemperatur des Gerätes. 

Aushärtende Produkte lassen sich 

ebenfalls als Verbundmaterial nutzen, 

wie zum Beispiel RTV-Silikone (Raum- 

Temperatur Vernetzend) oder Epoxidharze 

– die Entscheidung hängt oftmals 

von den Anforderungen an die Klebkraft 

des Verbundstoffes oder an die Betriebstemperatur 

ab. Feste Stoffe wie so 

genannte Gap-Pads- und Phase-Change- 

Materialien sind auch möglich, wenn ein 

dünnes Foliensubstrat verwendet wird. 

Daher sollten erste Überlegungen bei der 

Produktwahl dahingehend erfolgen, ob 

ein aushärtendes Produkt erforderlich 

ist, um den Kühlkörper entsprechend 

fest zu positionieren, oder ob ein nicht 

aushärtendes Material, wie Wärmeleitpaste 

eher passt, um die Option von 

Nacharbeiten zu ermöglichen. 

Silikonhaltige Produkte 

Silikonhaltige- und silikonfreie nicht 

aushärtende Produkte sind ebenfalls 

möglich. Silikonprodukte verfügen über 

eine höhere Temperaturgrenze von 

200 ˚C und aufgrund des verwendeten 

Silikon-Trägeröls über eine geringere 

Viskosität. Das führt zum nächsten 

Aspekt bei der Produktwahl, da einige 

auf Silikon basierende oder silikonhaltige 

Produkte für bestimmte Anwendungen 

nicht zugelassen sein könnten. Der 

Grund können verschiedene Faktoren 

sein wie die Anwendungsanforderungen, 

mögliche Probleme bei der Reinigung 

oder bei Verklebungen. Solche Probleme 

treten aufgrund der Migration von niedermolekularen 

Siloxanen auf; diese 

flüchtigen Bestandteile können die 

Oberflächenspannung des Substrates, 

auf das sie gelangen, verringern, sodass 

sich eine Reinigung oder ein Anhaften 

äußerst schwierig gestalten kann. Des 

Weiteren kann die Migration von niedermolekularen 

Siloxanen aufgrund ihrer 

elektrisch-isolierenden Natur zum Ausfall 

von elektronischen Komponenten 

führen. Bei Electrolube werden silikonhaltige 

Produkte ausschließlich dann 

eingesetzt, wenn niedermolekulare Komponenten 

überwacht werden und sich 

auf ein absolutes Minimum beschränken. 

Wärmeleitende Gießharze 

VERGLEICH VERSCHIEDENER WÄRMELEITMATERIALIEN 

thermisches Material spezifische Wärmeleitfähigkeit Wärmewiderstand Materialstärke Nacharbeiten möglich 

Klebstoffe gut gut hervorragend ausreichend 

Verbundstoffe oder Pasten gut hervorragend hervorragend hervorragend 

Gießharze gut gut gut ausreichend/schlecht 

Wärmeleit-Pads hervorragend ausreichend schlecht hervorragend 

Phasenübergang hervorragend gut ausreichend gut 

Eine weitere Option sind wärmeleitende 

Gießharze. Diese Produkte wurden entwickelt, 

um der Einheit Schutz vor 

äußeren Einflüssen zu bieten, gleichzeitig 

aber auch zu ermöglichen, dass die innerhalb 

des Gerätes entstehende Wärme an 

die Umgebung abgegeben werden kann. In 

diesem Fall wird das Gießharz zum eigentlichen 

Kühlkörper und leitet die Wärme 

vom Gerät weg. Solche Produkte lassen 

sich verwenden, um LEDs und die sie 

tragenden Leiterplatten von der Rückseite 

her zu vergießen und darüber hinaus die 

Leiterplatte auch mit einem Schutzüberzug 

zu versehen. Diese Gießharze enthalten 

wärmeleitende Füllstoffe, jedoch können 

das Basisharz, der Härter und andere 

Zusätze im Hinblick auf zahlreiche 

Optionen ausgetauscht und gegebenenfalls 

durch solche auf Epoxid-, Polyurethanund 

Silikon-Basis ersetzt werden. 

Die verschiedenen chemischen Optionen 

bieten eine Vielzahl von Eigenschaften, 

die je nach den Anforderungen 

der endgültigen Anwendung in Erwägung 

zu ziehen sind. So bietet beispielsweise 

ein Material aus Polyurethan eine 

ausgezeichnete Flexibilität, insbesondere 

bei niedrigen Temperaturen, was einen 

großen Vorteil gegenüber einem Epoxidmaterial 

darstellen kann. Ein Silikonharz 

kann diese Flexibilität bei niedrigen 

Temperaturen ebenfalls erfüllen, zeigt 

jedoch auch bei hohen Temperaturen 

eine hervorragende Leistungsfähigkeit, 

weit mehr als die anderen zur Verfügung 

stehenden chemischen Stoffe. Die Silikonprodukte 

sind in der Regel teurer. 

Epoxide sind sehr hart und bieten bei 

zahlreichen rauen Umgebungen einen 

exzellenten Schutz. Sie bestehen aus festen 

Materialien mit einem niedrigen 

Wärmeausdehnungskoeffizienten, und 

in einigen Fällen lässt sich das Produkt 

mit einem gewissen Maß an Flexibilität 

formulieren. 

Ungeachtet der Art des für das 

Wärmemanagement gewählten Produk- 

40 


EXPERTENBEITRAG | ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK 

tes gilt es, einige wichtige Eigenschaften 

zu berücksichtigen. Das können gängige 

Parameter sein, wie die Betriebstemperatur 

des Gerätes, die elektrischen Anforderungen 

oder die Verarbeitungsbeschränkungen, 

wie die Viskosität, die 

Aushärtungszeit etc. Andere Parameter 

sind für das Gerät wichtiger, und ein 

Wert allein mag unter Umständen für die 

Spezifizierung des geeigneten Produktes 

nicht ausreichend sein. Die spezifische 

Wärmeleitfähigkeit ist hierfür ein grundlegendes 

Beispiel. Gemessen in W/m K 

steht sie für die Fähigkeit eines Materials, 

Wärme zu leiten. Werte der spezifischen 

thermischen Leitfähigkeit des Materials 

befinden sich in den meisten Produktdatenblättern 

und geben einen guten 

Hinweis auf das Maß der zu erwartenden 

Wärme übertragung und ermöglichen 

einen Vergleich zwischen den verschiedenen 

Materialien. Jedoch resultieren 

diese Materialwerte allein nicht unbedingt 

in der effektivsten Wärmeübertragung. 

Hierzu ist mehr zu betrachten. 

Wärmeübertragung maximieren 

Der Wärmewiderstand, gemessen in 

Kxm2/W, verhält sich reziprok zur Wärmeleitfähigkeit 

und berücksichtigt die 

Schichtstärke des Materials zwischen den 

Flächen. Und obwohl er von den Kontaktflächen 

und dem jeweils ausgeübten 

Druck abhängt, lassen sich einige allgemeine 

Regeln ableiten, um die Wärmewiderstandswerte 

auf einem Minimum zu 

halten und somit die Effizienz der Wärmeübertragung 

zu maximieren. So wird beispielsweise 

ein Kühlkörper aus Metall 

eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit 

haben als die zur Anbindung verwendete 

Wärmeleitpaste. Insofern ist es wichtig, 

dass nur eine dünne Schicht dieser Paste 

verwendet wird; eine dickere Schicht 


erhöht in diesem Fall den Wärmewiderstand. 

Aus dem Grund ermöglichen 

geringere Einzelschichtstärken und höhere 

spezifische Wärmeleitfähigkeiten die 

bestmögliche Verbesserung der Wärmeübertragung. 

In einigen Fällen kann sich 

das Verwenden eines Materials mit einer 

höheren spezifischen thermischen Leitfähigkeit 

nachteilig auf den Kontaktwiderstand 

auswirken, sodass keine Verbesserung 

erreicht wird. Die Tabelle auf Seite 

28 gibt Hinweise zu den Unterschieden 

zwischen den Wärmeleitmaterialien, und 

inwieweit die Kombination von Eigenschaften 

eine größere Bedeutung als nur 

ein Wert allein hat. 

Stützt man sich bei der Produktwahl 

nur auf die spezifischen thermischen 

Leitfähigkeitswerte, ist die Anzahl der 

verschiedenen zur Verfügung stehenden 

Messtechniken ein weiterer Aspekt. Werden 

bei demselben Produkt unterschiedliche 

Testverfahren oder -parameter angewandt, 

kann dies zu völlig anderen 

Wärmeleitfähigkeitswerten führen und 

darin resultieren, dass sehr hoch erscheinende 

spezifische thermische Leitfähigkeitswerte 

in der Praxis in eine erheblich 

verminderte Effizienz in der Wärmeabgabe 

mündet. Electrolube bedient sich 

einer Variante der Wärmefluss-Methodik, 

die die beiden Werte separat misst, 

sodass man eine genaueres Messergebnis 

der spezifischen thermischen Leitfähigkeit 

des Materials erhält. Ungeachtet der 

eingesetzten Methode ist es unerlässlich, 

dass Produkte in Bezug auf ihre spezifische 

thermische Leitfähigkeit mit dem 

gleichen Verfahren verglichen werden. ☐ 


Jade Bridges, European 

Technical Support Specialist 

Electrolube Ltd. 

kühlen schützen verbinden 

Elektromechanik für LEDs 

 

 

 

 

 

 

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Fischer Elektronik GmbH & Co. KG

ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK | 6 TIPPS 

6 Tipps zur Auslegung 

einer automobilen 

Leitung für Hochvolt- 

Anwendungen 

Hochvolt-Leitung ist nicht gleich Hochvolt-Leitung. Jeder Automobilhersteller wünscht sich 

besondere Eigenschaften in puncto Leitfähigkeit, Flexibilität oder Dimensionierung. 

Kabelhersteller stimmen bei der Entwicklung eine Vielzahl von Parameter und Materialien 

aufeinander ab. Die folgenden Tipps helfen dabei, die geeignete Leitung zu finden. 

TEXT: Frank Harrmann, Leoni FOTOS: Aluxum; Grafvision 


Welcher Querschnitt wird für meine Applikation 

benötigt? 

Der erste Schritt zur geeigneten Hochvolt-Leitung 

besteht darin, den benötigten Leitungsquerschnitt 

festzulegen. Dieser ist vorrangig 

abhängig von dem zu übertragenden Strom. In 

einem typischen Hochvolt-Leitungssatz für Elektroautos 

beziehungsweise Hybrid-PKWs werden beträchtliche Leistungen 

von 250 Ampère und mehr übertragen. Um dies zu ermöglichen, 

müssen die verwendeten Leitungen entsprechend 

dimensioniert sein. Häufig wird ein Kabelhersteller von den 

Kunden mit der Frage nach einem geeigneten Querschnitt für 

seinen Anwendungsfall konfrontiert. Zur Beantwortung 

werden Informationen zum konstant fließenden Strom, zu 

eventuell vorhandenen Spitzenströmen und zur maximal 

vorliegenden Umgebungstemperatur, bei der die Leitung eingesetzt 

werden soll, benötigt. Die jeweilige Umgebungstemperatur 

beeinflusst zudem auch die Wahl der Isolations- und 

Mantelmaterialien. Mit diesen Angaben kann dann mithilfe 

eines Simulationstools die Temperatur des Leitermaterials in 

Abhängigkeit von der Stromstärke und der benötigte Querschnitt 

ermittelt werden. Generell sollte der Querschnitt so 

klein wie möglich gewählt werden, um aus kommerziellen 

Gründen Kupfer einzusparen, das Leitungsgewicht so gering 

wie möglich zu halten und so wenig Bauraum wie möglich für 

die Verlegung der Leitung zu benötigen. 

Welche Isolations- und Mantelmaterialien 

sollen eingesetzt werden? 

Die Wahl der Kunststoffe ist mindestens genauso 

wichtig wie die Festlegung des Kabelquerschnitts. 

Grundvoraussetzung ist, dass die 

eingesetzten Werkstoffe für die geforderte Einsatztemperatur 

der Leitung geeignet sind. In automobilen 

Normen (z. B. ISO 6722) sind Temperaturklassen angegeben, 

welche die Dauergebrauchstemperatur sowie Temperaturen 

zur Durchführung thermischer Prüfungen definieren. Je nach 

Temperaturklasse können unterschiedlichste Isolations- und 

Mantelwerkstoffe zum Einsatz kommen, deren Eigenschaften 

teils stark differieren. Fluorpolymere zeichnen sich beispiels- 

42 


6 TIPPS | ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK 

weise durch hohe chemische und mechanische Beständigkeit 

aus, allerdings ist das Material nicht sonderlich flexibel. Silikon 

ist besonders elastisch und biegsam, jedoch nicht gegen 

alle Medien beständig. Daher gilt es, die Werkstoffe gemäß 

den spezifischen Anforderungen des Einsatzbereichs auszuwählen 

und aufeinander abzustimmen. Des Öfteren gibt es zusätzliche 

Vorgaben bzgl. der Verwendung von Additiven. Dies 

betrifft insbesondere halogenhaltige Materialien sowie Kunststoffe, 

deren flammwidrige Eigenschaften durch den Zusatz 

von Deca BDE erreicht werden. Einer der Gründe hierfür ist, 

dass sich ein zukünftiges Verbot des Einsatzes Deca-BDE-haltiger 

Flammschutzmittel auf dem amerikanischen Markt abzeichnet. 

Geschirmte oder ungeschirmte Leitung? 

Häufig wird eine Schirmung der Leitung 

benötigt, um diese vor äußeren elektrischen 

Störfeldern zu schützen. Geschirmte Leitungen 

finden ihren Einsatz etwa im Antriebsstrang 

und verbinden unter anderem den 

Elektromotor mit der Leistungselektronik oder den 

Leistungsverteiler mit der Hochvolt-Batterie. Ungeschirmte 

Leitungen werden überwiegend zur Leistungsübertragung 

innerhalb der Hochvolt-Batterie verwendet. Je nach Einsatzbereich 

gibt es mehrere Möglichkeiten, Leitungen abzuschirmen: 

Für Anwendungen, bei denen eine sehr hohe Flexibilität 

und Torsionsbeständigkeit gefordert wird, eignet sich ein so 

genannter D-Schirm (Seilschirm) am besten. Dieser Schirm 

ist im Prinzip ein vereinfachtes, nicht verwobenes Geflecht, 

welches leicht zu kontaktieren ist. Zu beachten ist jedoch die 

geringere Schirmwirkung. Wenn vor allem gute EMV-Eigenschaften 

bei hoher Flexibilität verlangt sind, ist ein Geflechtschirm 

(C-Schirm), bestehend aus miteinander verwobenen, 

verzinnten Kupferdrähten, erste Wahl. Aufgrund der größeren 

Menge an Kupfer ist die Schirmwirkung sehr gut, jedoch 

macht sich dies auch im höheren Preis bemerkbar. Zur weiteren 

Steigerung der Schirmwirkung wird bei HV-Leitungen 

der C-Schirm häufig mit einem Folienschirm (B-Schirm), 

bestehend aus einer sich überlappenden Aluminium-kaschierten 

Folie, kom biniert. 

Anforderungen an erhöhte Flexibilität der 

Hochvolt-Leitung 

Für die Montage von Hochvolt-Leitungen ist 

eine sehr hohe Flexibilität der Kabel, nicht zuletzt 

aufgrund des engen Bauraumes oder 

Hochvolt-Bauteiles, von entscheidender Bedeutung. 

Gründe hierfür sind zum einen, dass der Verlegeraum für 

Leitungen während der Konstruktion tendenziell eher wenig 

Berücksichtigung findet. Zum anderen werden die Leitungen 

oftmals erst gegen Ende einer Entwicklungsphase final integriert. 

Um möglichst enge Biegeradien realisieren zu können, 

ist eine (hoch-)flexible Ausführung der Leitungen unumgänglich. 

Neben einer optimierten Geometrie des elektrischen Lei- 

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Durch eine seit 25 Jahren bestehende Partnerschaft mit JST 

haben wir als Experten für Verbindungstechnik unsere Leistungsfähigkeit 

permanent gesteigert, um noch flexibler auf die spezifischen 

Anforderungen und Wünsche unserer Kunden eingehen 

zu können. So können auch sämtliche Baureihen konfektioniert 

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ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK | 6 TIPPS 

ters im Kabelinneren (Litze) hat die Wahl des Isolations- und 

Mantelmaterials den größten Einfluss auf die Flexibilität der fertigen 

Leitung. Eine weiche Kunststoffmischung stellt eine geeignete 

Möglichkeit dar, die Flexibilität der Leitung signifikant zu 

steigern. Darüber hinaus kann sich bei geschirmten Leitungen 

das Design des verwendeten Schirmungstypen positiv auswirken 

und die flexiblen Eigenschaften weiter ver bessern. 

Auslegung der Geometrie für die geforderte 

Anwendung 

Je nach Einsatzgebiet kann eine Leitung gleichen 

Querschnitts ganz unterschiedlich aufgebaut 

sein. Ein klassisches Beispiel aus der Praxis 

ist der Einsatz einer Leitung für bewegte 

Anwendungen, insbesondere für viele Biegezyklen. Hier hat 

sich bewährt, Litzen mit sehr geringem Einzeldrahtdurchmesser 

zu verwenden. Diese brechen bedeutend später im Vergleich 

zu Standardlitzen, deren Einzeldrahtdurchmesser wesentlich 

größer ausfällt. Bei mehradrigen Leitungen wird durch 

probate Veränderung der Schlaglänge, die den Grad der Verdrillung 

der Adern bestimmt, eine Verbesserung der Flexibilität 

realisiert. Bei Verwendung eines C-Schirmes kann über 

dessen Geometrie zusätzlich Einfluss auf die Biegeeigenschaften 

genommen werden. Besser ist von vornherein einen D- 

Schirm zu verwenden, da dieser Schirmungstyp besonders für 

Dauer- und Torsionsbewegungen geeignet ist. Durch entsprechende 

Kombination verschiedener Folien, die als „Gleitschichten“ 

wirken, können die flexiblen Eigenschaften weiter 

optimiert werden. 

Leitermaterial: Kupfer vs. Aluminium 

Kupferleitungen sind für den Einsatz in Hochvolt- 

Anwendungen nach wie vor Standard, jedoch 

sind Hochvolt-Leitungen mit Aluminiumleitern 

immer weiter auf dem Vormarsch. Einer der 

Gründe hierfür ist vor allem der gestiegene Kupferpreis. 

Von großer Bedeutung ist zudem die Gewichtsersparnis 

beim Einsatz von Aluminiumleitungen im Vergleich zu Kupferleitungen. 

Bei Elektroautos muss angesichts der wuchtigen Batterie 

bei anderen Komponenten wie Karosserie oder Leitungssatz Gewicht 

verringert werden. Leider bietet der Alternativwerkstoff 

Aluminium nicht nur Vorteile. Aufgrund der schlechteren elektrischen 

Leitfähigkeit muss für die gleiche Leistungsübertragung ein 

größerer Querschnitt gewählt werden. Beispielsweise wird eine 

Kupferleitung mit einem Querschnitt von 50 mm2 durch eine Aluleitung 

mit einem Querschnitt von 85 mm2 ersetzt. Aus diesem 

Grund wird mehr Bauraum zur Verlegung der Leitungen benötigt, 

der bereits bei der Konstruktion der Kabelkanäle einkalkuliert 

werden muss. Bedenkt man, dass hinsichtlich des größeren Durchmessers 

auch mehr Material für Isolation und Mantel sowie mehr 

Kupfer für die Schirmung verwendet wird, fällt die Gewichtsersparnis 

geringer aus als vielleicht erwartet. Dennoch lässt sich 

durch die Verwendung von Aluminium eine Gewichtseinsparung 

von bis zu 40 Prozent erzielen. ☐ 


44 


INNOVATIONEN | ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK 

ELEKTROMECHANIK & VERBINDUNGSTECHNIK 

Jetzt UL-zertifiziert 

Die EMV-Kabelverschraubungen Blueglobe TRI hat die Zertifizierung für 

Cat.-7A-Anwendungen sowie die UL-Zertifizierung erhalten, wie 

Pflitsch berichtet. Diese EMV-Kabelverschraubungen haben 

Herstellerangaben zufolge innenliegende Ringfedern und 

eine 360°-Kontaktierung zum Kabelschirm. Zudem sind 

sie mit einer Triangel-Kontaktfeder kombiniert. Die Kabelverschraubungen sind in den 

Größen von M16 bis M63 in Messing, Edelstahl 1.4305 und 1.4571 erhältlich. Bei der 

Montage soll sich das Kabel nach Freilegung des Schirmgeflechts durch die Verschraubung 

schieben lassen, wobei sich die Triangelfeder sofort um das Schirmgeflecht legt, 

ohne dass die Druckschraube angezogen werden muss. > MORE@CLICK EE613304 

Verbindung ohne Schutzkappe 

Bei den Steckverbindern der Serie 770 NCC (Not Connected Closed) von 

Binder (Vertrieb: MC Technologies) ist die Schnittstelle im ungesteckten 

Zustand verschlossen. Bei dem Steckverbinder schließt ein Deckel den 

Kontaktbereich ab und schützt ihn gegen Eindringen von Wasser, Schmutz 

und Fremdkörpern. Die Kontaktelemente sind laut Hersteller durch 

diese Verschlusstechnik berührungssicher verschlossen und damit 

auch gegen Manipulation geschützt. Auf Grund seiner dichten 

Eigenschaften sollen die Steckverbinder vor allem in der Medizinund 

Messtechnik zur Anwendung kommen. 


Mini-Schnellstecker für’s Flugzeug 

Der Miniatur-Schnellstecker MicroComp Quicklatch von Soriau soll zu 

100 Prozent aus Verbundwerkstoff hergestellt sein, der vor allem für 

den Einsatz für Bordunterhaltungsbildschirme in Verkehrsflugzeugen 

vorgesehen ist. Er soll 32 Prozent kleiner und 45 Prozent 

leichter sein als ein D-Sub und die Einsparung eines Gewichts- 

Äquivalents eines Fahrgastes in modernen zivilen Verkehrsflugzeugen 

ermöglichen. Der Schnellstecker ist laut Anbieter kompatibel mit 

Gigabit-Ethernet-Netzwerken und kann Signale an jeden Bildschirm senden. 

Die Nickel-Beschichtung schützt gegen Blitz- und elektromagnetische Störungen, und die 

Gestaltung sowie das Abschirmungsniveau ermöglichen es dem Stecker laut Hersteller bis zu 

vier 100-MBit/s-Ethernet-Leitungen mit zu unterstützen. > MORE@CLICK EE613305 

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45

Auf der Suche nach 

dem Wundermittel 

46

ABENTEUER FORSCHUNG | AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER 

 

 

 

Heißt die Wunderwaffe der Elektronik Graphen? Ist dieses 

Material tatsächlich der Silizium-Killer? Ein Überblick über ein 

Material zwischen Wunsch und Wirklichkeit. 

TEXT: Michael Brunn, E&E FOTO: Duncan1890 


Das Ende von Moore‘s Law wird nun 

schon seit einer Weile prognostiziert – und 

der maßgebliche Faktor dafür sind die 

endlichen Möglichkeiten von Silizium. 

Denn trotz der Erforschung zahlreicher 

Substitute ist Silizium nach wie vor erste 

Wahl, wenn es um Halbleiter geht. Seit geraumer 

Zeit wird nun aber Graphen als 

neues Allheilmittel für Halbleiter propagiert. 

Nahezu täglich präsentieren Wissenschaftler 

weltweit neue, beeindruckende 

Forschungsergebnisse. Aber wie viel davon 

ist Wunschtraum und was ist wirklich 

realisierbar? Ist Graphen tatsächlich ein 

Wundermittel oder handelt es sich wieder 

einmal nur um einen Hype? 

Vom Kohlenstoff zum Halbleiter 

Bei Graphen handelt es sich um eine 

Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler 

Struktur, in der jedes 

Kohlenstoffatom von drei weiteren umgeben 

ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges 

Muster ausbildet. Da Kohlenstoff 

vierwertig ist, müssen dabei pro 

Wabe drei Doppelbindungen auftreten, 

die allerdings nicht lokalisiert sind. Am 

Rand einer Wabe müssen andere Atomgruppen 

angedockt sein, die aber kaum 

Einfluss auf die Eigenschaften des Graphens 

haben. 

Graphen verfügt über einige außergewöhnliche 

Eigenschaften, zum Beispiel 

sind die Kristalle extrem steif und 

fest. Die Zugfestigkeit ist höher als die 

von Stahl, es ist das stärkste derzeit bekannte 

Material der Welt. Mit 72 Milligram 

pro Quadratmeter ist es aber 

gleichzeitig auch extrem leicht. 

Richtig interessant wird es dann bei 

Zweilagensystemen aus Graphen, die ein 

halbleitendes Verhalten ähnliche wie Silizium 

zeigen. Sie verfügen allerdings 

über eine Bandlücke, die man durch 

elektrische Felder systematisch verändern 

kann. Auch gerolltes Graphen, die 

so genannten Kohlenstoffnanoröhren 

(carbon nanotubes) sind für die Elektronik 

extrem interessant. 

Nanoröhren ordnen 

Diese kleinen Nanoröhren sind etwa 

1.000-mal leitfähiger als Kupfer – also 

der ideale Kandidat für den Silizium- 

Nachfolger. Eine große Herausforderung 

besteht darin, die Nanoröhren in einem 

Muster anzuordnen, wie man es für einen 

integrierten Schaltkreis benötigt. 

Im klassischen Herstellungsverfahren 

werden Silizium-Wafer zwischen Lagen 

aus nicht-leitendem Material gelegt, 

dann werden mit Hilfe von Chemikalien 

oder Laser Pfade und Transistoren in das 

Silizium geätzt. So einfach machen es die 

Nanoröhren den Forschern nicht. Daher 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER | ABENTEUER FORSCHUNG 

IMPRESSUM 

Herausgeber Kilian Müller 

Redaktion Chefredaktion: Michael Brunn (verantwortlich, -17); Redaktion: Kathrin Veigel (-14) 

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Analog Devices ............................................22, 26 

Apple ................................................................50 

Asus .................................................................50 

Avago ...............................................................31 

Basista Leiterplatten .........................................19 

Beta Layout .......................................................53 

Binder ...............................................................45 

BJZ ...............................................................3. US 

Börsig ........................................................61, 63 

Circuit Design ......................................................3 

Compaq ............................................................50 

Data Modul .......................................................31 

DEC ..................................................................50 

Digi-Key ...........................................................34 

Display Elektronik ..............................................33 

EA Elektro-Automatik .........................................27 

Electrolube ........................................................38 

Epson ...............................................................52 

Everlight ...........................................................31 

Farnell ..............................................................10 

Fauscher ...........................................................54 

Fischer Elektronik ..............................................41 

Fraunhofer IAF ...................................................15 

Fuji Electric Europe ............................................26 

Fujitsu Semiconductor .......................................18 

Georg Schlegel .................................................44 

GlobTek ..........................................Cover Ad, 4, 25 

Harting ..............................................................39 

Hartmann Codier ..............................................45 

HP ....................................................................50 

IBM ...................................................................50 

Infineon .............................................................52 

Intel ............................................................46, 50 

KIT ..............................................................15, 32 

Kontron .............................................................59 

Kunze Folien .......................................................6 

Lapp Kabel ........................................................42 

Firma 

Seite 

Lenovo ..............................................................50 

MES Electronic Connect .....................................43 

Micro-Epsilon ...................................................55 

Microsoft ...........................................................50 

Moxa .................................................................58 

MSC .................................................................51 

Murata ..............................................................25 

Nanscribe ..........................................................32 

Nordic Semiconductor .......................................18 

Nortell ...............................................................50 

Omicron ............................................................57 

Ortustech ..........................................................31 

Osram ...............................................................28 

Panasonic .........................................................18 

Pflitsch .............................................................45 

Phoenix Contact ......................................2. US, 62 

Proton Electrotex ........................................23, 26 

Recom ........................................................25, 26 

Renesas ............................................................52 

Rohm ................................................................26 

Rutronik ......................................................18, 29 

Samsung ............................................... 15, 28, 46 

Schurter ............................................................31 

SE Spezial-Electronic .........................................47 

Sony .................................................................50 

Souriau .............................................................45 

STMicroelectronics ............................................18 

Syslogic ......................................................52, 54 

TDK-Lambda .....................................................25 

Tecnotron Elektronik .........................................49 

Toshiba Electronics ............................................17 

TQ-Group ............................................................5 

TSMC ................................................................46 

Würth Elektronik ..........................................15, 26 

Ziehl-Abegg ..................................................4. US 

Die ideale kristalline Struktur von Graphen ist ein sechseckiges 

Gitternetz. (AlexanderAlUS (Own work) [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) 

or GFDL (http://www.gnu. 

org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons). 

hat man bei IBM einen anderen Lösungsweg gewählt: Auf einem 

traditionellen Wafer deponierten sie eine Lage Hafnium 

auf dem Silizium. Die Nanoröhren wurden in eine Chemikalie 

getaucht, die sie wasserlöslich machte. Nun wurde der Hafnium-Wafer 

zunächst in die Nanoröhren-Lösung und dann in 

eine zweite Chemikalie getaucht, die am Hafnium haftete und 

die Nanoröhren binden sollte. Nun richteten sich die Nanoröhren 

sozusagen selbständig an den in den Wafer geätzten 

Pfaden aus und ließen sich zu Speicher und Prozessoren mit 

mehr als 10.000 Prozessoren verarbeiten – bei einem Abstand 

von etwa 150 bis 200 Nanometern. Das ist nicht nur angesichts 

der derzeit üblichen 22 Nanometer alles andere als beeindruckend 

– für die Forschung aber ein dramatischer Schritt nach 

vorne. Und davon abgesehen verfügten die ersten ICs auch 

nicht über die 1,4 Milliarden Transistoren, mit denen ein handelsüblicher 

Prozessor heute bestückt ist. 

Theoretisch können sich also die künftigen ICs durch 

chemische Reaktionen selber herstellen. Aber die Nanoröhren 

haben noch weitere entscheidende Vorteile. Sie ermögliche 

deutlich kleinere Schaltkreise, was gleichzeitig eine geringere 

Leistungsaufnahme, eine geringere Wärmeentwicklung und – 

bei mobilen Geräten – eine längere Batterielaufzeit mit sich 

bringt. Zudem soll Graphen theoretisch Taktraten von bis zu 

1.000 GHz ermöglichen – ein Vielfaches von dem, was heutige 

ICs können. Praktisch halten Forscher 8 bis 9 GHz für realistisch 

– bei etwa einem Drittel der Leistungsaufnahme aktueller 

Chips. 

48 


ABENTEUER FORSCHUNG | AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER 

Was in der Theorie schon sehr überzeugend klingt, wird in 

der Praxis noch eine Weile auf sich warten lassen. 

Praxisprobleme 

sicher noch auf längere Sicht erheblich höhere Kosten gegenüber. 

Bis die neue Wunderwaffe sich also behaupten kann, wird noch 

einige Zeit vergehen – in der das Silizium seine noch vorhandene 

Reserven ausreizen kann. ☐ 


So gibt es derzeit beispielsweise 

noch keine Fertigungsprozesse 

für die Massenproduktion. 

Zudem müssten die 

Halbleiter-Fabs auf die neuen 

Prozesse umgerüstet werden – 

soweit dies möglich ist. Im 

schlimmsten Falle würde das 

neue Material auch komplett 

neue Fabs erfordern. Und die 

sind bekanntermaßen so exorbitant 

teuer, dass sie sich 

außer Intel, Samsung und 

Auftragsfertigern wie TSMC 

niemand leisten kann. 

Ein weiteres Problem besteht 

laut den Marktforschern 

von IDTech darin, dass es zahlreiche 

unterschiedliche Graphen-Typen 

gibt, die unterschiedliche 

Eigenschaften aufweisen 

und damit auch für unterschiedliche 

Anwendungen 

relevant sind. Auch der Herstellungsprozess 

des Materials 

kann unterschiedlich sein. Was 

einerseits einen Vorteil durch 

die größere Flexbilität bietet, 

führt auf der anderen Seite zu 

einer gewissen Unsicherheit, 

wofür man sich denn nun letztlich 

entscheiden soll. Zudem 

gibt es bisher keine spezifischen 

Anwendungen für Graphen, es 

ist primär als Ersatz für Materialien 

in existierenden Anwendungen 

gedacht – wie beispielsweise 

den ICs. Hier stehen die 

Vorteile, die das Material bietet, 

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AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER | TRENDREPORT 

Mit Blitz und Donner zu 

schnelleren Verbindungen 

Seit fast 20 Jahren hat sich USB als preiswerte Schnittstelle für Computer, Peripheriegeräte 

und zahlreiche Konsumeranwendungen etabliert. Nachdem die Schnittstelle lange Zeit nahezu 

konkurrenzlos war, gibt es nun mit Thunderbolt einen ersten echten Konkurrenten. 

TEXT: Michael Brunn, E&E FOTOS: Jauhari1; Intel 


USB als preiswerte bi-direktionale 

Schnittstelle wurde 1994 von Compaq, 

DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEW und 

Nortell ins Leben gerufen. Die Verbindung 

von Peripheriegeräten mit dem PC 

sollte dadurch erleichtert werden. USB 

dient dabei sowohl zur Kommunikation 

als auch zur Stromversorgung der angeschlossenen 

Geräte. 

Mehr als 10 Milliarden Geräte weltweit 

verfügen inzwischen über eine USB- 

2.0-Schnittstelle, jährlich kommen etwa 

drei Milliarden weitere hinzu. Bereits 

2008 wurde der abwärtskompatible Nach- 

folgerstandard USB 3.0 verabschiedet. 

Eine ähnliche Verbreitung wie USB 2.0 

hat der neue Standard bisher allerdings 

nicht erreicht. 

Hinter der neuen Schnittstelle Thunderbolt 

stehen mit Apple und Intel zwei 

echte Schwergewichte. Und Apple ist der 

auch der einzige Hersteller, der die Schnittstelle 

in seinen Macs und Macbooks verbaut. 

Allerdings haben einige andere wichtige 

Hersteller bereits die Unterstützung 

von Thunderbolt angekündigt beziehungsweise 

sogar schon umgesetzt. Von Asus, 

HP und Lenovo gibt es erste Laptops mit 

Thunderbolt, Sony hat entsprechende Vaios 

angekündigt. 

Doppelt so schnell wie USB 3.0 

Der entscheidende Vorteil, den Thunderbolt 

gegenüber USB bietet, ist die 

Übertragungsgeschwindigkeit. Die Nachfrage 

nach schnelleren Schnittstellen ist 

letztlich auch der Grund, warum Thunderbolt 

überhaupt eine Rolle spielt. Während 

USB 2.0 es auf gemütliche 480 MBit/s 

bringt (ähnlich wie die bereits in Vergessenheit 

geratene Firewire-Schnittstelle) 

und USB 3.0 mit 4,7 GBit/s fast zehnmal 

50 


TRENDREPORT | AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER 

Die Thunderbolt-Technologie im Überblick 

schneller ist, kommt Thunderbolt in der 

ersten Generation auf bis zu 10 GBit/s. In 

der von Intel für 2014 angekündigten 

zweiten Generation soll die Übertragungsgeschwindigkeit 

auf 20 GBit/s verdoppelt 

werden. Damit bietet sich die 

Schnittstelle für alle Geräte an, die von 

schnellen I/Os profitieren – etwas RAID- 

Systeme, HD Media Capture und Displays. 

Stromversorgung inklusive 

Dabei bietet Thunderbolt aber nicht 

nur eine schnelle Datenübertragung, sondern 

kann angeschlossene Geräte mit bis 

zu 10 Watt versorgen. Das ist mehr als 

doppelt so viel wie bei USB 3.0. Der 

Thunderbolt-Stecker ist zudem deutlich 

kleiner als der USB-Stecker, wovon vor 

allem kleine portable Geräte wie Ultrabooks 

oder Tablets profitieren. 

Thunderbolt ist eine serielle Datenschnittstelle 

auf Kupferbasis. Da es sich 

aber um aktive Kabel mit Prozessoren im 

Stecker handelt, können künftig auch optische 

Kabel verwendet werden. Die 

Thunderbolt-Spezifikation vereint die 

Protokolle PCI Express und DisplayPort. 

So können gleichzeitig bi-direktional Daten 

und Display-Signale über ein einzelnes 

Kabel übertragen werden. 


Das Thunderbolt-Kabel besteht aus 

fünf Drähten. Einer davon dient dem Management, 

die anderen vier sind in zwei 

Paare aufgeteilt. Jeweils ein Draht dient 

dem Input, der andere dem Output, 

woraus sich zwei bi-direktionale Full- 

Duplex-Kanäle ergeben. Aktive Thunderbolt-Kabel 

sind mit einem Treiber-Chip 

im Stecker ausgestattet – derzeit werden 

noch bis zu zwölf Chips verbaut. Controller 

im Host und in der Peripherie multiplexen 

die Daten von den zwei Protokollen 

im Transport-Layer und de-multiplexen 

sie an ihrem Ziel. Daher werden verschiedene 

Geräte gleichzeitig unterstützt. 

Wenig Unterstützung 

Neben der derzeit noch fehlenden 

Unterstützung scheitert Thunderbolt bisher 

vor allem an einem Aspekt: den Kosten. 

Während ein USB-Kabel kaum mehr 

als einen Euro kostet, schlägt ein Thunderbolt-Kabel 

von Apple mit 39 Euro zu 

Buche. Hinzu kommt, dass die Kabel maximal 

drei Meter lang sein können – erst 

mit optischen Kabeln werden zehn Meter 

möglich sein. 

Was für den durchschnittlichen Apple-Nutzer 

kein Problem darstellt, könnte 

an anderer Stelle durchaus über den 

Markterfolgt von Thunderbolt entscheiden. 

Denn bei diesen Preisen wird man 

sich sowohl als Entwickler als auch als 

Anwender die Frage stellen, ob die USB- 

Geschwindigkeit nicht vielleicht doch 

ausreicht. ☐ > MORE@CLICK EE613201 

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AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER | INNOVATIONEN 

AKTIVE BAUELEMENTE & MIKROCONTROLLER 

Geringer Energieverbrauch 

Die 16-Bit Flash-Mikrocontroller der 

S1C17W00-Baureihe von Epson 

sollen sich bis zu einer Versorgungsspannung 

von 1,2 V betreiben lassen. 

Die Bauteile sind gemäß Hersteller 

für tragbare batteriebetriebene 

Geräte geeignet. Der Energieverbrauch 

im Ruhemodus liege bei 

0,15 μA bei einer Versorgungsspannung 

von 3 V. Durch einen internen DC/DC-Abwärtswandler, mit dem 

interne Betriebsspannungen der Mikrocontroller energetisch optimiert 

werden, erreichen die MCUs einen Stromverbrauch von 0,3 μA im Halt- 

Modus bei aktivem 32-kHz-Taktgeber und einen Stromverbrauch von 

4 μA im 32-kHz-Betriebsmodus, so Epson > MORE@CLICK EE613203 

LNA mit reduzierter Rauschzahl 

Der Low-Noise-Amplifier BGA825L6S für Global-Navigation-Satellite- 

System-Applikationen bietet eine Rauschzahl von 0,6 dB, hohe Linearität 

und Verstärkung sowie eine geringe Stromaufnahme, so der Hersteller 

Infineon. Das Bauteil arbeitet Herstellerangaben zufolge mit einem 

Eingangsspannungsbereich von minimal 1,5 bis maximal 3,6 V. Es soll 

die Empfindlichkeit erhöhen, eine höhere Immunität gegenüber 

Störsignalen außerhalb des Frequenzbandes bieten und den Filter- 

Aufwand reduzieren. Die Rauschzahl des LNA gibt der Hersteller mit 

0,6 dB an, der IIP3-oob-Wert (Out-of-Band Input Intercept Point dritter 

Ordnung am Eingang) liege bei +8 dBm. > MORE@CLICK EE613204 

Referenzplattform für 32-Bit-MCUs 

Renesas’ aktuelle Referenzplattform für die 32-Bit Mikrocontroller der RX21A-Gruppe soll für 

intelligente Stromzähler mit erweitertem Funktionsumfang ausgelegt sein. Die Referenzplattform 

enthält laut Hersteller eine komplette Umgebung zur Entwicklungsunterstützung 

einschließlich einer Middleware für Leistungsmessungen und Kalibrierungswerkzeuge. Zu den 

Hardware-Merkmalen zählen ein modulares Design mit Unterstützung für Drehstrombetrieb mit 

vier Leitungen sowie Einphasenbetrieb und konfigurierbare Sensor-Typen einschließlich eines 

Stromwandlers. So soll der Zähler in einem Nennspannungsbereich von 230 V mit 50 Hz bis 60 Hz 

Netzfrequenz und einem Messbereich von 100 mA bis 100 A arbeiten. 


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BAHNTECHNIK | HINTER DEN KULISSEN 

54 


HINTER DEN KULISSEN | BAHNTECHNIK 

Gespür für freie Strecken 

Hat die Kollision zweier Züge bei der Modelleisenbahn noch 

einen gewissen Unterhaltungscharakter, ist sie in der Realität eine 

Katastrophe. Sensoren sorgen dafür, dass die Gleise frei bleiben. 

TEXT: Patrik Hellmüller, Syslogic FOTOS: Trista Weibell, Frauscher Sensortechnik 


Achszählsysteme zur Gleisfreimeldung 

sind neben der Sensortechnik zur 

Raddetektion das wichtigste Standbein 

der oberösterreichischen Frauscher Sensortechnik 

GmbH. Die Funktionsweise 

der Achszählsysteme basiert auf dem 

Ein- und Auszählen von Achsen in definierten 

Gleis- oder Weichenabschnitten 

beispielsweise zur Überwachung von 

Bahnübergängen. Diese so genannten 

Freimeldeabschnitte werden jeweils am 

Anfang und am Ende durch einen Zählpunkt 

begrenzt. Wenn die Achse eines 

Schienenfahrzeuges den Zählpunkt am 

Anfang eines Freimeldeabschnitts über- 

quert, erhöht das Achszählsystem den 

Zählerstand um eine Achse, bei der 

Überquerung des Zählpunktes am Ende 

des Freimeldeabschnitts durch dieselbe 

Achse, wird der Zählerstand um eine 

Achse verringert. Entsprechend muss der 

Zählerstand eines Freimeldeabschnitts 

Null betragen, damit der Streckenabschnitt 

freigegeben wird. 

Diese Technologie wird heute weltweit 

in Gleisfreimeldeanlagen eingesetzt 

und ersetzt durch ihre hohe Zuverlässigkeit, 

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ÜBER FRAUSCHER SENSORTECHNIK 

Anfänglich ausschließlich auf den österreichischen 

Markt fokusiert, hat sich die 1987 von 

Ingenieur Josef Frauscher gegründete Frauscher 

Sensortechnik GmbH schnell zum 

Global Player entwickelt. Das Kernprodukt 

der Anfangsjahre war ein berührungsloser induktiver 

Wegaufnehmer zur Erfassung des 

Abstandes zwischen Sensor und Dämpfungselement. 

Noch heute werden damit die Bewegungen 

vieler österreichischer Staumauern auf 

einen Hundertstel Millimeter genau gemessen. 

Bei Frauscher erkannte man das Potenzial der 

induktiven Sensortechnologie für Bahnanwendungen 

und bald kamen die Sensoren von 

Ingenieur Frauscher zur Positionsbestimmung 

von Weichenzungen zum Einsatz, was dem 

Unternehmen endgültig zum Durchbruch verhalf. 

Heute konzentriert man sich beim Technologieunternehmen 

ausschließlich auf Produkte 

für Bahnanwendungen und liefert 

Systeme bis nach Indien. Zudem unterhält 

Frauscher eigene Vertriebsniederlassungen in 

Großbritannien, Polen und im wichtigen 

Wachstumsmarkt China. 


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Die Achszählsysteme von Frauscher werden für verschiedenste Bahnanwendungen eingesetzt. 

Gleisstromkreissysteme. Stefan Raschhofer, 

Entwicklungsingenieur bei Frauscher, 

betont: „Unsere Achszählsysteme bieten 

hohe Zuverlässigkeit bei minimalen Life 

Cycle Costs“. Ausschlaggebend dafür sei 

neben den modernen Fertigungsanlagen 

und der langjährigen Erfahrung vor allem, 

dass die Kunden die modularen Systeme 

selbst konfigurieren, bedienen und 

warten können, betont Raschhofer. 

Mit dem neuen FAdC (Frauscher Advanced 

Counter), der in der Bahnbran- 

ÜBER SYSLOGIC 

Syslogic ist weltweiter Anbieter von 

Industriecomputern, Embedded-Lösungen 

und Touch-Panel-Systemen für anspruchsvolle 

Anwendungen in Bereichen 

wie Maschinen- und Fahrzeugbau sowie 

Verkehrs- und Bahntechnik. Sämtliche 

Produkte werden komplett in Europa 

entwickelt und gefertigt. Dadurch steht 

Syslogic seit über 25 Jahren für maßgeschneiderte, 

robuste und langzeitverfügbare 

Systeme. Neben dem klassischen 

Produktsupport bietet das Unternehmen 

seinen Kunden eine kompetente, technische 

Produktbegleitung an. 

che bereits heute auf großes Echo stößt, 

präsentierte Frauscher kürzlich eine 

neue Generation von Achszählsystemen. 

FAdC ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung 

des weltweit eingesetzten Achszählsystems 

ACS2000. Eine wesentliche 

Neuerung stellt die Implementierung eines 

Ethernet-Interface dar, das die Relaisschnittstelle 

überflüssig macht und 

neben einer hohen Fehlersicherheit auch 

eine kompakte Bauweise erlaubt. Der 

FAdC besteht im Wesentlichen aus zwei 

Baugruppen, der Auswertebaugruppe 

(AEB), welche die Zählpunktauswertung 

sowie den Achszählalgorithmus beinhaltet, 

und der Kommunikationsbaugruppe 

(COM), welche die Anbindung von Software- 

und Hardware-Komponenten ermöglicht. 

Damit lässt sich der FAdC einfach 

an Kundensysteme anbinden. 

Dezentrale Architektur 

Nachdem Frauscher sein neues System 

bereits letztes Jahr über mehrere 

Monate ausgiebig im dafür geschaffenen 

Testcenter der Österreichischen 

Bundesbahn auf der Strecke Passau – 

Wels getestet hat, steht das Pilotprojekt 

in Wales, Großbritannien, kurz vor der 

Lancierung. Bei diesem Projekt wird 

nicht nur der neue FAdC eingesetzt, 

sondern auch erstmals eine dezentrale 

Architektur des Gesamtsystems realisiert 

– was durch die neue serielle Anbindung 

möglich wird. Dabei wird die 

Signaltechnik wie Weichenantriebe, Signale 

oder Achszählsysteme in Außenschränken 

entlang der Strecke positioniert, 

anstatt wie bisher zentral in einem 

Stellwerkgebäude. Wie beim Vorgängersystem 

ACS2000 setzt Frauscher 

auch beim FAdC auf die Industrierechner 

des Embedded-Computing-Spezialisten 

Syslogic. Den Rechnern der Serie 

Compact 41 kommt die Steuerung des 

Diagnosesystems zu, das einerseits für 

die Entstörung und Prävention, andererseits 

aber auch für statistische Aufgaben 

zuständig ist. Alle verfügbaren 

Betriebs- und Statusdaten der Achszähler 

werden vom Rechner gespeichert, 

ausgewertet und aufbereitet. Liegt eine 

Störung vor oder sind Wartungsarbeiten 

fällig, erfolgt eine Alarmierung per 

E-Mail, SMS oder Machine-Machine- 

Interface direkt zum übergeordneten 

System des Bahnbetreibers. Über den 

integrierten Webserver kann Unterstützung 

beantragt werden. 

56 



Wie stabil ist Ihr 

Schaltnetzteil? 

In sämtlichen Achszählsystemen werden die Rechner von Syslogic 

zur Steuerung der Diagnosesysteme verwendet. 

Dass man sich bei Frauscher für Syslogic 

als Lieferanten entschieden hat, begründet 

Entwicklungsingenieur Raschhofer 

mit der langjährigen Erfahrung von 

Syslogic in der Bahnbranche sowie mit 

der Auslegung der Rechner für den erweiterten 

Temperaturbereich. Syslogic, 

einer der wenigen Industriecomputerhersteller, 

der neben einer eigenen Entwicklung 

auch eine eigene Fertigung mit integrierter 

SMD-Bestückung unterhält, prüft 

sämtliche Geräte vor der Auslieferung in 

einem speziellen Burn-In-Verfahren, bei 

dem die Geräte während 48 Stunden extremen 

Temperaturschwankungen ausgesetzt 

werden. „Unsere Achszählsysteme 

kommen weltweit und unter verschiedensten 

klimatischen Bedingungen zum 

Einsatz“, erläutert Raschhofer und fügt 

an: „Entsprechend brauchen wir die Gewissheit, 

dass sämtliche verbauten Komponenten 

auch unter Extremsituationen 

zuverlässig funktionieren. Mit ihrem 

kompromisslosen Industriedesign erfüllen 

die lüfterlosen Industrierechner von 

Syslogic unsere Anforderungen ideal.“ 

Ein Plus ist zudem die hohe Systemkompetenz 

des Embedded-Computing- 

Spezialisten. So wurde beispielsweise der 

Eingangsspannungsbereich der Geräte für 

Frauscher auf 19 bis 72 Volt angepasst. Als 

weitere Besonderheit hat Syslogic kürzlich 

die Leiterplatten von Geräten, die bei 

einem Bahnprojekt in Indien eingesetzt 

werden, mit einem speziellen Schutzlack 

versehen, um sie auch bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit 

vor Ausfall zu schützen. Stefan 

Raschhofer fasst zusammen: „Syslogic 

hat die gleichen Ansprüche an Qualität, 

Zuverlässigkeit und Langlebigkeit wie 

Frauscher. Daher ergänzen die Syslogic- 

Rechner unsere Achszählsysteme optimal.“ 

FAdC birgt großes Potenzial 

Raschhofer zeigt sich optimistisch, 

dass Frauscher, bereits heute einer der 

drei Marktführer, mit dem neuen FAdC 

im Bereich Achszählsysteme weiter zulegen 

kann. Dank der seriellen Anbindung 

bietet FAdC neue Möglichkeiten wie die 

dezentrale Bauweise. Zudem senken die 

kompakten Systeme die Life Cycle Costs 

weiter. Dass diese Vorteile bei den Kunden 

weltweit Anklang finden, zeigt nicht 

nur das gerade angelaufene Pilotprojekt 

in Wales, sondern auch zahlreiche neue 

Aufträge weltweit. ☐ 


 

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E&E | Ausgabe 6.2013 57

BAHNTECHNIK | IM FOKUS 

AUF DER RICHTIGEN SPUR 

Die Entwicklung der 

Automatisierungstechnik im 

Schienenverkehr hat in den letzten zehn Jahren 

neue Einsatzgebiete für Embedded Computer 

geschaffen. Um dem Fortschritt entsprechen zu können, 

müssen sie zahlreiche Anforderungen erfüllen. Heutzutage 

fährt kein Zug mehr ohne Automatisierungstechnik, aber der 

genaue Umfang ist von System zu System verschieden. 

TEXT: Hermann Berg, Moxa FOTOS: Zargon Design; Moxa 


Die Rolle von Bordsystemen 

verändert sich ständig, daher ist 

die allererste Anforderung an 

Bordsysteme skalierbare Modularität. 

Vielseitigkeit ist gefragt, 

was sich in Bordsysteme, 

die sich präzise an 

die Anforderungen des 

jeweiligen Zuges anpassen, 

übersetzt. 

Frachtzüge 

haben die an- 

spruchsvollsten mechanischen Anforderungen 

und die wenigsten Anforderungen 

an die Funktionalität. Sie laufen rund 

um die Uhr, jahrelang, mit wenigen 

Stopps für Wartung. Frachtloks sind auf 

Leistung und Widerstandsfähigkeit ausgelegt, 

und die Hauptaufgaben der Computer 

neben Signalgebung und Steuerung 

sind die Besatzungs-Kommunikation 

(Lokal- und Fernkommunikation), Nachverfolgung 

und Verwaltung der Ladung 

sowie die Sicherheitsüberwachung. Ein 

einzelner Computer in der Lokomotive 

kann alle diese Aufgaben handhaben. 

Computing in Frachtzügen 

Neben Mobilfunk-Uplinks und 

WLAN-Verbindungen an Bahnhöfen 

entlang der Strecke, die auch als Kommunikations-Gateways 

für die Signal- und 

Steuersysteme oder als Wireless LAN 

fungieren können, benötigen manche 

Systeme serielle und Ethernet- 

Schnittstellen, um zu Satellitentelefonen 

oder regio- 


IM FOKUS | BAHNTECHNIK 

COMe 

mITX 

cPCI 

SYMKLOUD 

nalen Radio diensten zu verbinden. Als 

lokales Gateway zu WANs erfordert der 

Server eine Firewall sowie Intrusion Detection, 

um das Gesamtsystem vor nicht 

autorisiertem Zugriff zu schützen. Der 

Prozessor-intensivste Dienst der zentralen 

Plattform wäre ein Netzwerkvideorekorder 

(NVR) mit mehreren Videokameras, 

zum Beispiel für ein Überwachungsund 

Aufzeichnungssystem für Kollisionen. 

Die primäre System-anforderung in 

Frachtzügen ist die Widerstandsfähigkeit, 

gemeinsam mit dem Ausschluss möglicher 

Schwachstellen und Fehlerquellen. 

Die zwei häufigsten Fehlerquellen für 

Computerausfälle sind Lüfter und die 

Datenspeicherung. 

Datenspeicherung 

Die kosteneffizientesten Mechanismen 

zur Datenspeicherung sind heutzutage 

Festplatten. SSDs bieten zwar 

verführerische Funktionen, es gibt jedoch 

zahlreiche Gründe, warum Festplatten in 

den meisten Fällen die bessere Wahl sind. 

So kostet eine SSD beispielsweise immer 

noch etwa das Dreifache einer Festplatte. 

Viel wichtiger ist aber, dass SSDs immer 

noch eine begrenzte Lebensdauer haben 

und plötzliche, unvorhergesehene Ausfälle 

aufgrund begrenzter Schreibfähigkeit 

verursachen. Es ist schwer vorherzusehen, 

wann diese Grenze erreicht wird – und 

fällt eine SSD aus, sind die gespeicherten 

Daten unwiederbringlich verloren. Die 

Kombination dieser Einschränkungen 

macht Festplatten in der Regel zur besseren 

Wahl für den Einsatz in NVRs. 

Systemlüfter 

Interne Lüfter sind stark ausfallgefährdete 

Komponenten von Computern. 

Als Konsequenz sehen Industriekunden 

lüfterlose Computer heutzutage als 

Mindestanforderung. Lüfterlose Hardware-Plattformen 

zu konstruieren bedeutet, 

die thermische Effizienz zu maximieren, 

indem das Innenleben des Computers 

dahingehend optimiert und das 

Computergehäuse versiegelt wird, um ihn 

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The pulse of innovation

BAHNTECHNIK | IM FOKUS 

vor Feuchtigkeit, Staub und anderen 

korrosiven Elementen zu schützen. Diese 

beiden Maßnahmen erhöhen die 

mittleren Ausfallzeiten (MTBF) besser 

als jede Konstruktionsänderung, und die 

Vorteile werden noch gesteigert, wenn die 

internen Komponenten über Conformal 

Coating verfügen. 

Temperaturtoleranz 

Extreme Kälte und Hitze sind für 

Zugsysteme gleich schwierig, da sie neben 

der Schädigung interner Komponenten 

auch schnell die Festplatten 

schwächen können. Deshalb sollte ein 

Zugsystem mit Bordheizungen und einem 

integrierten Temperatursensor (T- 

Sensor) ausgestattet sein. Diese Verbesserungen 

ermöglichen es dem System, 

die Festplatten eigenständig herunterzufahren, 

sollte es zu heiß werden (und damit 

eine der Haupt-Hitzequellen auszuschalten 

und die Daten zu schützen) 

oder die Speichermedien zu wärmen, 

sollte die Umgebungstemperatur unter 

0 °C fallen. Immer dann, wenn ein System 

herunterfährt, sollte außerdem ein 

Back-Up-Gerät zur Verfügung stehen 

oder alternativ interner Speicher, etwa 

auf der Basis vpn SSDs. 

Vibration 

Den permanenten Stößen und Vibrationen 

in Zügen muss die Konstruktion 

von Computing-Plattformen Rechnung 

tragen. Passive Schock-Absorber können 

intern an der Festplattenhalterung oder 

außen an der Montage-Klammer des 

Computers angebracht werden und Abhilfe 

schaffen. Da die Vibration jedoch 

einen sehr kritischen Effekt hat, versieht 

man den Computer idealerweise mit 

einem zusätzlichen, unabhängigen Vibrationssensor 

(G-Sensor). Wie der T- 

Sensor erleichtert auch ein G-Sensor die 

vorausschauende Diagnose und liefert 

wertvolle Daten für die Konfigurationsanalyse. 

EMV 

Der wohl wichtigste Schutz ist der 

gegen Überspannung. Züge unterliegen 

dauernden Spannungsschwankungen 

und Stromspitzen. Hinzu kommen unregelmäßig 

auftretende, unvorhersehbare 

Stromausfälle, die zwar nur wenige Millisekunden 

lang sein können, aber ausreichen, 

um ein System durch konstante 

Neustarts oder Datenkorrumpierung 

lahmzulegen. Um unter diesen Bedingungen 

angemessene Funktionalität 

sicherzustellen, werden Kondensatoren 

eingesetzt, die Depots anlegen, mit denen 

das System durch die Ausfälle kommt, 

und es wird ein elektrischer Isolierungsschutz, 

der gegen die üblichen Überspannungen 

schützt, eingebaut. 

Fernzüge 

Im Vergleich zu Frachtumgebungen 

haben Fernzüge die besseren Heizungsund 

Lüftungssysteme und bessere Einrichtungen 

für den Fahrgastkomfort. 

Dementsprechend stellen sie zusätzliche 

Bedingungen an ihre Systeme. Die Computing-Plattformen 

in Fernzügen müssen 

mehr automatisierte Dienste unterstützen 

als in jedem anderen Zugtyp. Die Computer-Infrastruktur 

ist außerdem innerhalb 

des Zuges sehr viel weiter verteilt. 

Die Computer sorgen ebenso wie in 

Frachtzügen für die Kommunikation mit 

Bahnhöfen und Leitstellen entlang der 

Gleise, jedoch ist WLAN nicht nur eine 

Option. Fernzüge erfordern öffentliche 

WLAN-Verfügbarkeit und koordinieren 

darüber hinaus ein internes Netzwerk, 

das den Fahrgastkomfort, die Fahrgastdienste 

und viele logistische Themen 

abdeckt. Wi-Fi- und Mobilfunkmodule 

sind unabdingbar, dabei fungiert der 

Computer als Wi-Fi Access Point für die 

Fahrgäste. Das bedeutet, dass abhängig 

von der Verbindungs-Bandbreite und den 

angebotenen Diensten die Funkbündelung 

mehrerer Module erforderlich wird, 

ebenso wie weitere Wi-Fi-Module. Dazu 

ist eine Anzahl im Zug verteilter Server 

und Access Points notwendig. 

Fahrgastlogistik 

Auf den langen Strecken der Fernzüge 

werden besondere Dienste angeboten, 

wie Kartenverkaufs- und Logistiksysteme. 

Logistiksysteme umfassen eine Menge 

an Sub-Systemen, wie CCTV, Kartenleser, 

WAN- und LAN-Wi-Fi-Verbindungen, 

lokale Automatisierungssysteme, 

Fahrgast-Analysesoftware und 

Fahrgastsicherheitssysteme. Einige dieser 

Sub-Systeme erfordern komplexe 

Softwareprogramme, die Video, Audio, 

RFID, Wi-Fi und 3G-Funk mit seriellen 

Schnittstellen integrieren. Kartenverkaufssysteme 

können sehr einfach aufgebaut 

sein – wenig mehr als eine Datenbank 

und eine menschliche Schnittstelle 

– aber auch sehr komplex, einschließlich 

voll automatisierter Wireless-Systeme 

rund um RFID-Karten, die vielleicht 

auch persönliche Mobilgeräte per Wi-Fi 

bedienen und serielle E/A-Geräten integrieren. 

Dafür wird ein leistungsstarkes 

modulares Computing-System benötigt, 

das schnell und einfach an die Anforderungen 

der Plattform angepasst werden 

kann. 

60 


IM FOKUS | BAHNTECHNIK 

Kabelkonfektion& 

Electronic Distribution 

Videoüberwachungssysteme an Bord 

ergänzen Fahrgast- und Betriebslogistik, 

aber sie dienen auch einer solch wichtigen 

Funktion, dass sie selbst als unabhängiges 

System betrachtet werden müssen. Im 

Vergleich zu Frachtzügen erfordern die 

NVR-Systeme in Fernzügen dieselbe Widerstandsfähigkeit 

gegen die Umgebungsbedingungen 

und müssen viele verschiedene 

Kameras mit Sicherheitssystemen, 

Sensordaten und automatisierten Alarmen 

und Steuerungen integrieren. Zusätzlich 

benö tigen sie jedoch viel mehr Speicherkapazität. 

Die Netzwerkbandbreite und 

Datenkapazität erfordern eine starke, 

schnelle Festplatte, die hohe Datendurchsätze 

verar beiten kann, und hochzuverlässige, 

ausreichend große Datenspeichersysteme 

für die Bildspeicherung. 

Betriebslogistik 

Da die Zahl der Zugbegleiter aufgrund 

zunehmender Automatisierung stetig 

schrumpft, steigt auf der anderen Seite der 

Bedarf an zentralisierter Bedienersteuerung 

und besserer Ersichtlichkeit logistischer 

Probleme. Die Betriebslogistik ist 

ein von der Informationssammlung und 

-analyse in der Fahrgastlogistik völlig 

unabhängiges Sub-System. Zusätzliche 

Computing-Aufgaben nutzen sowohl unabhängige 

als auch integrierte Hard- und 

Software und überwachen Lösungskomponenten 

wie die Heizungs- und Sanitärsysteme, 

Einbruchsschutzeinrichtungen 

und Netzwerk-Tools für Automati sierungsund 

IT-Systeme, die Bestandsaufnahme 

verkaufter Materialien wie Essen, Zeitungen, 

Souvenirs etc., die Versorgung mit 

Wasser und Trinkwasser, Besatzungspläne 

und Informationsdienste, das Back-End 

des Fahrkartenverkaufssystems, Lichtund 

Stromversorgung usw. 


Fahrgast-Infotainment 

Eines der Hauptsysteme, die auf Langstreckenzügen 

ein Muss geworden sind, 

sind Systeme zur Information und Unterhaltung 

der Fahrgäste. Diese variieren 

und können öffentliche Monitore 

beinhalten, private Monitore im Sitz oder 

Digitalanzeigen, wie LED/LCD-Anzeigen, 

die Abfahrts-/Ankunftszeiten, Verspätungen, 

Wetterbedingungen etc. anzeigen. 

Solche Systeme können für Fahrgäste 

auch eine Kommunikationsverbindung 

zur Besatzung schaffen sowie Internetverbindungen 

oder Unterhaltungselemente 

wie Filme, Musik und Spiele 

anbieten. In Fernzügen müssen diese 

Systeme hochverfügbar sein, über große 

Bandbreiten verfügen und Sicherheitsstandards 

bieten, die finanzielle Transaktionen 

unterstützen. 

Um den Bedarf an einer widerstandsfähigen, 

vielseitigen Computing-Lösung zu 

decken, die diese Aufgaben erfüllt, hat 

Moxa den EN 50155-konformen Zugcomputer 

TC-6110 entwickelt. Mit zwei Gigabit 

Ethernet LAN-Schnittstellen, zwei Wechselfestplatteneinschüben 

und zwei Slots für 

Erweiterungsmodule kann TC-6110 einfach 

mit bis zu 8 MIni-PCI-Modulen für 

WLAN, Mobilfunk und künftig auch immer 

mehr LTE sowie zusätzlichen Netzwerkschnittstellen 

und zusätzlichem Speicher 

ergänzt werden. GPS, unabhängige 

Vibrations- und Temperatursen soren sowie 

Schutzlackierung sind Standard. In einem 

robusten, lüfterlosen kompakten 3U-Gehäuse 

für die Schaltschrankmontage steckt 

Moxas SafeGuard-Technologie, eine 

Sammlung von Soft- und Hardware-Optimierungen, 

die maximale Daten sicherheit 

und Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen 

garantiert. ☐ > MORE@CLICK EE613703

BAHNTECHNIK | EXPERTENBEITRAG 

DIE PASSENDE VERBINDUNG FINDEN 

Betriebsausfälle bei Zügen sind nicht nur ärgerlich für Reisende, sie verursachen auch hohe 

Kosten für die Bahnunternehmen. Zuverlässige Steckverbinder sind daher auch auf der Schiene 

unverzichtbar. Sie müssen allerdings den hohen Anforderungen für den sicheren Einsatz in 

Schienenfahrzeugen gewachsen sein. 

TEXT: Kurt Robert Hippler, Phoenix Contact FOTO: N_Prause; Phoenix Contact 


Grundsätzlich unterscheidet sich der 

Steckverbinder-Einsatz im rollenden 

Verkehr kaum von dem in der industriellen 

Fertigung. M12-Steckverbinder und 

konfektionierte Leitungen werden sowohl 

zur Datenübertragung als auch zur 

Sensor-/Aktor-Verkabelung im Zug eingesetzt. 

Sowohl Systemkabel für Netzwerke 

wie Profinet und Feldbusse wie 

CANopen, aber auch Kabel zum Anschluss 

von Sensoren und Aktoren findet 

man dort. Aufgrund der hohen Anforderungen 

an die Sicherheit der Fahrgäste 

beim Personentransport sind die 

Rahmenbedingungen für eine entsprechende 

Verkabelung in der Bahnindustrie 

allerdings deutlich höher als im Industrieumfeld. 

Dies betrifft vor allem 

die Materialauswahl bei Isolierwerkstoffen 

und Kunststoffen, denn diese müssen 

auch den hohen Brandanforderungen 

genügen. 

Material-Herausforderungen 

Auch der Produktlebenszyklus einer 

Zugbaureihe von durchschnittlich 20 Jah- 

62 


EXPERTENBEITRAG | BAHNTECHNIK 

Kabelkonfektion& 

Electronic Distribution 

ren stellt erhöhte Anforderungen hinsichtlich 

der Ausfallsicherheit an die elektrische Verbindungstechnik 

auf der Schiene. Neben den generellen 

Forderungen, welche die IEC-Normen 

61076-2-101 und -109 an die M12-Steckverbinder 

stellen, gibt es bahntypische Anforderungen 

bei der Auswahl des Materials: mechanische, 

Umwelt- und elektrische Anforderungen. 

Die erweiterten mechanischen Anforderungen 

basieren auf einer konstanten Schwingungsbelastung 

der Steckverbinder im Zug. 

Dabei gehen die Ansprüche hinsichtlich einer 

guten Vibrations- und Schockresistenz über 

die Grenzen der Steckverbinder-Norm hinaus. 

Die M12-Steckverbinder werden einem Test 

unterzogen, der das Schwingungs- und 

Schockverhalten innerhalb von Schienenfahrzeugen 

simuliert. Das so genannte „Breitbandrauschen“ 

– eine simulierte Lebensdauerprüfung 

durch erhöhte Pegel des rauschförmigen 

Schwingens nach DIN EN 61373 – dient 

dabei als Grundlage. 

Da die Züge auch unter extremen Witterungsbedingungen 

zuverlässig und sicher 

funktionieren müssen, werden auch hinsichtlich 

des Temperaturbereichs erweiterte Umweltanforderungen 

an Steckverbinder gestellt. 

Genügt im klassischen Industrieumfeld oftmals 

ein Temperaturbereich von –25 bis 90 °C, 

so sind die Steckverbinder der Baureihe M12 

Rail von Phoenix Contact für einen Temperaturbereich 

von –40 bis 90 °C ausgelegt. 

Damit steht auch einem zuverlässigen Einsatz 

der Züge in Gebieten mit extremen Minusgraden 

wie etwa Russland nichts im Wege. 

Zudem werden durch starke elektrische Felder 

im Zug erweiterte elektrische Anforderungen 

definiert. Eine gute Schirmungswirkung der 


M12-Steckverbinder ist daher unverzichtbar. 

Phoenix Contact setzt nicht nur im Bereich 

der Datenverkabelung – etwa für Profinet – 

sondern auch im Bereich der Sensor-/Aktor- 

Verkabelung auf voll geschirmte Steckverbinder 

und Leitungen. Das 360°-Schirmkonzept 

sorgt auch unter den rauen Bedingungen im 

Schienenverkehr für eine gute Schirmanbindung 

zwischen Steckverbinder und Leitung. 

Bahntauglicher M12-Steckverbinder 

Die klassische Industrieverkabelung ist in 

der Bahn also nur bedingt tauglich. Besonders 

die über die Jahre gestiegenen Normanforderungen 

hinsichtlich des Brandverhaltens erfüllen 

die gängigen Materialien – etwa TPU 

(Thermoplastisches Polyurethan) für Umspritzung 

und Kontaktträger – nur bedingt. In 

Kombination mit Standardleitungen aus PVC 

(Polyvinylchlorid) oder PUR (Polyurethan) 

wird das Brandverhalten ungünstiger. 

Eine Zwischenlösung ist daher der Einsatz 

bahntauglicher Kabel und Leitungen an M12- 

Steckverbindern mit Standard-Materialien. 

Dabei müssen allerdings die Einsatzgewichte 

nicht bahntauglicher Kunststoffe definiert 

und ausgewiesen werden – was allen Prozessbeteiligten 

einen hohen Mehraufwand für 

Dokumentation und Datenpflege beschert. 

Zusätzlich birgt dieses Vorgehen die Gefahr, 

Grenzwerte bei den Einsatzgewichten zu 

überschreiten, so dass man den Steckverbinder 

nicht wie gewünscht einsetzen kann. 

Schnellverriegelung spart viel Zeit 

Einen Ausweg aus diesem Dilemma liegt in 

der richtigen Materialkombination von Steckverbinder 

und Leitung. Nur wenn alle Kompo- 

 

Autorisierter Distributor

BAHNTECHNIK | EXPERTENBEITRAG 

Steckverbinder müssen im Bahnverkehr auch bei niedrigen 

Temperaturen sicher und zuverlässig funktionieren 

– durch entsprechende Test werden sie fit gemacht. 

BRANDVERHALTEN UND MATERIALAUSWAHL 

In Bezug auf die Brandeigenschaften eingesetzter Isoliermaterialien 

für elektromechanische Bauelemente gilt seit März 2013 

europaweit ein Standard für die Bahnindustrie: DIN EN 45545-2 

(vormals: CEN/TS 45545-2(R23 und R24)). Außerdem gelten für 

die elektromechanischen Komponenten je nach Land, Endkunde, 

Anwendungsbereich oder Projekt in Europa für eine gewisse 

Übergangszeit noch weitere Normen: 

▶ DIN 5510-2 

▶ BS 6853 

▶ NF F 16-101/102 

▶ NFPA 130 (ASTM E 162, ASTM E 662, BSS 7239 bzw. SMP 

800C) 

Zur Zeit gibt es keinen weltweit einheitlichen Standard, der die 

Rauchgas- und Brandanforderungen zusammenführt – innerhalb 

der aufgeführten Standards werden unter anderem folgende 

Punkte bewertet: 

▶ Rauchgasdichte und Rauchgas-Opazität 

▶ Rauchgas-Toxizität 

▶ Brennbarkeit und Entflammbarkeit 

▶ Abtropfverhalten 

▶ Sauerstoff-Index 

Innerhalb der oben genannten Standards werden unterschiedliche 

Schwerpunkte gesetzt, Prüfverfahren und Bewertungskriterien 

unterscheiden sich häufig. 

Die seit März 2013 verabschiedete DIN EN 45545-2 wird ab 

Juni 2013 veröffentlicht – als künftiger europäischer Standard. 

Nationale Standards werden aber noch eine Zeit lang ihre Gültigkeit 

behalten. Außerdem existieren noch die TSI (technische 

Spezifikation für Interoperabilität), die auf die CEN/TS 45545-2 

zurückgreifen. Hier wird die DIN EN 45545-2 erst nach der 

nächsten Revision der TSI gültig. Für viele neue Projekte in Europa 

oder auch weltweit ist dieser neue harmonisierte Standard 

aber verbindlich. 

nenten der konfektionierten Leitungen den genannten Anforderungen 

genügen, können sie dauerhaft in der Bahn eingesetzt 

werden. Dazu wurde der Steckverbinder M12 Rail von Phoenix 

Contact entwickelt. Durch den Einsatz von PA66 als Material 

für die Kontaktträger und die Griffkörper wird die „I=2/F=2- 

Klassifizierung“ nach NF F 16-101/102 erreicht, die viele Hersteller 

für elektrische Bauelemente fordern. Das Steckverbinder- 

Programm umfasst M12-Sensor-/Aktor-Kabel mit 3, 4 und 5 Polen 

als Stift- oder Buchse-Varianten, und zwar in gerader und 

gewinkelter Ausführung. Auch M12-Profinet-Leitungen mit der 

bekannten D-kodierten Stiftvariante sind Teil des Programms. 

Neben den Bahn-spezifischen Vorteilen bietet das M12-System 

aber noch weitere Vorteile: Alle Steckverbinder sind mit der 

Schnellverriegelungstechnik Speedcon ausgestattet, die während 

der Installation und beim Service viel Zeit spart. Das einfache 

„Plug&Turn“-Prinzip erspart dem Installateur ein zeitaufwändiges 

Einschrauben der Steckverbinder. 

Die Bahneignung wird auf Wunsch mit Prüfprotokollen 

nachgewiesen. Über die bestellbaren Längen aus dem Katalog 

hinaus sind auch kundenspezifische Längenvarianten möglich. 

Gerade im Projektgeschäft der Bahn ist dies vorteilhaft, da 

Verkabelungswege oft erst im Prototypenbau festgelegt werden. 

Ein Service-Center bietet zusätzliche Leitungsqualifizierungen 

über das Katalogprogramm hinaus. Eine kundenspezifische 

Ausstattung unterschiedlicher Bahnfahrzeuge auf der Basis aller 

relevanten Normen ist also kein Problem. ☐ 


Dipl.-Wirt.-Ing. Kurt Robert Hippler, 

Produktmarketing Industrial Field Connectivity, 

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg. 

64 


AUFGESCHRAUBT 

AUFGESCHRAUBT 

Autofahrer haben bekanntlich einen ganz eigenen Humor – daher gibt es auch Produkte wie diese Autosirene/Hupe, die neben 

fünf verschiedenen Alarmtönen auch noch fünf Tiergeräusche imitieren kann. Wir wollten daher wissen, was genau man dazu 

an Elektronik benötigt. Das Gerät ist übrigens überraschenderweise nicht im Straßenverkehr zugelassen. 

In unserer Rubrik „Aufgeschraubt“ zeigen wir Ihnen Produkte aus dem Consumer-Bereich auf eine andere Art und Weise. 

Statt des Gehäuses schauen wir uns das Innenleben der Geräte an. Wenn Sie Ideen haben, was wir für Sie aufschrauben sollen, 

lassen Sie es uns einfach wissen (eue.redaktion@publish-industry.net). 



65

DIE LETZTE SEITE 

QUERBLICK 

Der etwas andere Blick auf die Welt der Elektronik. 

Imaginäre Gesprächspartner? 

Sicher haben Sie sich auch schon über Menschen 

gewundert, die mit ihrem Smartphone heftig gestikulieren, 

wild fluchen oder es wüst beschimpft. Nicht selten 

erweckt dies den Anschein, der- oder diejenige sei völlig 

übergeschnappt, da ja offensichtlich das Smartphone der 

Gesprächspartner ist. Aber mitnichten: Tatsächlich geben 

auch geräuschlos geglaubte Elektronikgeräte leiseste 

Töne von sich. Nur leider sind diese für das menschliche 

Gehör nicht wahrzunehmen. Deshalb entlockt Redditor 

The DanielHolt den scheinbar stummen Geräten samt 

Kamera, Mikrofon und Mixer ihre Geräusche. Sinnvolle 

Worte kamen überraschenderweise aber nicht heraus. 

Vielleicht trügt der Schein ja doch nicht immer… 


Triebe hinter’s Licht führen 

Katzen sind auch nur Tiere. Und genau deshalb haben sie 

einen genetisch vorprogrammierten Jagdinstinkt – zugegebenermaßen, 

dieser ist natürlich von Exemplar zu Exemplar 

unterschiedlich stark ausgeprägt. Von faul bis kaum zu 

bändigen ist alles dabei, wie beim Menschen eben auch. 

Dennoch dürstet auch der behäbigste Stubentiger irgendwann 

einmal nach Frischfleisch. Eine lebendige Maus oder 

Ratte eignet sich in der eigenen Wohnung jedoch nur 

bedingt. Abhilfe soll eine etwa 30 US-Dollar teure und 

solarbetriebene Alternative bieten, die die Bewegungen 

eines Opfers nachahmt. Da kann man im Sinne der Katze 

nur hoffen, dass es nicht dauerhaft bewölkt ist. 


Bild: Reddit 

Süchte bedienen 

In regelmäßigen Abständen gibt es immer 

wieder Trends, die sich zu einem regelrechten 

Hype entwickeln. Meistens klingen solche temporären 

Zustände wieder ab, doch tun sie das 

nicht, entwickeln sie sich zu einer Sucht. 

Genau für solch eine Sucht, nämlich Star Wars, 

gibt es jetzt neue Nahrung. Alle Fans 

hergehört: Ab sofort könnt ihr eure Pizza für 

etwa 20 US-Dollar mit einem R2-D2- 

Pizzaschneider teilen. Und: Dank dreier LR41- 

Knopfzellen kann er sogar sprechen. Vermutlich 

ist schon der nächste Star-Wars-Fanartikel 

in der Mache: Eine „Ich bin dein Vater“- 

sprechende Klobrille im Darth-Vader-Look. 


Die nächste E&E erscheint 

am 11. September 2013. 

Bild: perpetualkid.com 

Bild: hammacher.com 

Tausendsassa für’s traute Heim 

Ist es nicht jedermanns Traum seinen Geschirrspüler vom Büro aus ausräumen oder gar 

staubsaugen zu lassen? Nein, gemeint ist nicht, seine Frau oder seinen Mann telefonisch 

damit zu beauftragen. Vielmehr soll ein kleiner Roboter namens Famibot 5 künftig den 

Haushalt schmeißen. Dank WiFi und 3G können Sie Ihren kleinen Helfer von überall aus 

steuern – und durch die integrierte Kamera können sie Ihre vier Wände die ganze Zeit im 

Auge behalten. Außerdem sollen sich durch eine bestimmte Verknüpfungsstelle Geräte 

fernsteuern lassen. Bewegungssensor und Rauchmelder sind ebenfalls eingebaut, und dann 

kann er noch Musik spielen sowie Wetterberichte zum Besten geben. Was für ein wahrer 

Tausendsassa dieser Roboter doch ist… 


Bild: redferret.net 

66 E&E | Ausgabe 6.2013

Die Königsklasse 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PR T

E&E Juli 2013 (Nr. 06-13) - EuE24.net

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