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OptoelektronikBild 1: Neun LEDs sindgleichmäßig über dieFläche unterhalb einerDiffusorplatte verteilt.– ein Plakatkasten mit einer ausgefallenen oder einer flackerndenLeuchtstoffröhre hat für den Werbungsbetreiber keinen Wert.Gleichzeitig haben Produkte auf LED-Basis einen geringerenKohlenstoffausstoß. Dazu kommt, dass die Entsorgung nach derNutzungsphase bei Leuchtstoffröhren aufgrund der enthaltendenGefahrenstoffe kompliziert ist, während das Material in den LED-Systemen deutlich umweltfreundlicher ist (obwohl es den Bestimmungender WEEE-Richtlinie unterliegt).Jeder Hersteller wird selbstverständlich seine eigene ökonomischeKostenberechnung durchführen, um den Nutzen der Umstellungauf die LED-Technologie zu bestimmen. Die Kombinationaus zuverlässigerem Betrieb, geringeren Wartungskosten und niedrigerenStromkosten hat jedoch zweifellos das Potenzial, die anfänglichhöheren Materialkosten (BoM) für das LED-System zuüberwiegen.Verwendung einer anderen Art der LichtquelleWenn man sich zum ersten Mal mit dem Design eines Plakatkastensauf LED-Basis befasst, ist es zunächst einmal unumgänglich,den Unterschied zwischen einer LED- und einer Leuchtstoffröhrezu verstehen.LEDs emittieren Licht von einem Punkt in vordere Richtung,während Leuchtstoffröhren Licht entlang der gesamten Länge derRöhre emittieren sowie im gesamten Umfang von 360°. Das bedeutet,dass Leuchtstoffröhren einen Teil des erzeugten Lichts verschwenden,da nicht alles gegen die Vorderseite des Kastens reflektiertwird. Bei LEDs wird Licht effektiv gesammelt und dorthingeführt, wo es gebraucht wird. Mit anderen Worten müssen LEDsweniger Lumen erzeugen, um die gleiche Helligkeit (in cd/m2) zuerreichen wie eine T5-/T8-Röhre.Da LEDs jedoch eine punktuelle Lichtquelle sind, geht mehr Designaufwandin die gleichmäßige Verteilung des Lichts über dieOberfläche, als es bei Leuchtstoffröhren nötig ist.Es gibt aber auch mechanische Unterschiede zwischen LEDsund Leuchtstoffröhren: Eine LED ist eine elektronische Komponente,die mit anderen Komponenten, wie Treiberchips (Power)auf eine Leiterplatte aufgebracht werden muss. Eine Leuchtstoffröhremuss lediglich auf elektrische Klemmanschlüsse aufgebrachtwerden.Das dritte Problem, das berücksichtigt werden muss ist, dassbeide Arten der Lichtquellen Abwärme erzeugen: Die Röhren heizendas Innere des Kastens auf, während eine LED Hotspots aufder Rückseite erzeugt. Diese Wärme muss zerstreut werden, umSchäden an der LED zu vermeiden und die Leistung sowie die Lebensdauerzu maximieren. Bei einem Plakatkasten kann der Kastenselbst als Kühlkörper verwendet und die LEDs können direktauf das Metallgehäuse aufgebracht werden.Das Philips Lumileds ReferenzdesignDas Design von Plakatkästen auf LED-Basis setzt ein sorgfältigesAbwägen des Für und Widers voraus. Das wichtigste Entscheidungskriteriumist die Anzahl an LEDs, die verwendet werden soll.Grundsätzlich sind LEDs effizienter und haben eine längere Haltbarkeit,wenn sie mit Schwachstrom betrieben werden. Das emittierteLicht von LEDs, die mit einer höheren Stromstärke betriebenwerden, ist jedoch heller. Darüber hinaus kann ein System mitmehreren gedimmten LEDs eine gleichmäßigere Streuung desLichts in einem dünneren Kasten erzeugen, als ein System gleicherHelligkeit, basierend auf wenigen, aber helleren LEDs.Zusätzlich hat ein System, dass weniger LEDs verwendet, geringereBoM-Kosten. Aus diesem Grund muss bei dem Design derideale Ausgleich zwischen Kosten und Leistung gefunden werden.Das Philips Lumileds Referenzdesign zeigt, wie man diesen Kompromisserzielen kann.Das grundlegende mechanische Design des Demonstrationsmodellsvon Philips Lumileds ist ein einfacher Kasten mit Metallrahmenmit den Außenmaßen 230 mm x 230 mm x 37 mm. Die Innenmaßesind 210 mm x 210 mm x 30 mm. Die Leiterplatte bietetPlatz für neun Luxeon Rebel-LEDs LXML-PWN1-0100, die gleichmäßigin quadratischer Konfiguration angeordnet werden (Bild 1).Das Design lässt sich jedoch beliebig anpassen: die Breite und Höhedes Plakats können nach Bedarf verändert werden. Ein Anwendungstechnikervon Future Lighting Solutions kann mit dem Herstellerdes Plakatkastens zusammenarbeiten, um die Anzahl unddas Raster der LEDs sowie deren Betriebsstrom für eine bestimmteKastengröße zu berechnen.Der Stromkreis betreibt die LEDs bei 350 mA, um 700 lm beieinem Lichtausbeute von 71,3 lm/W zu erzielen. UnterschiedlicheTreiber- und LED-Konfigurationen sorgen für unterschiedlicheLichtausbeuten.Auf einen BlickReferenzdesign für LED-PlakatkästenDas Philips Lumileds Referenzdesign zeigt, dass es möglich ist, einenleistungsstarken Plakatkasten zu entwerfen, mit dem ein gleichwertigerKasten mit Leuchtstoffröhren ersetzt werden kann. Im Sinne vonEnergie- und Wartungskosteneinsparungen bietet dies den Herstellerneinen eindeutigen und langfristigen Vorteil, der auch die höherenAnschaffungskosten (BoM) eines LED-Systems ausgleichen wird. MitHilfe der modernen Tools zum Systemdesign können Hersteller dasReferenzdesign anpassen, um ein Endprodukt zu erzeugen, das genauden Erwartungen des Kunden entspricht.infoDIREKT www.all-electronics.de592ei0412www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 04 / 2012 57