KIT Karlsruhe LED-Straßenleuchte: Eine trickreiche Schaltung erhöht Wirkungsgrad

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Dank einer speziellen Anordnung von LEDs ist es Forschern gelungen, Hochleistungs-LEDs durch schwächere LEDs zu ersetzen. Die Schaltung erlaubt es, Alterung und Versagen einzelner Leuchtdioden abzufangen.

Dank einer trickreichen Schaltung ist es Entwicklern des KIT aus Karlsruhe gelungen, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer von LED-Leuchten noch einmal zu steigern. Die Schaltung ist in der Lage, Alterung und Versagen einzelner Leuchtdioden abzufangen. Eine größere Zahl von LEDs parallel zu schalten sei schwierig, bestätigt es Michael Heidinger vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT. Grund ist, dass der Ausfall einer einzelnen Diode zu einem Versagen des gesamten Systems oder Teilbereichs führt. Auch LEDs in Reihe zu schalten hat Nachteile, da hier mit steigender Zahl der Dioden sehr hohe Spannungen benötigt werden.

Weil die als nicht lebensbedrohlich geltende Berührungsspannung bei 120 V liegt, konnten bislang nur bis zu 40 LEDs in einer Reihenschaltung verbaut werden. Jetzt ist es möglich, viele Leuchtpunkte – bei den eingesetzten Leuchtmodulen sind es 48 – kostengünstig auf einer Platine zu montieren. Dazu sind die Leuchten sicherer zu handhaben, da es Heidingers neues Schaltkonzept erlaubt, mit Spannungen von 20 V zu arbeiten, wo sonst über 120 V notwendig sind.

LED-Leuchte für Städte und Gemeinden interessant

Von den stromsparenden Eigenschaften der neu entwickelten LED-Leuchte dürften zukünftig auch Städte und Gemeinden profitieren: Die Umstellung der alten konventionellen stromfressenden Straßenbeleuchtung auf LED-Technik ist vielerorts bereits in vollem Gange. So umfasst etwa die Stadtbeleuchtung einer mittleren Großstadt mit rund 320.000 Einwohnern wie Karlsruhe nach Angaben der Stadtwerke über 55.000 Lampen (etwa 35 % davon LEDs), deren Stromverbrauch im Jahr 2018 etwa 10.800 Megawattstunden betrug.

Jährliche Strom- und Wartungskosten: rund drei Millionen Euro. Die zusätzlichen Einsparpotenziale sind erheblich. „Bei einer vollständigen Umstellung auf die neu entwickelten LEDs sind noch einmal finanzielle Einsparungen von bis zu 30 Prozent möglich“, sagt Stefan Lang, bei den Pfalzwerken verantwortlich für Technologie und Innovation.

Auch die Leuchteigenschaften des neuentwickelten Konzepts sind für den Betrachter angenehmer: Viele kleine LEDs werden aus der Ferne als Flächenstrahler wahrgenommen .Sie blenden dadurch weniger als Hochleistungs-LEDs, die als Punktlichtquelle wahrgenommen werden. Auch auf der Kostenseite bieten die Leuchten einen Vorteil: Kleinleistungs-LEDs sind billiger als Hochleistungs-LEDs. Obwohl mehr LEDs benötigt werden, sind sie in der Anschaffung günstiger.

In einem Feldtest im Rheinland-Pfälzischen Maxdorf werden die LED-Leuchten jetzt erprobt. Auch andere Kommunen sind interessiert und die Serienfertigung wird vorbereitet. Geplant ist, die Leuchten im zweiten Halbjahr 2019 ausgewählten Pilotkunden anbieten zu können.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Elektronikpraxis.

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