Langlebige, hocheffiziente LED-Leuchten

Die Umstellung der energieintensiven Straßenbeleuchtung auf LED-Technik ist vielerorts in vollem Gang. Die Modernisierung der Technik lohnt sich. Beispielsweise summierten sich in der Millionenstadt Berlin die Energiekosten für die öffentliche Beleuchtung 2015 auf rund 14 Millionen Euro. Eine neue Schaltung aus dem KIT könnte die Stromkosten einer Leuchte um 30 bis 40 Prozent senken.

Stand der Technik

Die Entwicklung aus dem Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT eignet sich insbesondere für große Leuchten ab 2.000 Lumen. Leuchten mit kleinerer Lichtstärke können momentan mit verfügbaren Systemen in Reihenschaltung versorgt werden. Für größere Anwendungen eignen sich diese jedoch nicht, da mit maximal 40 LEDs, entsprechend 120 Volt, die Spannungsgrenze für SELV (Safety Extra Low Voltage) erreicht wird, ab der LEDs parallel geschaltet werden müssen. Eine größere Anzahl an LEDs parallel zu schalten, ist wiederum schwierig, da der Ausfall einer einzelnen Diode zu einem Versagen des gesamten Systems oder eines Teilbereichs führt. Ein verlässlicher Betrieb von Leuchten ist damit nicht möglich.

Technologie

Die neuartigen LED-Module aus dem KIT schaffen Abhilfe: Mid-Power-LEDs werden in beliebig vielen Reihen bestückt, die über eine Parallelschaltung miteinander verschaltet sind. Ein vorgeschalteter Stromregler sorgt dafür, dass jede LED-Reihe mit gleich viel Strom versorgt wird. Dies wird durch eine Regelschleife über eine Mittelungsschaltung möglich: Die jeweiligen Strom-Werte werden gemessen und an den Stromregler rückgemeldet. Dieser erzeugt einen Mittelwert und regelt den Strom der einzelnen Stränge auf diesen Mittelwert. Die Ausfallsicherheit des LED-Moduls wird erhöht, da durch Zerstörung einer oder mehrerer LEDs nicht mehr das gesamte Modul ausfällt. Die übrigen LEDs funktionieren weiter.

Vorteile

Die Verwendung von Standardbauteilen macht die Produktion kostengünstig. Neben der Straßenbeleuchtung könnten auf Basis der neuen Schaltung Module für weitere Einsatzzwecke entwickelt werden, zum Beispiel für Stadion- oder Flughafenbeleuchtung sowie Lichttechnik für Medizin oder Landwirtschaft. Ein Prototyp ist für Demonstrationen verfügbar.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht Partner zur Lizenzierung und Nutzung der LED-Module.