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Schmale Lichtleiste für Beleuchtungszwecke:
Bisher habe ich Leuchtdiodenlicht nur für Anzeigezwecke oder als Effekt-Beleuchtung eingesetzt.
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Jetzt kommt der Versuch, mit Leuchtdioden etwas zu beleuchten.
Auf die Farbe kommt es an: Seit kurzer Zeit gibt es ultrahelle, weiße LEDs auch mit einem warmen Farbton.
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Kaltweiße Leuchtdioden, wie man sie aus LED-Taschenlampen kennt, scheiden zur Beleuchtung eines Wohnraumes aus. Die liefern zwar ein grelles, nicht aber ein angenehmes Licht.
Die Wahl fällt auf warmweiße LEDs in einem Strawhat-Gehäuse mit 4,8 mm Durchmesser und einem Abstrahlwinkel von 130 °.
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Der Abstrahwinkel entscheidet, ob nur eine kleine Fläche beleuchtet, oder das Licht großflächig verteilt wird.
Um den Abstrahlwinkel zu beurteilen, kann man eine brennende LED auf ein weißes Blatt Papier legen.
Taschenlampem-LEDs haben einen Abstrahwinkel von etwa 20 °, was für eine Taschenlampe auch Sinn macht.
Diese LED-Leiste soll das Licht breiter abstrahlen.
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Verwendung:
Zum Einsatz soll diese Leiste kommen:
Als Küchenbeleuchtung unter den Hängeschränken,
als Klavierleuchte oder als indirekter Strahler, senkrecht in einer Zimmerecke.
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Lichtleistung:
Um einen Raum auszuleuchten, braucht man eine bestimmte Lichtleistung, und dazu eine bestimmte elektrische Leistung. Mit einer elektrischen Leistung von 60 W bis 100 W kann man in einem Wohnraum schon etwas anfangen.
Vom Wirkungsgrad des Leuchtmitteln hängt es ab, wieviel der elektrischen Leistung in Licht umgesetzt wird, und wieviel im Wärme verloren geht. Der Wirkungsgrad vom modernen, ultrahellen, weißen Hochleistungs-LEDs liegt etwa in der Größenordnung einer Halogenlampe, das sind mit 30 lm/W etwa 5 %. Das bedeutet, etwa 95 % der elektrischen Leistung werden in Wärme umgesetzt.
Hier steckt das große Problem von Leuchtdioden: Wärme erzeugt hohe Temperaturen wenn sie nicht abgeführt wird. Und hohe Temperaturen sind Gift für Leuchtdioden. Sie verlieren an Effizienz, altern schneller und sterben vorzeitig.
Deshalb besitzen LED-Leuchten immer nur wenige Watt oder bestehen zum überwiegenden Teil aus Kühlkörpern.
Als Ersatz für 12V-Halogenspiegellampen mit 35 W stehen heute LED-Spiegellampen zur Verfügung. Vom Handel werden sie sinnigerweise als “Energiesparlampen” verkauft, denn sie sparen mit ihren 1,2 W 96 % Strom. Natürlich kommt auch 96 % weniger Licht heraus. Also: Eine hohe Lichtleistung ist von LEDs (noch) nicht zu erwarten.
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Gehäuse:
Diese LED-Leiste besitzt ein sehr schlankes Gehäuse mit vielen Lichtpunkten. Es kommen Aluminium-U-Profile mit einem Querschnitt von 8 mm x 10 mm und einer Länge von 1 m zum Einsatz.
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Elektrik:
Ziel ist es, möglichst wenig elektrische Leitung an Vorwiderständen im Wärme umzusetzen, denn die Abwärme der LEDs ist schon problematisch genug. Das bedeutet: möglichst viele LEDs in Reihe schalten, um einen hohen differeziellen Gesamtwiderstand zu erzielen.
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Da der Strom sehr konstant sein soll, um die empfindlichen LEDs zu schonen, wird ein primärgetaktetes 24 V-Schaltnetzteil mit guter Spannungsstabilität eingesetzt. Es besitz eine Leistung von 60 W und eine einstellbare Ausgangsspannung von 22 V bis 29 V und ist kurzschlussfest.
Der LED-Strom beträgt 40 mA (das ist schon recht viel, mehr geht nicht).
Aus der gemessenen LED-Kennlinie U = f(I) ergibt sich eine LED-Spannung von 3,34 V bei 40 mA. Es werden jeweils 7 LEDs in Reihe geschaltet und mit einem Vorwiderstand von 15 Ohm versehen.
Somit wird folgende Versorgungsspannung benötigt:
7 * 3,34 V + 0,04 A * 15 Ohm = 23,98 V.
Der LED-Strom kann über den Spannungsabfall des Vorwiderstandes gemessen werden. Bei einem LED-Strom von 40 mA fallen dort 40 mA * 15 Ohm = 600 mV ab. Hieraus kann errechnet werden, das etwa 97,5% der elektrischen Leistung in die LEDs geht.
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Die Anzahl der LEDs in einer Leiste ist ein Vielfaches von 7. In eine 1 m lange Leiste passen bei einer Teilung von 9 mm 14 x 7 LEDs = 98 LEDs. Die gesamte elektrische Leistung der Leiste beträgt:
14 * 23,98 V * 0,04 A = 13,43 W
Jede LED verbraucht 3,34 V * 40 mA = 134 mW ( das ist reichlich für eine so kleine LED). Diese Leistung muß das Aluminium-Profil der LED entnehmen und an die Umgebung abgeben, wobei es gut handwarm wird.
Die LED-Leiste der Küchenbeleuchtung ist 2,5 m lang, hat 238 LEDs und verbraucht 32 W / 38 W (ohne / mit Netzteil).
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Aufbau:
In das Aluminium-Profil werden im Abstand von 9 mm Bohrungen mit einem Durchmesser von 4,8 mm eingebracht und diese entgratet. Die LEDs passen stramm in diese Bohrungen. Sie werden ohne Kleber fest gehalten und können Ihre Wärme gut an das Aluminium-Profil abgeben.
Die Anschlußdrähte der LEDs werden abgewinkelt und soweit gekürzt, dass sich die Drähte mit der Nachbar-LED etwas überlappen. Die Katoden jeder 7er-Reihe werden miteinander verbunden und ergeben den Minus-Anschluss der Leiste. An die Anoden jeder 7er-Reihe werden die 15 Ohm Widerstäbde gelötet.
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Die LED-Leiste leuchtet hier mit stark vermindeter Leistung, sonst kann man das nicht fotografieren.
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Ergebnis:
Das besondere an dieser LED-Leiste ist nicht die hohe Lichtleistung, sondern die vielen Lichtpunkte. Sie bringt ein angenehm- warmes Licht und blendet nicht. Die küche erhält dadurch einen modernen Akzent, ohne von poppigen Farben Gebrauch machen zu müssen.
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