Praktische Hindernisse LED-Scheinwerfern

Und nun zum Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Mit einem Luxmeter (vgl. [*]) werden in einem Abstand von 100mm und 316mm die maximalen zentrumsnahen Beleuchtungsstärken von LEDs gemessen ($E_{gem.}$) und mit dem theoretischen Wert ($E_{K}$) verglichen. Bei den Typen HLMP-ED31 und HLMP-EL31 werden in den Datenblättern keine typischen Strahlstärken angegeben sondern nur die Streubreite minimale und maximalen Auswahl. Für einen Anhaltswert wird einfach das geometrische Mittel zwischen Mittelwert Minimum-Auswahl und Maximum-Auswahl verwendet.3.66 Die LEDs haben alle bei dem Teststrom von 19,78mA einen burn in von ca. 7 Stunden erhalten. Bei mehreren ($n$) LEDs wird der Mittelwert gebildet. Eingeklammerte Werte sind die absoluten Maximalwerte bei LEDs, deren Maximum nicht im Strahlzentrum liegt; deren Lichtstärkenverteilung ähnelt eher einem Sattel als einem einfachen Berg.


Tabelle 3.21: Vergleich theoretischer und praktischer Beleuchtungsstärken (lx) bei 19,78mA
Herst. Typ $n$ $2\Phi_{1/2}$ Farbe $I_{K}$ 10cm 31cm
[-] [$^{\circ}$] [cd] E_K E_gem. E_K E_gem.
Agilent HLMP-ED31-PS000 2 30 rot 1,61 161 95 16 13,2
Agilent HLMP-CE23 2 23 grün 1,5 150 97 15 15,9
Agilent HLMP-CB30 2 15 blau 1,58 158 22,3 15,8 3,1
Agilent HLMP-EL31-QT000 2 30 gelb 2,1 210 133 21 17,6
Marl 1 60 weiß 1,0 100 65(75) 10 7,6(8,7)
Nichia NSPW500bS R 1 20 weiß 5,6_20 560 319 56 44,9
Nichia NSSW440 2 120$\times$60 weiß 0,66_30 41 4,3
OSRAM LW E673-S2 1 120 weiß 0,2-0,32_30 11 1,4

Auch wenn das hier verwendete Beleuchtungsstärkemeßgerät (Minolta) systembedingt stark mittelt, so fällt hier schon auf, daß anscheinend ein Diskrepanz zwischen Herstellerangabe und praktischem Wert vorliegt. Mit dem mit 1,1% geringfügig unter den Nennbedingungen liegendem Strom sind Abweichungen von 80% nicht erklärbar. Das Meßgerät ist kalibriert. Eventuell streuen die Dioden generell stark, hier sind Abweichungen von bis zu 20% feststellbar. Agilent liefert aber auch eng ($\pm15$%) tolerierte Gebinde, bloß wohl erst zu einem höheren Preis bzw. in größeren Stückzahlen.

Bei LEDs wird die Angabe $2\Phi_{1/2}$ für den Sichtwinkel verwendet. $\Phi_{1/2}$ ist der Winkel zwischen der Achse und dem Bereich, wo die Lichtstärke nur noch 50% der Lichtstärke in der Achse erreicht. Bei der Nennlichtstärke ist in der Fußnote ein von 20mA abweichender Nennstrom, in mA, aufgeführt. Nach Datenblätten von OSRAM zur LW E673 und Agilent zur HLMP-CW15 kann bei einer Erhöhung des Stromes auf 2$\times$Nennstrom nur von einer ca. 1,5-1,7-fachen Erhöhung der Lichtstärke ausgegangen werden.

Anfänglich wurden weiße LEDs durch eine additive Farbmischung von roten, grünen und blauen LEDs, meist in einem Gehäuse zusammengefaßt, erzeugt. Inzwisch werden weiße LEDs dadurch erzeugt, daß die Chips von blauen LEDs (Wellenlänge je nach Hersteller 445-470nm) mit einer Phosphorschicht überzogen werden. Diese Phosphorschicht wird durch das blaue Licht angeregt und strahlt relativ breitbandig ab; das Maximum des Spektrums der Phosphorschicht liegt je nach Hersteller bei 550-560nm bei 40-70% des blauen Peaks. Bei der NSPW500 kann eine 50%-Bandbreite von 165nm abgeschätzt werden. Wenn man jetzt berücksichtigt, daß das menschliche Auge hell-/ dunkeladaptiert das Empfindlichkeitsmaximum bei 555/507nm aufweist, bei 450nm nach der CIE-Kurve nur noch 3,8/45,5% hat und bei den hier interessanten Leuchtdichten wohl nicht dunkeladaptiert (vgl. S. [*]), so ist einsichtig, daß weiße LEDs meist heller sind als die blauen Basismodelle vergleichbaren Aufbaus. So schlecht kann die Transmission und der Floureszenzverlust im Phosphor nicht sein, als daß da der ,,miese`` Wirkungsgrad des menschlichen Auges im entsprechenden Spektralbereich unterboten werden kann.3.67 Insofern ist es nicht sinnvoll, sich eine weiße Lampe aus LEDs in den drei Grundfarben rot, grün und blau zusammenzubasteln. Wenn jetzt noch der Wirkungsgrad der Phosphorschicht und der blauen Chips ein bißchen erhöht wird, so dürften LEDs Halogenlampen in absehbarer Zeit bei den lm/W übertrumpfen.3.68 Nach den Datenblättern diverser Hersteller sind bei weißen LEDs 1999/2000 etwa 3-3,6lm/W erreicht. Zwar haben Halogenlampen netto eine bedeutend höhere Ausbeute, aber Reflexions- und Transmissionsverluste der notwendigen Optik sind noch abzuziehen, bei LEDs z.Zt. nur Transmissionsverluste (es gibt noch keine, die von Haus aus die Ausleuchtung der TA erfüllen). Nach [He94] kommen in Leuchtstofflampen die in der Tabelle 3.22 aufgeführten Kristallphosphore zur Anwendung. Die Anregungsfrequenz beträgt dabei 254nm (UV). Eine umfassender Liste von Phosphoren findet man auf den W3-Seiten von OSRAM/Sylvania oder in [Uy38].


Tabelle 3.22: Leuchtstoffe
Leuchtstoff Aktivator Emissionsfarbe
Zinksilikat Mangan grün
Calciumsilikat Blei, Mangan gelb-orange
Halophosphate Sb, Mangan blau-gelb
Aluminate seltene Erden blau, grün, rot

Für einen guten Wirkungsgrad ist eine hohe Reinheit und der passende Aktivator wichtig. Insofern ist es nicht abwegig, wenn z.B. die Chemiefirma Nichia die LED-Sparte für sich entdeckt. Kleine Randbemerkung: In der ,,Sendung mit der Maus`` vom 20.10.2002 wurde die Herstellung von phosphororisierenden Farben (Zinksulfid, Kupfer als Aktivator) gut erklärt.3.69

Als Randdaten für das häufig in Fahrradscheinwerfern verwendete Polycarbonat (PC) mögen laut [DoHa] folgende Werte gelten: Brechungsindex 1,56-1,65 (abhängig von Temperatur und Molekulargewicht), Die Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich liegt bei 85-90% (ca. 80% für 460nm, das blau der blauen LEDs). Werden PC oder Polymetametylenacrylat (PMMA) (Handelsname z.B. Plexiglas3.70 transparent rot eingefärbt, so ist mit einem Transmissionswirkungsgrad (für weißes Licht) von ca. 20% zu rechnen; von den 3,3lm/W der B2 bleiben also nur noch 0,73lm/W über, dieser Wert ist von roten LEDs inzwischen locker mehrfach überschreitbar!

LEDs, die in HS3/HS4-LED-Scheinwerfern eingesetzt werden sollen, müßten ein $2\Phi_{1/2}$ von ca. 1...2$^{\circ}$ im horizontalen Schnitt haben.3.71 Der vertikale Schnitt muß asymmetrisch und enger ausgestaltet sein.

Raumwinkelintegrierende Messungen bei OSRAM haben für aktuelle3.72 (Sommer 2k) Nichia-LEDs NSPW500 inzwischen eine Lichtausbeute von 16lm/W und 55lm/W für die grüne NSPG500S und für rotorange (590nm) von Agilent 21lm/W ergeben. Damit wären inzwischen selbst weiße LEDs besser als HS3-Lampen, von grünen und roten ganz zu schweigen. Wenn jetzt die eventuell notwendige Vorschaltelektronik (Stromkonstanter) noch leistungsarm und der Preis entsprechend gestaltet wird, dann können HS3 und HS4-Lampen einpacken. Aber davor ist noch die geforderte Helligkeitsverteilung zu erfüllen.

In Bild 3.35 sind die Meßdaten, mit dem 9e aufgenommen, von einigen LEDs wiedergegeben. Der Sensor ist mit dem Abschattungstubus versehen und 0,6m von den Lichtquellen aufgegestellt. Zwischen Lichtstärke $I$ und Beleuchtungsstärke $E$ kann dann mit $I[\mbox{cd}]=E[\mbox{lx}]r^2=0,36 E[\mbox{lx}]$ umgerechnet werden.

Bild 3.35: Beleuchtungsstärke von LEDs in 0,6m Entfernung
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm]{Meszwerte/LEDs/E_von_phi}
\end{figure}

Der Öffnungswinkel der Sharp GL0ZV042BOS ist schon vielversprechend. Die NSPW500bS 10mm und NSPG500 10mm sind mit dem UP-Harz 258 von R&G in einen Abguß der Sharp-LED eingegossen. Die Brennpunktlage ist ziemlich genau die der Sharp. Bedingt durch die Schrumpfung des Harzes (7%) hat sich ein Teil vom Negativ aus Silikon abgelöst und eine schlierige bzw. stufige Oberfläche erzeugt. Neue Abgüsse3.73 (B) haben bedeutend bessere Werte ergeben, allerdings ist der Fokus so genau, daß selbst die Bondingdrähte in der der Ausleuchtung deutlich wahrnehmbar sind.3.74 Die NSPW500bS 25,4mm ist eine NSPW500bS direkt hinter einem schlanken Konus 3.75 aus PMMA bei dem Durchmesser von 25,4mm.


Tabelle 3.23: Lichtstärke im Maximum-Punkt (Abstand 0,6m)
LED E $I$ P 2_1/2 E/P
  [lx] [cd] [mW] [$^{\circ}$] [lx/mW]
NSPW500 26,7 9,61 62,3 15 0,43
NSPW500 10mm A 69,7 25,1 62,3 7 1,12
NSPW500 10mm B 127,1 45,7 62,9 6 2,02
NSPW500 25,4mm 52,9 19,6 68,7 8,5 0,77
NSSW440 Glupsch 82,3 30,5 60,8 6,7 1,35
NSPG500 44,6 16,1 73,1 17 0,61
NSPG500 10mm A 108,6 39,1 76,6 7 1,42
NSPG500 10mm B 130,4 49,9 66,7 nb 1,95
GL0ZV04B0S 56,9 20,5 39,8 4,5 1,43
Luxeon Star/O A 490 176,4 1323 15 0,37
Luxeon Star/O B 515 185,4 1067 15 0,48

Die Lichtstärken der unmodifzierten LEDs stimmen ziemlich genau mit den Angaben der Hersteller überein. Allerdings streuen Ausleuchtung und Lichtstärke sowie Lichtfarbe relativ stark, und das, obwohl alle aus je einer Lieferung und einem Batch stammen. Die Serienstreuung ist nicht zu vernachlässigen. Die Sortierung der NSPW500BS wird bei Rank S mit minimal 6,8, typisch 8 und maximal 9,5cd, also $\pm15\,$% angegeben.

Die Luxeon Star/O (LXHL-NW98) von Lumiled Inc. ist ein Modul (Grundfläche 25$\times$25mm, 16mm hoch), das aus einer Hochleistungs-LED auf einem Aluminiumblech mit einer zusätzlichen Bündeloptik besteht. Die Solldaten (laut Datenblätter) betragen typisch $\Phi$=18lm (abzüglich 10% für die Optik) bzw. Minimum 13,9lm. Die Farbtemperatur ist mit 4500K angegeben. Der Sichtwinkel $2\varphi _{1/2}$ beträgt 10$^{\circ} \:$, die Strahlstärke in der Achse 180cd. Der Nennstrom beträgt 0,35A, die typische Vorwärtsspannung 3,42V. Daraus ließen sich inkl. Optik ca. 13,5lm/W errechnen und lägen damit im Bereich von typischen Halogenlampen im Fahrrad-Bereich (inkl. Optik). Messungen an zwei direkt nebeneinander liegenden3.76 Exemplaren (Herbst 2001) ergeben in der UK1 12,75 bzw. 16,4lm/W. Labormuster von Luxeon sollen inzwischen bedeutend besser sein. Genauere und aktuellere Daten sind bei www.luxeon.com zu finden. Analog zu den Messungen auf Seite [*] ergeben sich maximale Lichtausbeuten bei ca. 20-50mA, die 47-74% über denen im Nennpunkt liegen (vgl. Bild 3.40). Die Messungen sind in der UK1 gegenüber dem Sensor, ganz am Rand platziert, vorgenommen worden. Auch die Luxon Star'Os sind real noch viel zu blau (Peak bei 460nm). Der Phosphor hat sein breitbandiges Maximum bei etwa 570nm mit ca. 83% des Peaks in Blau. Abweichend von bisherigen weißen LEDs taucht ein extrem heller Peak noch bei 615nm auf, der ca. 11% heller ist als der eigentlich anregende Blauanteil. Diese Spektralkurven differieren jedoch je nach Datenblatt, anscheinend ist eine relativ große Streuung bzw. Entwicklung bei den LEDs noch zu verzeichnen.

In Bild 3.36 ist das Zonenlichtstromdiagramm einiger LEDs wiedergegeben. Der Winkel $\varphi $ ist einfach angegeben, und nicht, wie sonst, als $2\varphi _{1/2}$.

Bild 3.36: Zonenlichtstromdiagramm einiger LEDs
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11cm]{Meszwerte/LEDs/Lumiled/LED_Roussau_neu}
\end{figure}

Die Sharp GL0ZJ042BOS strahlt 80% ihres Lichtstromes in einem Winkel von ca. 2$\times$6$^{\circ} \:$aus. Die Nichia NSPW500 braucht dafür 2$\times$50$^{\circ} \:$, im Sharp-Gehäuse eingegossen sind es nur noch ca. 2$\times$17$^{\circ} \:$.

Die Zulassungsvorschriften (siehe S. [*]) sehen im horizontalen Schnitt ein $2\varphi _{1/2}$ von mehr als 8$^{\circ} \:$vor. Im vertikalen Schnitt werden asymmetrisch mindestens 3$^{\circ} \:$(nach unten) und deutlich weniger als als 3$^{\circ} \:$(Anforderungen an Zone 1) nach oben vorgeschrieben. Hier kommt man mit den LEDs alleine noch nicht ganz hin (vgl. Bild 3.35). Zieht man die Begrenzung für das Abblendlicht bei Kraftfahrzeugen in Zone 3 (vergleichbar der Zone 1 bei Fahrrädern) auf 4,4lx in 10m (ECE-Regelung 20, s. S. [*]) heran, so erhöht sich der Spielraum. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei Kraftfahrzeugen sowohl die Scheinwerfer besser gegen unbeabsichtigtes Verstellen gesichert sind als bei Fahrrädern als auch durch den längeren Radstand und bessere Federung eine geringere Wippneigung vorliegt. Die Blendneigung sollte also geringer sein; in der Praxis ist dies aber nicht immer der Fall. Ein unvorsichtiges Aufweichen der Regelung bzgl. Zone 1 wäre aus Sicherheitsgründen sicherlich nicht sinnvoll, eine leichte Erhöhung des bisherigen Grenzwertes aber vertretbar.

Je nach Betriebsstrom kann sich bei LEDs eine andere Lichtausbeute einstellen. Es bringt nicht unbedingt mehr, die Leistung pro LED zu erhöhen, unter Umständen haben vielen LEDs bei niedriger Stromaufnahme einen höheren gesamten Lichtstrom zur Folge. Dies zieht aber viel Fläche und noch mehr Kosten nach sich. Einen groben Überblick mag das Bild 3.37 geben. Die weißen LEDs von Nichia erzeugen schon merkbar Licht, wenn man an 6V den Vorwiderstand des menschl. Körpers von ca. 8M verwendet, also nur ca 1µA fließen. Vergleiche dazu auch die Bemerkungen zum PAL-Light auf Seite [*] ff., welches bei den 33µA in der niedrigsten Stufe nachts schon zur Orientierung reicht. Mit dem 9e vermessen ergeben sich folgende Meßwerte (Bild 3.37. Der Sensor ist dabei 0,6m von den LEDs aufgestellt. Es werden zwei unterschiedliche NSPW500bS aus einem Batch vermessen. Die Sharp ist die GL0ZV042B0S, die rote 20cd von Conrad. Die LEDs sind wahllos aus der Kiste gegriffen.

Bild 3.37: ,,Wirkungsgrad`` in Abhängigkeit des Stromes
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=9cm]{Meszwerte/LEDs/eta_von_I}
\par
\end{figure}

Folgerung: Da die weißen LEDs noch einen starken Blauanteil haben kann man noch etwas grün und rot hinzumischen. Um einen effektiven LED-Scheinwerfer zu bauen braucht man einige Sharps bei 30mA, einige NSPG bei 1-2mA und viele NSPW bei 1mA.3.77Dies wird leider teuer und groß. Wo man den Mittelweg bildet ist die eigene Entscheidung.

Ein exemplarischer Verlauf des Stromes über der Spannung von drei Nichias ist in Bild 3.38 aufgeführt.

Bild 3.38: Strom über Spannung bei NSPW500 und NSPG500
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=8cm]{Meszwerte/LEDs/IueberU}
\par
\end{figure}

Zusätzlich ist der Wirkungsgrad noch von der Umgebungstemperatur abhängig. Dies äußert sich ein bißchen bei den Wirkungsgradmessungen bei hohen Strömen, da kann man schlecht drei driftende Meßwerte (Strom, Spannung und Beleuchtungsstärke) gleichzeitig ablesen, es kommt zu leicht sprunghaften Graphen. Aus den Datenblättern zur NSPW kann man das Diagramm 3.39 entwickeln.

Bild 3.39: Einfluß der Temperatur auf Leistungsdaten der NSPW
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=8cm]{Meszwerte/LEDs/NSPW_fvontheta}
\end{figure}

Abkühlen bringen nur einen relativ geringen Anstieg des Wirkungsgrades (ca. 3%) aber hohe Temperaturen reduzieren den Wirkungsgrad deutlich um bis zu 12%.

Ein anderer interessanter Ansatz sind die von OSRAM in Kooperation mit Siemens hergestellten Power TOPLEDs vom Typ LW 673 . Diese LEDs sind von vorneherein für Beleuchtungszwecke ausgelegt, wobei die LEDs nach $I$ in 6 Auswahltypen von 125...200mcd bis 400...630mcd selektiert werden. Sie werden im SMD-Gehäuse (P-LCC-2) geliefert und mit 30mA betrieben. Die entstehende Wärme soll über großzügig dimensionierte Kupferflächen auf der Platine abgeführt werden. Die Strahlcharakteristik ist die eines Lambertstrahlers, d.h. $I(\varphi )$ ist im Polarkoordinatendiagramm nahezu ein Kreis. Der Sichtwinkel $2\Phi_{1/2}$ beträgt 120$^{\circ}$. Hier wird eine bündelnde Optik notwendig sein. Das wird interessant und schwierig, da im Prinzip jede Einzel-LED ein Linse braucht oder der Reflektor bzw. eine einzige Linse für das LED-Array riesig wird, das gleiche Problem wie bei einer Leuchtstoffröhre (s. S. [*]).

Nach einem Versuch mit den ,,Gluppschaugen`` von Conrad (Best.-Nr. 146455) ergeben sich die in der Tabelle 3.24 aufgeführten Meßwerte.


Tabelle 3.24: Beleuchtungsstärken [lx] in 10m Abstand vom LED-Prototype
Scheinwerfer Lampe $I$ [mA] Zone1 HV L1/R1 2 3 L4/R4 L5/R5
Sollwerte HS3   $\le$2 $\ge$10 $\ge$HV/2 $\ge$HV/2 $\ge$1,5 $\ge$1 -
TA23 HS4   $\le$2 $\ge$20 $\ge$HV/2 $\ge$HV/2 $\ge$2,5 $\ge$2 $\ge$2
Proto1 3LW+3NS 19,78 0,57 1,14 0,29/0,36 1 0,43 0,16/0,16 0,03/0,07
  3LW 19,78   0,16          

LW sind LW E673-S2, NS die NSSW440. Bei einer Messung sind die drei NSSW abgedeckt. Mit einer etwas besseren Optik als der hier verwendeten ist sicherlich mit 30 LEDs vorbehaltlich des Grenzwertes in Zone 1 ein zulassungsfähiger Scheinwerfer konstruierbar. Damit wäre auch gerade so eben der Punkt erreicht, wo sowohl die Lichtwerte und die Verbrauchswerte eingehalten werden.

Inzwischen (2003) sind die oben beschriebenen Versuche aus 1999/2000 veraltet. Luxeon/Lumileds hat inzwischen leistungsstarke LEDs auf dem Markt.

Bild 3.40: Lichtausbeute einiger Luxeon LEDs in Abhängigkeit des Stromes (Mai 2003)
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm]{Meszwerte/LEDs/Lumiled/LHXLe}
\end{figure}

Die Lichtausbeuten streuen stark. Siehe hierzu auch Bild 3.41, welches die Streubreite der lm/W-Messung fünf verschiedener DW03 zeigt.

Bild 3.41: Streuung der Lichtausbeute der DW03 (Messdaten Mai-Sept. 2003)
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm]{Meszwerte/LEDs/Lumiled/lm_pro_W_DW03}
\end{figure}

Die Meßergebnisser einiger 3W-Dioden sind in Bild 3.42 aufgeführt. Die Dioden der einzelnen Meßreihen stammen i.A. direkt nebeneinander aus einem Gurt.

Bild 3.42: Lichtausbeute und -strom einiger LXHL-PW09 und LXHL-DW09, einer K2 und dreier Cree
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm] {Meszwerte/LEDs/Lumiled...
...cs[width=11.5cm,angle=270]{Meszwerte/LEDs/Lumiled/PW09DW09RankST}\end{figure}

Bild 3.43: Lichtausbeute und -strom einiger LXHL-PW09 und LXHL-DW09, einer K2 und dreier Cree und einiger Philips-Glühlampen
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm] {Meszwerte/LEDs/Cree_SSC_Luxeon_HPRs}
\end{figure}

Warum die Sideemitter (DW09) trotz identischen Chips sowohl hier wie nach den diversen Luxeon-Datenblättern einen geringeren Lichtstrom aufweisen als die Lambertstrahler ist noch nicht ganz geklärt. Ein Vermutung legt nahe, daß ein Teil des Lichtstromes nach hinten auf die Fassung fällt und entweder nicht von der Meßtechnik erfaßt und/oder von dem schwarzen Kunststoff adsorbiert wird.

Die Dioden in Bild 3.43 sind direkt nebeneinander aus je einem Gurt.

Bild 3.44: Lichtausbeute diverser Cree LED-Sortierungen
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm] {Meszwerte/LEDs/Cree/Phi_XRE_IQ_Q5_Q4_P4}
\end{figure}

Bei der ,,deplatzierten `` Q5 ist sowohl der Kupferring wie der Chip gegenüber dem Keramiksubstrat verschoben. Visuell ist der Chip 0,45 mm außerhalb der Mitte des Ringes. Dies ist muß ein extermer Ausreißer sein. In der Lichtausbeute macht sich daß nicht bemerkbar. Die Lichtausbeute der einen Q4 wird eher durch ein zu hohes Spannungsniveau gedrückt (vgl. Bild 3.46).

Wer immer noch meint, daß LEDs an Konstantspannung zu betreiben seien, möge sich bitte das Bild 3.45 anschauen. Selbst innerhalb LEDs, die nebeneinander im Gurt geliefert werden, bei identischen Umgebungsbedingungen betrieben und vermessen werden, streuen locker um $\pm$100mV. Oder +100mV in der Flußspannung der LED, ich rede jetzt noch nicht Spannungskonstanz der Spannungsquelle, macht sich schnell in einer Verdopplung des Stromes und damit mehr als Verdopplung der Leistungsaufnahme bemerkbar. Zumal hier auch noch Temperatureffekte mitwirken.

Bild 3.45: Vorwärtsspannung einiger LXHL-PW09 und LXHL-DW09, einer K2 und von 12 XR7090-WT-U1
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm] {Meszwerte/LEDs/Lumiled/Vergleich_Vorwaertsspannung}
\end{figure}

Und da Statistik für große Zahlen gilt...noch mehr Meßarbeit 3.46

Bild 3.46: Vorwärtsspannung einiger XR7090-WT-U1
\begin{figure}\centering
\includegraphics[width=11.5cm] {Meszwerte/LEDs/Cree/XRE_IQ_Q4_Q5_P4_UvonI}
\end{figure}

Die Crees sind einmal drei und einmal neun nebeneinander in einem Gurt. Die Luxeons sind ebenfalls meist in fünf bis zehn nebeneinander aus einem Gurt. Was in Bild 3.45 noch nicht auftaucht: Der $V_{\mbox{\footnotesize
f}}$-Shift (s.S. [*]).

Es ist derzeit eher ein Lotteriespiel, welche Lichtausbeute man erwischt. Allerdings relativiert sich dies, da im meist verwendeten Bereich über 300mA die Streubreite nicht mehr so groß ist. Teilt man den Strom von normalen Fahrraddynamos auf zwei LEDs auf, so liefert der Betrieb bei ca. 300mA mit 27-35lm/W fast das 1,5-2-fache von Fahrrad-Halogenlampen bei deutlich größerer Lebensdauer. Da die Betriebsspannung ungefähr der von Fahrradhalogenlampen entspricht ist auch die aufgenommene Leistung vergleichbar, der Lichtstrom liegt aber deutlich dadrüber. Zur optischen Verwertbarkeit siehe dann Seite [*] ff.

Die teureren Versionen/Sortierungen Rank T lohnen sich für Höhlenforscher, wo es auf Lichterzeugung im absoluten Notfall ankommmt, im Straßeneinsatz ist es herausgeschmissenes Geld.

Auch die Luxeons weisen ihr Optimum nicht beim Nennstrom auf. Bei Strömen weit unter dem Nennstrom weisen sie die höchste Lichtausbeute auf. Dann sind erheblich bessere Lichtausbeuten als bei Halogenlampen im Überspannungsbetrieb zu verzeichnen. Mal sehen, was die Zukunft bringt.3.78

Olaf Schultz, Hamburg-Harburg
2010-10-02