Hobby-Elektronik: Power LEDs
Während es bis vor einigen Jahren nur LEDs kleiner Leistung (Standard-Strombelastung: 20 mA) gab, die meist lediglich als Signallämpchen eingesetzt wurden, sind heute die Power-LEDs so hell, dass sie für vielfache Beleuchtungszwecke, auch als Ersatz für normale Glühbirnen, eingesetzt werden können. Selbstverständlich sind beiPower-LEDs höhere Ströme und daher eine gehörige Kühlung der in den kleinen Kristallen entstehenden Leistung erforderlich. Üblich sind Leuchtelemente mit 350 mA und bis über 1,5 A Stromaufnahme (z.B. Power-LEDs der Firmen Luxeon, Edison, Cree, Seoul Semiconductor preisgünstig bei www.pur-led.de).

Die Tabellen zeigen die Durchlaß-Spannung normaler LEDs verschiedener Farbe und Power-LEDs und die sehr gute Lichtausbeute von Power-LEDs.

Die LED-Kristalle sind meistens zwecks guter Kühlmöglichkeit auf Keramik- oder Metallträger, auch zu mehreren, aufgebracht (siehe Bild oben: star-Kühler).
Für den Betrieb der Power-LEDs werden meist besondere Schaltungen verwendet, die eine möglichst gleichmäßige Lichtstärke, die von der Stromstärke und einer gleichbleibenden Temperatur der Leuchtdiode abhängt, gewährleisten und selbst nur eine kleine Verlustleistung haben. Power-LEDs sind wie normale LEDs ausschließlich mit konstantem Strom bei gleichbleibender guter Kühlung zu betreiben, nur so ist gewährleistet, dass die LED ihre vorgesehene Leistung und Lebensdauer erreicht.
Für Bastler seien hier drei lineare LED-Treiber-Schaltungen gezeigt, die keine Spezial-ICs erfordern, aber mit gewissen Einschränkugen ihren Zweck erfüllen. Die gezeigten Schaltungen habe ich mit freundlicher Erlaubnis der website LED-Treiber.de von Eberhard Haug entnommen, dessen nützliche und hilfreiche Kommentare und Erfahrungen zu den Schaltungen und vielen anderen ich unbedingt zu lesen empfehle, bevor Sie mit dem Selbstbau beginnen.

Bild 1 zeigt das bekannte IC LM317 in der üblichen einstellbaren Spannungsreglerschaltung (siehe oben: website Festspannungsregler).
Der Spannungsregler liefert eine konstante Spannung und die Vorwiderstände R3 bis R5 begrenzen den bei konstanter Spannung (von ca. 4 Volt) auch konstanten Strom. Der Nachteil liegt auf der Hand: der zusätzliche Leistungsverbrauch in den Vorwiderständen und im Spannungsregler, der bei 3 Power-LEDs hinsichtlich des Stromes an seine Grenze kommt.
Bild 2 zeigt den LM317 in einer verlustleistungsmäßig etwas günstigeren Stromreglerschaltung, die eine Variante der oben gezeigten Schaltung (siehe website Festspannungsregler) ist. Der Widerstand R1 bestimmt den Wert des Stromes.

Bild 3 zeigt eine Schaltung, in der der bekannte NF- Endverstärker TDA2050 (siehe unten: website NF-Verstärker) als spannungsgesteuerte Stromquelle "mißbraucht" wird. Das Glied C2, R3 unterbindet Schwingungen, R4 bestimmt die Größe des geregelten Stromes, C1, D1 sind zur Schwingungsunterdrückung nach Haug erforderlich, wenn Power-LEDs mit Stromstärken von 700 mA bis 1 A verwendet werden, sie entfallen bei 350 mA. Bei längeren Leitungen ist es ratsam, einen "dicken" Elko nebst 100 nF-Keramik über die Versorgungsspannung zu legen. Bei Einhaltung der angegebenen Dimensionierung (Udim, R1, R2) können die LEDs zwischen "AUS" und vollem mit R4 eingestellten Strom gedimt werden.

Für Experimente empfiehlt sich auch der kleinere Bruder TDA2030 (3,5A Spitzenstrom) des TDA2050 (5 A Spitzenstrom).
Selbstverständlich ist beim Spannungsregler LM317 und bei den Audioverstärkern für ausreichende Kühlung zu sorgen.

(16.8.12)