Ratgeber
Flächen-LEDs, LED-Zeilen und LED-Reihen besitzen gegenüber einzelnen Leuchtdioden einen oft entscheidenden Vorteil: Sie lassen schnell und einfach einbauen. Solche Komponenten sind allerdings nicht als Leuchten für Räume gedacht, ihre Einsatzzwecke umfassen vielmehr die Beleuchtung kleiner Regionen, Effektlichter und vor allem die Visualisierung von Signalen. In diesem Ratgeber informieren wir Sie über die wichtigsten Typen und Bauformen von LED-Modulen, über ihre Leistungen und Anwendungsbereiche.
Eine Flächen-LED ist ein elektronisches Bauelement, das eine oder mehrere Leuchtdioden enthält, die sich in der Regel unabhängig voneinander ansteuern lassen. Die beiden Anschlüsse der einzelnen Dioden sind jeweils nach außen geführt, entweder als Pins oder als Kontaktflächen.
LED-Module gibt es in kubischer Gehäuseform für die Durchsteckmontage auf Platinen, als flache Einzelelemente zum werkzeuglosen Zusammenstecken und als kombinierbare Paneele zur SMD-Montage. Neben einfarbigen Ausführungen sind auch mehrfarbige RGB-Typen verfügbar.
Einer der wichtigsten Vorteile dieser Art von Beleuchtungs- und Signallösung ist die Vielseitigkeit und Flexibilität für eine Vielzahl von Anwendungen. LED-Module sind hocheffiziente Systeme, langlebig und strapazierfähig.
Wie viele LEDs verfügen auch LED-Leuchtmittel über eine durchschnittliche Lebensdauer von 10.000 bis 50.000 Stunden. Außerdem sind LED-Flächenlichter trotz ihrer beachtlichen Leistung äußerst energieeffizient und liefern teilweise hohe Lumen-pro-Watt-Werte.
LED-Module lassen sich grob in fünf Kategorien einteilen: LED-Bausteine, Flächen-LEDs, LED-Reihen und -zeilen, Pixel-LEDs und Puzzle-Flächen-LEDs.
LED-Bausteine
Sie dienen in erster Line als Signalanzeigen, zum Beispiel zur Visualisierung von Signalpegeln. Es gibt sie sowohl mit einzelnen als auch mit mehreren, übereinander gestapelten Leuchtdioden in den Farben Rot, Gelb, Grün, Blau und Weiß. Die Bausteine sind aus kubisch geformtem Kunststoff, die Anschlusspins sind für die Durchsteckmontage auf Platinen ausgeführt, das Rastermaß beträgt 2,54 oder 5,08 Millimeter. Da die LED-Anzeigen im rechten Winkel zur Bedrahtung ausgerichtet sind, eignen sie sich bevorzugt zur Montage auf einem Rand der Platine und damit zur leichten Integration in ein passendes Gehäuse.
Flächen-LEDs
Auch bei dieser Bauform sind mehrere LEDs im Einsatz, im Allgemeinen vier bis acht. Das Kunststoffgehäuse ist ebenfalls kubisch. Während bei LED-Bausteinen meist klassische Leuchtdioden mit Linse und damit relativ engem Abstrahlwinkel zu finden sind, besitzen diese Leuchtmittel überwiegend kleine farbige Fenster. Das LED-Licht wird damit homogen mit gleichmäßigem Lichtstrom abgestrahlt und lässt sich auch bei seitlichem Blickwinkel gut erkennen. Das Rastermaß der Pins liegt durchweg bei 2,54 Millimeter.
LED-Reihen
Mit LED-Reihen beziehungsweise LED-Zeilen lassen sich Signalanzeigen in Form von Leuchtbalken realisieren. Die einzelnen Leuchtdioden sind individuell ansteuerbar. Ein typisches Beispiel ist der sogenannte Bargraph mit 10 LEDs und balkenförmiger Lichtaustrittsöffnung. Er dient zur Anzeige verschiedener elektrischer und mechanischer Größen wie Temperaturskalen, Tendenz- und Niveauanzeigen, analoge Pegelanzeigen oder Positionsmelder. Die Bauelemente lassen sich lückenlos anreihen.
Pixel-LEDs
Diese Bauform basiert auf RGB-LEDs zur Darstellung beliebiger Farben. Entsprechend vielseitig sind die Einsatzzwecke, die von großflächigen Displays und Videowänden bis zu Lichtstreifen für die Hintergrundbeleuchtung von TV-Geräten reichen. Es handelt sich dabei durchweg um SMD-LEDs mit großer Helligkeit und kleiner elektrischer Leistung, kombiniert mit einer Elektronik zur Ansteuerung. Die filigranen Bauteile sind üblicherweise auf einer Platte als Träger zu montieren, es gibt sie aber auch gebrauchsfertig als flexible Paneele oder als Bänder. Durch die integrierte Elektronik ist jede Diode einzeln über einen Dateneingang ansteuerbar, sodass sich beliebige Farben, Grafiken und Bilder darstellen lassen.
Puzzle-Flächen-LEDs
Unter der Bezeichnung LUMITRONIX® sind LED-Leuchten in der Form einzelner Puzzle-Elemente verfügbar. Durch ein spezielles Verbindungssystem lassen sich einzelne Puzzle-Teile zusammenstecken, und zwar ohne Löten, Klemmen oder Schrauben. Alle Teile sind leicht wieder voneinander zu lösen und in neuen Strukturen zu verbinden. Fünf Varianten für unterschiedlichste Anwendungen sind verfügbar. Die dimmbaren LED-Lichtquellen auf schwarzen Grundplatten verfügen über einen hohen Lichtstrom und leuchten in den Farben Rot, Grün, Blau und Warmweiß. Mit einer zentralen 5-Volt-Stromversorgung sind bis zu 150 Module zu betreiben. Sind noch mehr Module nötig, bietet das ConectMatrix-System mit weißer Grundplatte Anschlussmöglichkeiten von bis zu 270 Modulen. Die Betriebsspannung des speziellen Einspeisemoduls beträgt 24 Volt bei einer maximalen Belastung von 10 Ampere.
Was ist beim Betrieb von LED-Flächenlichtern zu beachten?
Der wichtigste Aspekt – der für alle Typen und Bauformen gilt – ist die Stromversorgung. Da es sich um LED-Technik handelt, ist der maximale zulässige Betriebsstrom unbedingt zu beachten. Der Durchlassstrom der Leuchten liegt bei den meisten LEDs ohne elektronische Konverter bei 20 oder 30 Milliampere bei einer Gleichspannung von 2,0 bis etwa 2,2 Volt, abhängig von der LED-Farbe. Wichtig ist außerdem eine Konstantstromquelle. Sie liefert gleichbleibenden Strom an eine Last, auch wenn sich deren Widerstand ändert und variiert.
Wie lässt sich die Optik von Flächen-LEDs wie die der Puzzle-Elemente verbessern?
Einzelne LEDs emittieren ein eher punktförmiges Licht, dass sich aber durchaus zu einer homogenen Fläche verändern lässt. Dazu ist eine Diffusorplatte notwendig, die im gleichen Abstand wie die Leuchtdioden untereinander vor den LED-Flächenleuchten montiert wird. Für den optischen Eindruck entscheidend ist einerseits die Leistung der Leuchten und andererseits das Material des Diffusors. Gegossenes oder extrudiertes Acrylglas gehört zu den besten aber auch teuersten Grundmaterialien von Diffusoren, preisgünstig ist dagegen Polystrol. Bei der Auswahl kommt es aber auch auf die Dicke des Materials an und darauf, ob es sich bei der Installation um einen Außen- oder Innenbereich handelt. Acrylglas ist beispielsweise UV-stabil.