Ein Baustein für den effizienten LED-Einsatz im Automobil LEDs für attraktive Innenbeleuchtungen

Der vorliegende Beitrag erläutert an mehreren Anwendungsbeispielen erprobte Schaltungen für den Einsatz von LEDs zur Innenbeleuchtung von Automobilen. Wird an das Design von LED-Beleuchtungen richtig herangegangen, eröffnen sich neue Möglichkeiten der Lichtgestaltung, für die Verbesserung des Komforts und die individuelle Anpassung an Kundenwünsche.

Ein Baustein für den effizienten LED-Einsatz im Automobil

Der vorliegende Beitrag erläutert an mehreren Anwendungsbeispielen erprobte Schaltungen für den Einsatz von LEDs zur Innenbeleuchtung von Automobilen. Wird an das Design von LED-Beleuchtungen richtig herangegangen, eröffnen sich neue Möglichkeiten der Lichtgestaltung, für die Verbesserung des Komforts und die individuelle Anpassung an Kundenwünsche.

INHALT:
Effiziente LED-Treiber
Sieben Anwendungsbeispiele
Designbeispiel 1: Die Grundschaltung
Designbeispiel 2: Energieeffiziente Schaltung
Designbeispiel 3: Überhitzungsschutz
Designbeispiel 4: Dimmen einer einzelnen LED
Designbeispiel 5: Dimmen mehrerer LED
Designbeispiel 6: Farbmischung
Designbeispiel 7: Aufwärtsregelung
Autor

Glühlampen werden im Automobil seit den 1940er Jahren für die Innenbeleuchtung eingesetzt: als Innenraumbeleuchtung während des Ein- und Aussteigens, als Leselampen für Fahrer und Mitfahrer sowie zur Hervorhebung bestimmter Gestaltungselemente im Innenraum. Seit einiger Zeit werden auch Dimmerfunktionen genutzt, etwa um bei der Innenbeleuchtung besondere Akzente zu setzen. Dies wird in neuen Automobilen durch Modulation mit pulsbreitenmodulierten Signalen (PWM) erreicht, die von einem Mikrocontroller erzeugt werden. Dabei wird die PWM-Frequenz relativ niedrig gewählt, um unerwünschte elektrische Beeinflussungen innerhalb des Automobils auszuschließen.

Immer öfter setzen die Automobil- Hersteller für die Innenbeleuchtung LEDs ein. Es empfiehlt sich jedoch nicht, eine Glühlampe einfach durch eine Hochleistungs-LED mit Vorwiderstand oder Linearregler zu ersetzen. Eine LED verhält sich anders als eine Glühlampe, und es müssen die Verlustleistung und die anfallende Wärme hinreichend berücksichtigt werden. Die Glühwendel in einer Glühlampe ist ein nicht-schwarzer Strahler, das Maximum der von ihr erzeugten elektromagnetischen Strahlung liegt im Infrarot-Bereich. Eine Glühlampe erzeugt also im Wesentlichen Wärme, und das sichtbare Licht ist eher ein Nebenprodukt.

Die Lichtabstrahlung beginnt einige Millisekunden nach Anlegen der Betriebsspannung, nach dem Abschalten glüht die Wendel noch einige Millisekunden nach. Eine LED hingegen leuchtet verzögerungsfrei auf mit einer Helligkeit, die proportional ist zur Stromstärke. Die Reaktionszeiten liegen hier im Nanosekunden-Bereich.

Würde man eine LED direkt an einen üblichen, für Glühlampen konzipierten Dimmer anschließen, so ergäbe dies ein irritierendes Licht, da die LED wegen ihrer kurzen Ansprechzeiten im Takt der Dimmer-Frequenz flackert. Ein Dimmer ist aber für den Licht-Designer eine attraktive und zugleich einfache Funktion, die eine durchaus exklusive Anmutung ergibt. Eine gedimmte LED aber weist den gleichen Flimmereffekt auf, der von alten Fernsehgeräten her bekannt ist. Einige Hersteller hochwertiger Automobile haben etwa bei der Auslegung der Rücklichter den Fehler gemacht, die LEDs zu dimmen. Diese Lichter „schmerzen“ im Auge, wenn man hinter einem so ausgerüsteten Automobil fährt – das ist eine typische Reaktion des menschlichen Auges auf hochfrequentes Flimmern. Um derartige Effekte zu vermeiden, müssen die Designer von Beleuchtungen für das Automobil diese Zusammenhänge kennen. Für eine komfortable, angenehme Beleuchtung mit LEDs muss auf die PWM-Dimmung verzichtet werden, oder es muss mit hohen PWM-Frequenzen gearbeitet werden.