Die direkte Versorgung von Weißlicht-LEDs aus Wechselspannungsquellen wird hoffähig
LED-Licht aus der Steckdose
Was bis vor kurzem als exotisch galt, ist zunehmend auch bei etablierten LED-Herstellern en vogue: Immer öfter bleibt der AC/DC-Wandler außen vor und kommt der Betriebsstrom für die LED direkt aus der Steckdose. So einfach wie das klingt, ist es aber nicht.
Weißlichtdioden weisen gegenüber Glühlampen fast nur Vorteile auf: Effizienz und Lebensdauer sind wohl die wichtigsten Pluspunkte. Zu den wenigen Nachteilen zählt, neben dem (noch) höheren Preis und der Empfindlichkeit gegen Überhitzung, der Umstand, dass sie nur bei Stromfluss in einer Richtung leuchten und dabei eine geringe Flussspannung aufweisen. Das heißt, dass man sie mit Gleichstrom betreiben muss und zumindest der Betrieb einer einzelnen LED nur über den Umweg eines passenden Wandlers/Transformators möglich ist.
Das verteuert den Einsatz von LEDs zusätzlich, verringert die Lichtausbeute (weil im Wandler elektrische Leistung als Wärme verloren geht) und kann auch die Systemlebensdauer einschränken. Denn während eine LED bei Betrieb innerhalb der Spezifikation meistens 50.000 oder auch mehr Stunden mit kaum merklicher Abnahme der anfänglichen Helligkeit leuchtet, können kritische Bauteile im Wandler (z.B. elektrolytische Kondensatoren oder Optokoppler) weitaus früher den Dienst versagen.
Dass die LED-Industrie deshalb schon seit vielen Jahren nach Möglichkeiten sucht, die Wechselspannung der weltweit verfügbaren Versorgungsnetze für den Direktbezug von billigem Strom zu nutzen, versteht sich fast von allein. Dabei stieß und stößt sie auf diverse Hürden. Die größte: Der Effektivwert der Netzwechselspannung aus der Steckdose ist weitaus höher als die Gleichspannung, die eine LED zum Leuchten bringt. Man müsste also nicht nur die Wechselspannung gleichrichten, sondern auch viele LEDs in Reihe schalten, um eine annähernde Anpassung zu erreichen.
Aber die Netzspannung ist auch weder besonders stabil noch reproduzierbar. Und sogar wenn sie stabil und spitzenfrei wäre, käme immer noch erschwerend hinzu, dass eine LED nicht so sehr eine konstante Betriebsspannung braucht, sondern einen konstanten Betriebsstrom. Hierbei ist es wichtig zu wissen, dass nicht jede einzelne LED die gleiche Spannung benötigt, um einen bestimmten Betriebsstrom zu ziehen; neben einer nicht unerheblichen, bauart- und fertigungsbedingten Exemplarstreuung spielen auch thermische Einflüsse eine Rolle: Je wärmer eine LED wird, umso mehr Strom zieht sie bei gleich bleibender Flussspannung. Wird sie also nicht ausreichend gekühlt, droht schnell der thermische GAU: Infolge zunehmender Temperatur steigt der Stromfluss, der wiederum die Temperatur hochtreibt, mit der Folge, dass die LED einen vorzeitigen Hitzetod stirbt.
Man muss also schaltungstechnische Vorkehrungen treffen, damit keine der eingesetzten LEDs außerhalb ihrer spezifizierten Parameterfelder betrieben wird. Das ist nicht ganz einfach, vor allem wenn man die Lichtausbeute hoch halten will.
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