Solid-State-Lighting-Projekt von Silica-Lighting
Wie die Straßenbeleuchtung smart wird
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Messungen bestätigen die hohe Lichausbeute
Um mit High-Power-LEDs das Licht wunschgemäß zu verteilen, bedarf es spezieller Optiken bzw. Reflektoren zur Lichtführung. Dazu bietet die Fraen Corporation Linsen und Reflektoren für verschiedene High-Power-LEDs an, die die Bestimmungen der EN 13201 Class ME3a für Straßen mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit erfüllen. Verwendet hat Silica für das Projekt die Optikkomponente F2L3-1-Z5, die der Hersteller speziell für eine Lichtverteilung nach der EN 13201-2:2003 konzipiert hat. Diese Optik erfüllt die Klassen ME3a-c, ME4a-b, ME5 und ME6 und wurde speziell für die LED Z5P von Seoul Semiconductor optimiert. Diese LED mit einer hohen Lichtausbeute bis 144 lm/W ist laut Bergmann sehr gut für Außenbeleuchtungsaufgaben in allen Klimazonen Europas geeignet. Silica hat für den Projekt-Prototypen 48 Stück Z5P / CCT 6000 K verwendet, die auf einer speziellen MCPCB von GKT montiert sind. Diese Kombination liefert mehr als 5500lm @ 50 Watt, also mehr als 100 lm/W. Für die notwendige passive Kühlung haben die Lighting-Experten sechs Fischer-Kühlkörper SK 120 vorgesehen, auf die die MCPCB aus »Dupont Coolam LX« montiert wurde. Diese Kühlkörper haben einen niedrigen Rth von 0,9 K/W und eignen sich nach den Worten von Bergmann daher besonders gut für eine passive Kühlung.
»Für die digitale Steuerung der LEDs haben wir das TI C2000 Development Kit von Texas Instruments verwendet, dessen Piccolo-Prozessor (TMS320F28035) aus Eingangsspannungen von 12-48 VDC im SEPIC Buck or Boost Mode 50 VDC Ausgangsspannung bereitstellt«, erläutert Bergmann. Außerdem stellt das Kit 8 x PWM-Signalkanäle und vier Dual-MOSFET-Treiber zum Steuern der acht MOSFETs zur Verfügung, einer pro String mit je 6 x Z5P, und das mit bis zu 1 A, dem spezifizierten LED-Maximum. Jeder Kanal ist individuell oder alle zusammen sind simultan über ein GUI dimmbar, wobei die Inputs an den Prozessor des benutzten PCs über eine bidirektionale USB-UART Bridge rückgemeldet werden und damit auch an das GUI. Der interne Datenkonverter des Piccolo-Prozessors lässt sich gleichzeitig für die Stromüberwachung der Strings und den Abgleich der Kanäle untereinander verwenden. Auf diese Weise haben die Lighting-Experten eine gleichmäßige und homogene Lichtverteilung erzielt.
Erste Messungen am Prototypen bestätigen die hohe Lichtausbeute. Bei der Lichtverteilung gibt es laut Bergmann aber noch Optimierungspotenzial. »Unser Ziel, mit relativ wenig Aufwand eine zukunftsweisende LED-Beleuchtung auch für Straßen mit höherer Geschwindigkeit zu demonstrieren, haben wir mit diesem Prototypen im ersten Schritt erreicht«, freut sich der Businesss Development Manager. Im nächsten Schritt wollen die Silica-Experten den Demonstrator um eine aktive PFC, eine komplette AC/DC-Wandlung und ein Powerline-Communication-Protokoll erweitern.
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