Eine LED kann auf zwei Arten zum Leuchten gebracht werden: das statische Leuchtverfahren, bei dem ein konstanter Strom über die Zeit kontinuierlich eingespeist wird, und das dynamische Leuchtverfahren, bei dem Strom in kontinuierlichen EIN-AUS-Pulsen eingespeist wird. Bei kurzen EIN-AUS-Intervallen erscheint dynamisches Licht für das menschliche Auge als statisches Licht. Abbildung 7 zeigt einen Betriebsvergleich zwischen statischer Beleuchtung und dynamischer Beleuchtung, der die Konstanten für reale Schaltungen mit statischer Beleuchtung und dynamischer Beleuchtung zeigt.
Abbildung 7 (a) und (b) – Beispiele für statische Beleuchtung und dynamische Beleuchtung.
Auswählen einer Beleuchtungsmethode
Statische Beleuchtung und dynamische Beleuchtung werden hauptsächlich in den folgenden Anwendungsarten verwendet.
Anwendung Betrachtungswinkel 2?1/2
High-Brightness-LED-Informationstafel 15° bis 30°
Signalanwendungen 8° bis 30°
LED-Informationstafel mit geringer Helligkeit 30° bis 120°
Schmalrichtungsanzeiger 30° bis 60°
Weitwinkelanzeige 60° bis 120°
Kfz-Bremsleuchte 20° bis 50°
Enge Direktionalität des Automobil-Armaturenbretts 20° bis 60°
Weite Ausrichtung des Automobil-Dashboards 60° bis 120°
Weite Ausrichtung des Automobil-Dashboards 60° bis 120°
Dynamische Beleuchtungsfrequenz
Um dynamische Beleuchtung kontinuierlich erscheinen zu lassen (für einen stationären Beobachter), verwenden Sie Hochfrequenzbeleuchtung. Sinkt die Beleuchtungsfrequenz jedoch unter einen bestimmten Wert, registriert das bloße Auge ein Flimmern. Bei Sinuswellenbeleuchtung (jetzt weit verbreitet) oder Rechteckwellenbeleuchtung tritt Flimmern auf, wenn die Frequenz unter 50 Hz fällt; bei ca. 40 Hz ist das Blinken deutlich zu erkennen. Wählen Sie daher eine Beleuchtungsfrequenz von mindestens 100 Hz, um Probleme zu vermeiden. Wenn der Betrachter erschüttert wird (zum Beispiel beim Autofahren oder Gehen) oder von einer Kamera fotografiert wird, ist ein Flimmern sichtbar, selbst wenn die Beleuchtungsfrequenz ziemlich hoch ist. Wählen Sie eine Beleuchtungsfrequenz entsprechend der Anwendung.
Statische Beleuchtung
Die Schaltung in Fig. 7(a) veranschaulicht ein Beispiel einer statischen Beleuchtung in einer LED-Lampe, die als Anzeige verwendet wird. Die Eigenschaften der LED-Lampe basieren auf den technischen Daten im Anhang am Ende dieses Anwendungsleitfadens. Aufgabe: Berechnen Sie beim Beleuchten einer LED-Lampe mit einem Durchlassstrom von 10 mA die Durchlassspannung (die ungefähr 2 V betragen sollte) anhand des LED-Lampen-Kennliniendiagramms (Durchlassspannung – Durchlassstrom). Ausführung: Bei einer Versorgungsspannung (Vcc) von 5 V und einem Widerstand R wie in Abbildung 7 dargestellt, beträgt der Spannungsabfall Vr: Vr=Vcc – (Durchlassspannung)=5,0 – 2,0=3,0 V. Wenn also ein Strom von 10 mA zum Widerstand geführt, beträgt der Widerstand R: R=3V/10 mA=300 W. Bestätigung: Nach der Berechnung des Widerstands R prüfen Sie wie folgt: Gibt es ein Problem, wenn die Versorgungsspannung schwankt? Wählen Sie als Wert von R den nächsten Widerstandswert einer LED in der LED-Reihe.
Dynamische Beleuchtung
Für dynamische (Impuls-)Beleuchtung werden im Allgemeinen Bipolartransistoren, FETs und dedizierte ICs verwendet. Die Schaltung in Abbildung 7 (b) veranschaulicht ein Beispiel für Pulsbeleuchtung. Der in der Schaltung verwendete Transistor ist ein 2SA1298(Y)-Transistor, der Durchlassstrom der LED-Lampe beträgt 80 mA und die Versorgungsspannung (Vcc) beträgt 5 V.
Abbildung 13 – 2SA1298 Transistoreigenschaften
Aufgabe: Der Basisstrom (Lb) für den 80-mA-Transistor-Kollektorstrom (Ic) beträgt ca. 1 mA, basierend auf der Kennlinie in Bild 13. Da die Transistorspannung Vbe normalerweise 0,7 V beträgt, ist der Widerstand Rb im Stromkreis Abbildung 7 (b) ist: Rb=(5 – 0,7) V/1 mA=4,3 Ohm. Die Einstellung von Ib auf 2 mA zur Stabilisierung der Schaltung ergibt: Rb=(5 – 0,7) V/2 mA=2,15 kOhm. Somit ist ein Widerstand von 2,2 kOhm ausreichend.
