LED Überwachung

Nahezu in allen Lebensbereichen hält die LED - Light Emitting Diode - nach und nach Einzug. Die immer weiter fortschreitende Entwicklung dieser Bauelemente ermöglicht es heute Leuchtdioden zu bauen, die in punkto Lichtausbeute Glühlampen in Nichts nachstehen. Bereits heute erreichen Leuchtdioden den optischer Wirkungsgrad herkömmlicher Glühlampen von 10 - 15 lm/W. Der höhere Preis für Leuchtdioden im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen ist dennoch kein Hindernis, sie auch in der Automobilindustrie einzusetzen, obwohl gerade in diesem Bereich der Kostendruck sehr hoch ist. Einer der großen Vorteile ist die lange Lebensdauer der Leuchtdiode. Statistisch gesehen, kann sie ein komplettes "Autoleben" im Fahrzeug verbleiben, ohne ausgetauscht werden zu müssen. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird. Wobei dabei zu erwähnen ist, dass nach heutigem Stand der Technik der Wirkungsgrad von Leuchtdioden noch sehr weit vom Optimum entfernt ist.
Dennoch gibt es gerade im Kfz-Bereich Anwendungsfälle die eine unproblematische Umstellung von Glühlampen auf Leuchtdioden nicht zulassen. Zum Beispiel kommt noch keine Leuchtdiode in Serienproduktion für das Abblendlicht zum Einsatz.
Das liegt daran, dass die Entwicklung dieser Hochleistungsdioden noch nicht ausgereift ist. Problematisch bei diesen Dioden ist der Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen am Halbleiterübergang und deren Lebensdauer.
Hohe Temperaturen entstehen durch die hohen Stromdichten, die zur Erzeugung großer Lichtintensitäten benötigt werden. Bei einer Standard-Leuchtdiode wird durchschnittlich mit 100.000 Betriebsstunden gerechnet, bei Hochleistungs-Leuchtdiode nur etwa mit 25.000. Um die hohen Temperaturen vom Chip abzutransportieren bedarf es eines vernünftigen Temperaturmanagements, da gerade die kleinen Strukturen und Geometrien einer Leuchtdiode die Wärmeabfuhr nicht begünstigen.
Ein weiterer kritischer Einsatz, der aber aus technischer Sicht unproblematisch ist, ist der Einsatz als Richtungsblinker, da die Straßenverkehrsordnung zwingend eine permanente Funktionsüberwachung der Blinker vorschreibt. Bei herkömmlichen Glühlampen ist diese bislang durch eine Stromüberwachung, des Stromes der durch die Glühlampe fließt, realisiert worden.
Da es bei einer Glühlampe nur eine Ausfallerscheinung gibt (defekter Glühfaden und kein Stromfluss). Bei den Leuchtdioden ist diese Ausfallerscheinung komplexer. Eine Leuchtdiode ist ein Halbleiterbauelement, durch den ein Stromfluss einen Lichtfluss zur Folge hat. Dennoch ist es bei Schädigung einer Leuchtdiode, zum Beispiel durch elektrostatische Entladung in der Produktion oder bei der Montage, durch Verunreinigungen in der Produktion, bei nicht fachgerechter Lagerung der Halbleiterbauelemente, bei thermischer Überbeanspruchung, etc., möglich, dass durch die Diode noch ein Strom fließt aber dieser keinen Lichtfluss zur Folge hat.
Die Ausfallmöglichkeiten und ihre Ursachen sind vielfältig und aus diesem Grunde ist die Umstellung von Glühlampen auf Leuchtdioden, in der Automobilindustrie bislang nur möglich, wenn es sich um ein redundantes System handelt. Beispielsweise eine Seitenblinker, der von Hinten zu erkennen ist.
Die vorliegende Arbeit setzt sich nun mit einer geeigneten Überwachung für Leuchtdioden im Blinker auseinander. Es wird ein Lösungsansatz verfolgt, der es vorsieht eine Leuchtdiode auch als lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode) einzusetzen. Es ist nicht das Ziel dieser Arbeit ein serienreifes Produkt zu entwerfen, sondern es soll mit Hilfe eines Funktionsmusters untersucht werden, ob dieser Ansatz zum gewünschten Ziel führen kann. Dabei sind mit Hilfe des Funktionsmusters, Aussagen über die Störeinflüsse und deren Auswirkung auf das Messergebnis zu treffen.
Das Funktionsmuster soll Anwendung in einem Musterscheinwerfer finden.