LED-Warnleuchten in Chip-on-Board-Technik

Sicherheit ganz groß geschrieben

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An die Verfügbarkeit und die Betriebssicherheit von Maschinen werden hohe Ansprüche gestellt. Das wirkt sich auch auf den Bereich der Signalisierung von Anlagen-Betriebszuständen aus. Der Einsatz von Leuchtdioden unter dem Aspekt einer hohen Ausfallsicherheit von Anzeigen und Signalleuchten bedeutet hier einen wichtigen Schritt in Richtung Zukunft.

Dipl.-Betriebswirtin Anika Mühleisen ist zuständig für Marketing-Service bei Werma Signaltechnik GmbH & Co. in Rietheim-Weilheim

Signalleuchten werden aufgrund von Sicherheitsaspekten in zunehmendem Maß im Maschinen- und Anlagenbau sowie in verwandten Industrien eingesetzt. Hier bietet Werma Signaltechnik mit seinen LED-Leuchten ein innovatives Produkt, denn LED-Leuchten bieten gegenüber herkömmlichen Glühlampen eine Reihe von Vorteilen, die sowohl dem Maschinenbauer als auch dem Endkunden zugute kommen.
Lebensdauer und ökonomisches Prinzip
Die Lebensdauer von LED (Licht emittierende Dioden) hängt auch von der Umgebungstemperatur ab. Bei einer Temperatur von 25 °C können sie eine Lebensdauer von mindestens 100 000 Stunden erreichen. Anzeige- und Signalisierungssysteme mit LED wurden in der Vergangenheit hauptsächlich für Anwendungen mit hoher Lebensdauer entwickelt. Erste Systeme mit LED kamen in weit verzweigten Anlagen zum Einsatz oder wurden für Anzeigen von besonderer Wichtigkeit eingesetzt. Aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit und Lebensdauer ersparen sie dem Maschinenbetreiber die sonst notwendigen Lampenwechsel. Außerdem entfallen neben den direkten Kosten durch den Lampenwechsel auch die manchmal bedeutenderen indirekten Folgekosten. Nicht zuletzt lassen sich mit LED sogar Lampentest-Schaltungen sowie deren Projektierung und Verdrahtung komplett einsparen.
Licht emittierende Dioden bieten den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu Glühlampen eine hohe Resistenz gegen Erschütterungen, Vibrationen und mechanische Beanspruchung aufweisen. Während der Faden einer Glühlampe unter solchen Bedingungen reißen kann, wird das LED-Element nicht merklich angegriffen. Die Glühlampe strahlt das Licht nahezu kugelförmig ab, so dass viel Licht verloren geht. Bei geschicktem Einsatz von Leuchtdioden wird aufgrund des Abstrahlverhaltens die Lichtausbeute des gesamten Systems gesteigert. Insbesondere bei Farben sind LED geeignet, den Energieaufwand deutlich zu reduzieren.
Technologie der Lichterzeugung
Lichterzeugung und Farben der LED sind von den Halbleiterwerkstoffen abhängig, aus denen die LED gefertigt werden. Um rot, gelb und grün zu erzeugen, kommt das Halbleitermaterial AllGaP zum Einsatz. Überschreiten die Ladungsträger beim Anlegen der Betriebsspannung bestimmte Energieebenen, emittieren sie direkt Licht, dessen Wellenlänge von der Dotierung der einzelnen Materialkomponenten abhängig ist. Die Farben blau, weiss und grün werden üblicherweise aus InGaN erzeugt. Während die Farben grün und blau dabei direkt erzeugt werden, entsteht die Farbe weiß ähnlich wie bei einer Leuchtstofflampe durch Umwandlung der abgestrahlten Wellenlänge in einem Leuchtstoff, der die LED umhüllt. Der typische LED-Chip besteht im Wesentlichen aus einem Halbleiterkristall. Dieser Chip wird auf einen metallischen Träger mittels eines leitfähigen Klebers aufgebracht, die Kontaktierung der Chipoberseite erfolgt mit sehr feinen Drähten.
Mittlerweile gibt es drei Technologien, um LED auf Leiterplatten oder andere Trägersubstrate aufzubringen. Der herkömmliche Weg ist es, die LED mit zwei Beinchen in eine Leiterplatte einzubringen und mit den Kupferleiterbahnen zu verlöten. Eine weitere Möglichkeit bietet das SMD-Verfahren (Surface mounted device). LED in speziellen, oberflächenmontierbaren Gehäuseformen werden dabei auf eine Leiterplatte gelötet. Bei der COB-Technik (Chip-on-board) wird dagegen der LED-Chip direkt auf ein Trägersubstrat aufgebracht und mittels Bonddrähten mit den vergoldeten Leiterbahnen kontaktiert.
Werma setzte bislang für sämtliche Signalleuchten-Versionen herkömmliche, bedrahtete LED ein, die in Leiterplatten eingelötet wurden. Diese Methode wird nun bei den Dauerlichtelementen von der fortschrittlichen COB-Technik abgelöst. Die hier verwendeten LED sind durch einen Abstrahlwinkel von nahezu 180° charakterisiert.
Die LED-Lampe 956
Die LED-Lampe 956 mit BA-15-d-Sockel zeichnet sich auf den ersten Blick durch dasselbe Erscheinungsbild wie eine Glühlampe aus. In einem geriffelten Gehäuse, das für die Streuung des Lichts sorgt, befindet sich dieselbe Chip-on-board-Technik wie in der integrierten Lösung. Eine Haltevorrichtung an der Oberseite erleichtert das Ein- und Ausdrehen. Die LED-Lampe 956 ist in allen Signalsäulen und Signalgeräten mit B-15-d-Fassung einsetzbar.
Außerdem gibt es eine weitere Lösung in COB-Technik, bei der die Leuchtdioden fest in die Kalotte integriert sind. Vorteil dieser Version ist, dass kein zusätzliches Leuchtmittel bestellt werden muss. Die Lebensdauer dieser Version beträgt ebenfalls bis zu 100.000 Stunden. Eine Schutzschaltung gegen impulsartige Überspannungen sorgt für hohe Betriebssicherheit. Wesentliche Merkmale von Lampen mit LED in COB sind neben einer extrem langen Lebensdauer und der Resistenz gegen Erschütterungen, Vibrationen und mechanische Beanspruchung auch eine 360°-Abstrahlung sowie die geringe Stromaufnahme. Die integrierten LED zeichnen sich neben der hohen Lebensdauer von mindestens 100 000 Stunden sowie der hohen Betriebssicherheit zusätzlich durch eine Überspannungsschutzschaltung aus. Die leuchtstarke LED-Lampe-956 strahlt ebenfalls im Winkel von 360° ab, ist in B-15-d-Lampenfassungen einsetzbar und verfügt über eine optimierte Linsenform sowie eine praktische Griffleiste.
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