LED Sternenkette

LED-Sterne Musterstern

Baubericht: Dezember 2014, Zeit die Weihnachtsdekoration zu entstauben. Auf der Suche nach Ersatz für das Kabelknäuel mit Glassplittern (vermutlich eine Lichterkette) findet man immer öfter stromsparende LED-Lichterketten mit kleinen Plastiksternen über den Leuchtdioden.

Eigentlich schön anzuschauen, nur leider sind zumindest mir die Sterne immer zu klein, zu dunkel und ehrlich gesagt auch zu simpel. Höchste Zeit also selbst eine Lichterkette zu entwerfen. Damit sich der Aufwand lohnt sollen die Sterne rund um die Uhr hochwertig aussehen: Tagsüber möglichst gut sichtbar und Abends möglichst hell, ungefähr handtellergroß und ohne sichtbare LED.

Mit diesen Vorgaben war der erste Entwurf schnell fertig. Mattes Acrylglas mit einem Deckblech aus gebürstetem Edelstahl für die Optik, warmweiße Leistungs-LEDs im Inneren für die Helligkeit.
Vorsichtshalber sollte die Helligkeit einstellbar sein, bei großzügig geschätzten 100-150 LEDs in einer Lichterkette könnte es sonst möglicherweise die Weihnachtsstimmung überstrahlen.


Leuchtdioden

Als Herzstück des Projekts sind die Anforderungen an die LED hoch:

  • Hell: >5lm
  • Warmweiß: 2700-3000K
  • Gute Farbwidergabe: CRI >75%
  • SMD Montage
  • Seitlich abstrahlend
  • Preiswert

Nach den ersten Versuchen mit bedrahteten LEDs und einem Rest Acrylglas stand der grobe Aufbau schnell fest: Eine LED pro Sternspitze, von einer Aussparung in der Mitte des Sterns aus in die Schnittkante strahlend.

Zusammen mit dem Edelstahl wirkte kaltes, leicht bläuliches Licht am hochwertigsten. Allerdings würde die Leuchtkraft von 10-20 Sternen dem gesamten Raum eine grelle Büroatmosphäre verpassen. Eine RGB-LED könnte jede Farbe erzeugen, doch durch die schlechte Farbwidergabe wirkte selbst das Licht der kaltweißen LED angenehmer.

Um das Licht optimal in das Acrylglas zu koppeln muss die LED direkt gegen die Schnittkante gerichtet sein. Für LCD-Hintergrundbeleuchtungen bieten einige Hersteller seitlich abstrahlende LEDs an. (Bivar „SMS1105UWDW“; LiteOn „LTW-010DCG“, „LTW-206DCG“; Osram SideLED „LW A6SG“, „LW Y1SG“)

Suche nach der perfekten LED

Von ungefähr 20 geeigneten Leuchtdioden konnte letztlich keine überzeugen. Sie waren entweder zu dunkel, zu teuer, nicht lieferbar, oder hatten die falsche Lichtfarbe und eine miserable Farbwiedergabe.

Der Versuch kaltweißes mit bernsteinfarbenem Licht zu mischen scheiterte am Acrylglas, am Rand wurden die einzelnen Farben wieder sichtbar.

Ein Abschnitt LED-Band könnte aufgerollt in die Mitte passen. In die geplante Bauhöhe (4mm) passen nur wenige Bänder, außerdem muss bei fast allen Bändern die Beschaltung geändert werden um es nach 5 LEDs teilen zu können. Für die Kühlung ist zusätzlich ein mit dem Deckblech verklebtes Blech oder Rohrabschnitt hinter dem Band notwendig.

Guter Kompromiss

Abgesehen von der seitlichen Abstrahlung erfüllt sie alle Anforderungen perfekt: Luxeon 4014 (MXZ8-PW27)

Die Daten überzeugen: 10lm bei 30mA, 80% CRI, 2200K-6500K. Gekühlt wird die LED über ihre Anschlüsse. Im Stern bringen Vias die Wärme auf die Unterseite der Platine, von dort geht es über wärmeleitfähiges Klebeband und das untere Deckblech nach außen.

Um die LED besser mit dem Acrylglas zu koppeln war ein Versuch mit transparentem Kleber vielversprechend, von der LED zur Schnittkante aufgetragen arbeitet der Kleber als Lichtleiter.

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