Das richtige LED-Netzteil für eine LED-Leuchte

Grundsätzlich stellt sich bei jeder neuen Leuchtenentwicklung die zentrale Frage, welcher LED-Treiber eingesetzt werden soll. Neben des Designs, welches den Formfaktor des Netzteils vorgibt, muss entschieden werden, welche Funktionen die Leuchte haben soll. Auch die Auswahl der LEDs und deren Verschaltung ist ein zentraler Punkt, um ein passendes Netzteil auszuwählen. Soll gedimmt werden – wenn ja, mit welcher Dimm-Methode? Ist eine Temperaturüberwachung erforderlich? Wird eine Hilfsspannung benötigt? Welche Normen werden benötigt? Schließlich soll das Produkt nicht nur schön, sondern auch funktionsfähig, und zwar optimal funktionsfähig, sein!

So einfach es scheint, so komplex ist sie dann doch: Die Suche nach dem besten LED-Netzteil für ein bestehendes oder neues Leuchtdesign.

Die erste Entscheidung: Konstantstrom oder Konstantspannung?

Wenn auf der LED-Platine der Strom durch Widerstände oder LED-Treiberbausteine begrenzt werden (Bild 1), wird ein Netzteil mit Konstant-Spannungsausgang (Constant Voltage / CV) benötigt. Soll zudem noch gedimmt werden, kommen Netzteile mit einem PWM-Ausgang ins Spiel. Bei einem PWM-Netzteil wird die Konstantspannung sehr schnell ein- und ausgeschaltet. Je nach Ein-/Aus-Verhältnis entsteht in unserem Auge eine hellere oder dunklere Beleuchtung. Bei der Auswahl der PWM-Frequenz sollte darauf geachtet werden, dass unser menschliches Auge und auch unser Körperempfinden nicht gestört werden. Auch auf die Wechselbeziehung mit Fotokameras ist zu achten. Der Hersteller Mean Well bietet unter Berücksichtigung dieser Anforderungen die PMW Serie mit einer ausreichend hohen Schaltfrequenz von 1,47 kHz an.

Damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Leuchte erreicht wird, greift man bei Leuchten heute in der Regel zu hochwertigen Konstantstrom-Netzteilen. Der Leistungsverlust aufgrund der Widerstandslast als Strombegrenzung entfällt somit. Der Konstantstrom wird vom Netzteil geregelt.

Bestimmen des LED-Treiberspannungsbereichs für eine LED-Anwendung mit Konstantstrom

Die Auswahl eines LED-Treibers mit einem geeigneten Spannungsbetriebsbereich (Konstantstrombereich) mag recht einfach aussehen, es sind jedoch einige Punkte zu beachten. Gerade bei dieser Auswahl unterlaufen sehr oft noch Fehler.

Zunächst muss man erkennen:

• dass LED-Durchlassspannungen von Chip zu Chip nicht identisch sind.
• Zweitens ändert sich die LED-Spannung, wenn die Sperrschichttemperatur steigt oder fällt. Da eine korrekte Funktion des Treibers für die Funktionalität und Zuverlässigkeit der Leuchte von entscheidender Bedeutung ist, lohnt es sich, die Details von Faktoren, die die LED-Spannung beeinflussen, genauer zu untersuchen.

LED-Durchlassspannungen

Um das Ziel der optischen Anforderungen zu erreichen, werden zunächst Art und Menge der LED sowie deren Ansteuerstrom festgelegt. Es ergibt sich eine bestimmte Anzahl von LEDs und die erste Schätzung der LED-Arbeitsspannung kann vorgenommen werden, indem die Anzahl der LEDs in einem String mit der typischen Durchlassspannung (Vforward) dieser LED multipliziert wird.

Vforward_total = Vforward x Num / String

Um den genauen Bereich festlegen zu können, müssen noch

1. V-I-Charakteristik
2. Produktionsschwankungen
3. Temperaturkoeffizienten

berücksichtigt werden.

In Teil 2 werden diese drei Aspekte separat erläutert. Seien Sie gespannt darauf!