LED-Treiber

LEDs erobern mit modernen, hocheffizienten Halbleiterwerkstoffen und Bauweisen die Beleuchtungstechnik. Halbleiterlichtquellen eröffnen Endanwendern neue Möglichkeiten und Vorteile. Die qualitativen und quantitativen Aspekte lassen sich mit geeigneten Treibern, Steuerungsstrategien und LEDs ganz nach Wunsch gestalten. LED-Treiber sind Niederspannungsteile, die die Netzspannung (120/220/277 V) auf die für die LEDs erforderliche niedrige Spannung heruntertransformieren, und möglicherweise auch Steuersignale zum Dimmen der LED interpretieren. LED-Treiber können Konstantstromquellen oder Konstantspannungsquellen sein. Diese beiden Treiberarten sind NICHT untereinander austauschbar. Welcher Treiber der richtige ist, hängt von der LED-Last ab. LED-Leuchtmittel wie auch LED-Beleuchtungsarmaturen erfordern LED-Treiber.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Helligkeit einer LED zu verändern. Bei analoger Dimmung wird die Helligkeit durch Anpassung des LED-Durchlassstroms verändert. Bei digitaler Dimmung wird der Durchlassstrom kurzzeitig immer wieder ein- und ausgeschaltet. Das menschliche Auge mittelt diese Ein- und Aus-Phasen und nimmt sie als Licht in einer bestimmten Helligkeit wahr.

Am billigsten und einfachsten lassen sich LEDs mit einer Konstantspannungsquelle und einem Widerstand versorgen. Dies beiden Komponenten begrenzen in Reihe geschaltet die Stromzufuhr genau auf das erforderliche Maß. Welcher Widerstand der richtige ist, hängt von der Stärke der Spannungsquelle (VIN), von der Durchlassspannung der LED und vom Durchlassstrom der LED ab.

Linearnetzteile versorgen LEDS kostengünstig, einfach und zuverlässig mit Strom. Herzstück eines Linearnetzteils ist entweder ein Linearregler mit integriertem Schaltkreis oder eine Reihe von bipolaren Feldeffekttransistoren, die im linearen Bereich arbeiten. Lineare Netzteile haben mehrere markante Schwächen. Weil Schaltnetzteile hier weiter sind, stellen sie heute die wichtigste Lösung für die LED-Stromversorgung dar. Da LEDs DC-Komponenten sind, kommen nur DC/DC- und AC/DC-Schaltnetzteile in Frage. Ihre Hauptvorteile gegenüber Linearnetzteilen sind die gute Effizienz und Ansteuerung, die kleinen Baumaße und das niedrige Gewicht. Ein Schaltnetzteil kann – falls erforderlich – die LED bei sehr niedriger Spannung mit starken Strömen (z. B. mehr als 30 A) versorgen.

Die Auswahl der am besten geeigneten Topologie für die Versorgung von LEDs hängt von den Standards, Spezifikationen und Anwendungsanforderungen (z. B. Betriebsbedingungen, Systemeingangsspannung, LED-Durchlassspannung, Anzahl der LEDs, Stromkreisarray) ab.

In intelligenten Treibern schalten in der Regel Mikrocontroller anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Die Mikrocontroller sind mit programmierbarem Flash-Speicher (EEPROMs), mehreren im Chip integrierten Impulsbreitenmodulation (PWM)-Controllern, A/D-Wandlern und mehreren D/A-Wandler-Kanälen ausgestattet. LED-Treiber mit Mikrocontroller machen das System darüber hinaus einsatzflexibel, effizient, zuverlässig, gut ansteuerbar und intelligent.