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Treiber + Controller Treiberschaltungen Strahl’ nicht zu hell LED-Treiber für architektonische und Innenraum-Beleuchtungen Die Leuchtdiode ist eine wesentlich effizientere Lichtquelle als eine Glühlampe, aber sie braucht spezielle Treiberschaltkreise, die sicherstellen, dass sie nicht überlastet wird und die versprochene lange Lebensdauer auch tatsächlich übersteht. Dieser Beitrag beschreibt einfache Treiberschaltungen, die zuverlässig sind und die Kosten von LED-Leuchtkörpern minimieren. Autor: Steve Sheard Bild fotolia: Valerijs Kostreckis 62 <strong>elektronikJOURNAL</strong> 04/2013 www.elektronikjournal.com
Treiber + Controller Treiberschaltungen Bild 1: Hybride Schaltung für einen einfachen, günstigen und robusten LED-Treiber. Bilder: On Semiconductor Leuchtdioden bieten Designern von architektonischen und Innenraum-Beleuchtungen neue Möglichkeiten. Die kompakten Maße der LEDs erlaubt den Einbau in flexible Streifen, die sich leicht unter Schränken oder in einem Treppenhaus versteckt anordnen lassen. Leuchtdioden halten mehr als 100-mal länger als Glühlampen, wenn sie im Rahmen ihrer Auslegungsparameter betrieben und nicht überlastet werden – andernfalls sinkt die Lebensdauer jedoch rapide. Der wichtigste Betriebsparameter ist relativ einfach: Der Stromfluss durch die LEDs muss konstant sein und unter dem erlaubten Maximum bleiben. Hält die Treiberschaltung den LED-Betrieb innerhalb der Spezifikation, bleibt die Lichtleistung konstant und die Lebensdauer übertrifft 50.000 Stunden. Für die Welt gemacht Architektonische und Innenraum-Beleuchtungskörper werden für den weltweiten Einsatz gefertigt und müssen daher auch den weltweiten Spezifikationen entsprechen. Die Leuchten müssen über den gesamten universellen Spannungsbereich von 85 bis 265 V AC bei 50 oder 60 Hz arbeiten. Herkömmliche Stromversorgungsschaltkreise, die diese universellen Anforderungen abdecken, kommen in den Märkten Computer und tragbare Geräte zum Einsatz. Diese Stromversorgungen sind für Endprodukte optimiert aber nicht gerade die beste Lösung zur Ansteuerung von LEDs. Herkömmliche Stromversorgungen bieten einen genauen Spannungsausgang mit veränderlicher Stromhöhe. Um dennoch einen konstanten Strom im LED-Strang zu erhalten, braucht man einen in Serie geschalteten Widerstand. Dies setzt voraus, dass die Spannung über den LEDs bekannt ist und auch bei Änderungen der LED-Temperatur konstant bleibt. Leider ändert sich die LED- Durchlassspannung aber mit der Temperatur. LED-Hersteller fassen daher ihre Bausteine gemäß der Durchlassspannung zusammen (Binning). Lampenhersteller können dann Leuchtmittel herstellen, die dieser Durchlassspannung bei einer bestimmten Temperatur entsprechen. Ein Schaltkreis, der kein LED-Binning erfordert, wäre daher wünschenswert, da er den LED-Herstellern diesen Zeitaufwand einspart und die Leuchtdioden preisgünstiger macht. LEDs weisen auch einen negativen Durchlassspannungs-zu-Temperatur-Koeffizienten auf, der den Schaltkreis in eine thermische Instabilität (Thermal Runaway) versetzen kann. Entwickler müssen daher eine Sicherheitsüberwachung in das Design mit integrieren. Konstantstrom Bei einer idealen Lösung zur Ansteuerung von Leuchtdioden überwacht der Schaltkreis den Strom und hält ihn konstant. Diese Schaltung wird nicht durch die LED-Durchlassspannung beeinflusst, daher erübrigt sich das Binning und die Auswirkungen eines negativen Durchlassspannungs-zu-Temperatur-Koeffizienten werden beseitigt. Für solche Schaltkreise eignen sich komplexe Schaltregler oder ein einfacher Linearregler mit einer Rückkopplungsschleife. Komplexe Schaltregler sind ideal für eine hohe Lichtausbeute, zum Beispiel bei Straßenbeleuchtungen, wenn der Wirkungsgrad besonders wichtig ist. Auf einen Blick Kost fast nix Zur Ansteuerung von architektonischen und Innenraum-Leuchten genügen einfache, kostengünstige und robuste Hybrid-Schaltkreise. Das Design des hier beschriebenen Schaltkreises basiert auf einem einfachen Chopper und Konstantstromregler, die über den gesamten universellen Spannungsbereich von 85 bis 265 V AC bei 50 oder 60 Hz arbeiten. infoDIREKT www.all-electronics.de 513ejl0413 www.elektronikjournal.com <strong>elektronikJOURNAL</strong> 04 / 2013 63
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