Opto<strong>elektronik</strong>Bild 2: Wandler mit Regelung auf der Primärseite.Bild 5: Beispiel für einen zweistufigen PFC + QR Sperrwandler.Bilder: Fairchild SemiconductorBild 4: Einstufiger PFC-Sperrwandler.Bild 6: Beispiel für einen zweistufigen PFC + LLC Sperrwandler.Transformators) mit 0,31 W, der MOSFET mit 0,26 W sowie derAusgangs-Gleichrichter und der Brückengleichrichter mit zusammen0,20 W. Der Transformator und der Überspannungsschutzsind im Allgemeinen die Komponenten mit der höchsten Verlustleistung.Der Überspannungsschutz ist aufgrund der Streuinduktivitätdes Transformators erforderlich, um einen Spannungsstressdes MOSFETs zu verhindern. Die Leiterplatte und der EMV-Filterkönnen ebenfalls entscheidend zur Verlustleistung beitragen, wenndiese nicht sorgfältig entwickelt werden.Der Gesamtverlust von 1,32 W scheint nicht besonders bedeutsamzu sein, aber bei einem LED-Treiber mit geringer Leistungsaufnahmeist die LED-Last nahe am Treiber, somit ist hinsichtlichder Erwärmung die Summe beider Verluste zu berücksichtigen. Dadie Abführung der Wärme nicht mit einem Lüfter erfolgen kann,muss, um eine hohe Zuverlässigkeit gewährleisten zu können, dieGesamtleistung von 8,4 W mithilfe eines Kühlkörpers effektiv vomHalbleiter und den anderen Elektronikbauteilen abgeleitet werden.Der Einsatz von elektrolytischen Kondensatoren kann die Lebensdauerdes Designs senken, wenn die thermische Lösung nicht effizientarbeitet und die Wärme entsprechend abführt, so dass dieTemperatur der Bauteile niedrig bleibt.Anwendungen mit mittlerer Leistung bis 50 WLösungen mit mittlerer Leistung benötigen ebenfalls kleine Design-Volumenund eine Leistungsfaktorkorrektur. Der Wirkungsgradund die Zuverlässigkeit sind auch in diesem Leistungsbereichwichtige Design-Aspekte. Eine gute Topologie hierfür ist die einstufigeSperrwandler-Topologie mit Leistungsfaktorkorrektur (Bild4). Mit einem einstufigen Design lässt sich die Anzahl der benötigtenBauteile reduzieren, zudem ist kein Eingangskondensator erforderlich,was nicht nur Platz, sondern auch Kosten spart. DerSperrwandler enthält auch eine Leistungsfaktorkorrektur sowie eineRückkopplung von der Sekundärseite. Mit einer derartigenSperrwandler-Topologie für mittlere Leistung kann ein Wirkungsgradvon bis zu 84 % erreicht werden. Bei dieser Topologie werdendie höchsten Verluste im LED-Treiber durch den Transformatorund den Überspannungsschutz verursacht. Der Leistungsverlustdes Überspannungsschutzes steigt mit der Gesamtverlustleistung,da der Verlust proportional zur Streuinduktivität des Transformatorsmultipliziert mit dem Quadrat des Spitzenstroms im MOSFETist. Bei diesem Design ist sowohl die Größe des Transformators alsauch der Spitzenstrom im MOSFET höher.Anwendungen mit mehr als 50 W EingangsleistungHochleistungs-Lösungen konzentrieren sich darauf, einen hohenWirkungsgrad und eine hohe Zuverlässigkeit zu akzeptablen Kostenmit möglichst wenigen Bauteilen zu erreichen. Hier ist einzweistufiger LED-Treiber zu empfehlen. Die erste Stufe wird fürdie Leistungsfaktorkorrektur benötigt, dann folgt eine DC/DC-Umwandlungsstufe, um den konstanten Ausgangsstrom zu erhalten.Als erste Stufe kann der gleiche einstufige PFC-Sperrwandlerwie im mittleren Leistungsbereich verwendet werden. Um die Materialkostenin diesem zweistufigen Ansatz zu reduzieren, lassensich einige Komponenten und Funktionen der ersten Stufe in denController integrieren.Es sind zwei Arten von DC/DC-Wandlern für die zweite Stufezu empfehlen: ein quasiresonanter (QR) Sperrwandler für Anwendungenunter 100 W und die LLC-Topologie für Anwendungenmit mehr als 100 W. Ein Sperrwandler erreicht gegenüber der LLC-Topologie nicht nur einen vernünftigen Wirkungsgrad, sondern istauch weniger komplex. Die QR-Topologie reduziert die Schaltverlusteaufgrund der MOSFET-Ausgangskapazität durch eine Verringerungder Einschaltspannung. Durch das Soft-Switching desMOSFETs bei der QR-Topologie lässt sich zudem die EMI reduzieren.Allerdings ermöglicht die LLC-Topologie einen besseren Wirkungsgrad,da der MOSFET im Nulldurchgang der Spannungschaltet und ein kleiner Eingangskondensator eingesetzt werdenkann. Mit diesem zweistufigen Ansatz lässt sich ein Wirkungsgradvon bis zu 92 % erreichen. Bild 5 und Bild 6 zeigen die QR- undLLC-Topologie. Die LLC-Schaltung in Bild 6 nutzt den Leckstromund die Magnetisierungsinduktivität des Transformators, um dieLLC-Resonanzschaltung zu realisieren. Bei Hochleistungs-Anwendungenwerden im Allgemeinen mehrere LED-Strings verwendet.Bild 6 zeigt, wie sich mit einem sekundären Controller derStrom durch die LED-Strings ausbalancieren lässt. (jj)nDer Autor: Brian Johnson ist Lighting Specialist bei FairchildSemiconductor.54 <strong>elektronik</strong> <strong>industrie</strong> 04/2012www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.de
Schnellmontage von COB-L-LEDs von NichiaLötfreie LED-SockelTE Connectivity hat jetzt einen Anschlusssockeldes Typs NL2 fürdie Schnellmontage von COB-L-LEDs von Nichia im Programm. Erbietet eine zuverlässige mechanischeund elektrische Verbindungeiner LED auf einen Kühlkörper.Das einteilige Steckverbinderbau-Bild: TE Connectivityteil verfügt über eine Poke-in-Verbindung für Massivdrähte AWG18-22, zinngebundene LitzendrähteAWG 18-20 sowie LitzendrähteAWG 18. Die Montage derCOB-L-LED wird durch einen Positionsrahmenvereinfacht, der dieLED zentriert und gleichzeitig einenmechanischen Schutz für dieKeramikkanten der LED bildet.Zusätzlich bürgt die Polarisationskennungfür eine sichere unddauerhafte Verbindung mit Massivdrähtenund Litzen.infoDIREKT 544ei0412Eingangsspannungsbereich 180 bis 480 VHochvolt LED-NetzteileBild: Mean Well/SchukatAuf LED-Beleuchtungsanwendungenzielen die Hochvolt LED-Netzteileder Serie HVGC-100 im Aluminiumgehäusevon Mean Well(Vertrieb: Schukat) ab. Mit derSchutzklasse IP65/IP67 und einemBetriebstemperaturbereich-40...+70 °C (mit Derating) eignensich diese Schatznetzteile fürden Innen- und Außenbereich.Das Hochvolt-Design ermöglichtdie einfache Serienschaltung vonvielen LEDs. Das Netzteil widerstehtSpannungsspitzen gemäßEN61000-4-5 (4 kV Surge). WeitereBesonderheiten sind der Wirkungsgradvon 92 % bei Leistungenvon 96 W bis 100 W und einemEingangsspannungsbereichvon 180 V bis 480 V.infoDIREKT 545ei0412PEMCO|P|assiv|E-M|echanic|CO|nnectors|CO|nnectorsKleines EinbaumaßKoaxiale LED-BeleuchtungBild: PolytecPolytec hat eine Koaxialbeleuchtungfür besonders große Flächenvorgestellt. Wesentliches Merkmaldes Koaxiallichts ist der großeLichtdurchlass von 145 x 145mm 2 bei gleichzeitig geringen Außenabmessungenvon 190 x 153www.<strong>elektronik</strong>-<strong>industrie</strong>.dex 150 mm 3 . Die LED-Beleuchtungder Latab-Reihe kann sowohl imDauerlicht- als auch im Stroboskop-Modusbetrieben werden. DieHelligkeit im Stroboskopbetriebist bis zu 6 Mal größer. Es sindauch passende Latab-Controllerfür diese Beleuchtungsreihe verfügbar.Neben fünf verschiedenenGrößen mit Lichtdurchlässen zwischen25 x 25 mm 2 und 145 x145 mm 2 sind auch die LichtfarbenRot, Weiß, Blau, Grün sowieInfrarot und Ultraviolett erhältlich.infoDIREKT 546ei0412V-3_2012-GUSC-5994MSC Vertriebs GmbHTel. +49 7249 910-450 · pemco@msc-ge.comwww. msc-ge.com