Das richtige LED-Netzteil für eine LED-Leuchte: Entscheidung Konstantstrom oder Konstantspannung? (Teil 1)

Grundsätzlich stellt sich Entwicklern bei jeder neuen Leuchtenentwicklung die zentrale Frage, welche LED-Treiber für ihre Anwendung passend sind. Neben dem Design, das den Formfaktor des Netzteils vorgibt, müssen sie über die Funktionen der Leuchte entscheiden. Auch die Auswahl der LEDs und deren Verschaltung ist ein zentraler Punkt, um ein passendes Netzteil auszuwählen. Weitere Faktoren wie etwa Dimmbarkeit, Hilfsspannung oder Ähnliches müssen Entwickler bei ihrer Wahl berücksichtigen. Schließlich soll das Produkt nicht nur schön, sondern auch funktionsfähig sein!

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

Wenn auf der LED-Platine etwa Widerstände oder LED-Treiberbausteine den Strom begrenzen (Abb. 1), ist ein Netzteil mit Konstant-Spannungsausgang (Constant Voltage / CV) notwendig. Soll die Anwendung zudem noch dimmbar sein, 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 sollten Entwickler darauf achten, dass sie das Auge sowie das Körperempfinden nicht zu sehr stört. Auch auf die Wechselbeziehung mit Fotokameras ist zu achten. MEAN WELL bietet die PMW-Serie mit einer ausreichend hohen Schaltfrequenz von bis zu 4 kHz an. 

Damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Leuchte erreicht wird, greift der Hersteller heute in der Regel zu hochwertigen Konstantstrom-Netzteilen. Der Leistungsverlust aufgrund der Widerstandslast als Strombegrenzung entfällt somit. Das Netzteil regelt den Konstantstrom.

Die Auswahl eines LED-Treibers mit einem geeigneten Ausgangsspannungsbereich mag recht einfach aussehen, es gibt jedoch einige Punkte, die berücksichtigt werden müssen. Gerade bei dieser Auswahl unterlaufen sehr oft noch Fehler. 

Was es zu beachten gilt:

• LED-Durchlassspannungen sind von Chip zu Chip unterschiedlich.
• Die LED-Spannung ändert sich, 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.

Um das Ziel der optischen Anforderungen zu erreichen, müssen Entwickler zunächst Art und Menge der LEDs sowie deren Ansteuerstrom festlegen. Es ergibt sich eine bestimmte Anzahl von LEDs und die erste Schätzung der LED-Arbeitsspannung lässt sich dann vornehmen. Diese erfolgt durch das Multiplizieren der Anzahl der LEDs in einem Strang mit der typischen Durchlassspannung (V_forward) dieser LED:

V_{forward_total} = V_forward x Anzahl / Strang

Um den genauen Bereich festlegen zu können, müssen Entwickler noch die folgenden Punkte berücksichtigen:

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

 Im Teil 2 werden diese drei Aspekte separat erläutert. 

Sie können nun entscheiden, ob Sie ein Netzteil mit Konstantstrom oder Konstantspannung benötigen. Mit dem Konstantstrom und dem LED-Treiberspannungsbereich ist es Ihnen möglich, gezielt nach geeigneten Netzteilen zu suchen. Natürlich gibt es noch viele weitere Kriterien zum besten Netzteil für Ihre LED-Leuchte. An dieser Stelle werden wir mit Ihnen auch in Zukunft unser Wissen teilen und Sie bei der Lösung Ihrer Stromversorgungsaufgaben tatkräftig unterstützen.