Leitfaden zur Wahl des richtigen LED-Treibers. Er enthält grundlegende Punkte, die bei der Auswahl eines LED-Treibers in der Anwendung beachten werden sollten. Es werde ein paar Hintergrundinformationen zu grundlegenden Punkten erläutert, die dem Anwender helfen sollen, die richtige Entscheidung und Auswahl zu treffen.
LED DIP Chip (Dual in-line package)
DIP-LEDs (Dual In-Line Package) sind die herkömmlichen ursprünglichen LED-Leuchtmittel.
Obwohl DIP-Chips heute noch verwendet werden, haben sie eine viel geringere Effizienz als die neueren LED-Chips, die für moderne Anwendungen verwendet werden. Sie werden häufiger in der Elektronik verwendet.
Ein LED-DIP-Chip produziert typischerweise etwa 4 Lumen pro LED, viel weniger als die neueren Chips und finden ihren Einsatz in der einfachen Steck- und Oberflächenmontage.
LED SMD Chip
SMD steht für “Surface Mounted Diode” und sind viel kleinere und effizientere LEDs als die ursprünglichen DIP-Chips. Sie sind aufgrund vielfältigen Einsatzmöglichkeiten unverzichtbar geworden und werden typischerweise auf einer Leiterplatte (Modul) montiert und gelötet. SMD-Chips sind für die Entwicklung der LED-Industrie sehr wichtig geworden, da 3 Dioden auf demselben Chip untergebracht werden können.
Neben der deutlich effizienteren Helligkeit können sie zusätzlich die Farbe ändern. Einige der LED-Chips können mittlerweile so klein produziert werden, dass sie in High-End-Elektronik wie Handy-Kontrollleuchten verbaut werden.
Sie werden auch als Standalone-Chips überwiegend in LED-Streifen oder LED-Spotlights und in der Industrie auf LED-Modulen verwendet.
SMD-Chips können zwischen 50 und 100 Lumen pro Watt erzeugen. Das ist deutlich effizienter zum DIP-Chip.
LED COB Chip
COB (Chip on Board) LED ist ein Hochleistungsled-Chip (High-Power-LED). Ein COB-Chip hat mehrere intern verbaute Dioden, typischerweise mehr als 9. Vereinfacht kann man COB so beschreiben, dass mehrere SMD-Chips auf einer Platine verbaut sind und aufgrund der besonderen Bauart so deutlich mehr Licht erzeugen.
COB-Chips werden in vielen verschiedener Geräte verwendet. In kleinen Geräten wie Kameras und Smartphones liegt dies an der hohe Lumenzahl, die nur wenig Energie benötigt.
Häufig werden LED-COB-Chips in Flutlichtern und Hochleistungs-LED-Scheinwerfern und -Strahlern verwendet. Da verschiedene Bauformen bei COB-Chips möglich sind, können sehr viel Lumen pro Watt erzeugt werden, die in der Regel weit über 100 lm/W liegen.
Kombinierte Anwendungen von SMD bzw. COB-Chips finden Ihre Anwendung in LED-Arrays (einzelne oder mehrere LEDs vormontiert auf einer Leiterplatte), LED-Streifen (für den linearen LED-Einsatz), und LED-Modulen mit direkt verbauten Mini-Treibern (LED-Light-Engines).
Konstanter Strom vs. konstante Spannung
Treiber nutzen entweder Konstantstrom (CC) oder Konstantspannung (CV) oder beides. Dies ist einer der ersten Punkte, die im Entscheidungsprozess berücksichtigt werden müssen. Das hängt von der LED bzw. dem LED-Modul ab, das angesteuert werden soll. Die Informationen finden Sie auf dem Datenblatt der LED.
Was ist Konstantstrom?
Konstantstrom (auch CC für constant current) -LED-Treiber halten einen konstanten elektrischen Strom (A) aufrecht, indem sie eine variable Spannung (V) haben. CC-Treiber sind oft die favorisierte Wahl bei LED-Anwendungen. CC LED-Treiber können bei einzelnen Leuchten oder in Reihe geschaltete LEDs verwendet werden. Nachteil ist, dass, wenn der Schaltweg an einer Stelle unterbrochen ist, die übrigen LEDs nicht mehr funktionieren. Jedoch bieten Konstantstrom-Treiber im Allgemeinen eine bessere Kontrolle und sind effizienter als Treiber mit konstanter Spannung.
Was ist konstante Spannung?
LED-Treiber mit konstanter Spannung (CV) sind Netzteile. Sie haben eine fest eingestellte Spannung, die sie an die elektronische Schaltung liefern. Man könnte CV-LED-Treiber verwenden, um mehrere LEDs parallel zu betreiben, zum Beispiel bei LED-Streifen. CV-Stromversorgungen kann bei LED-Streifen verwendet werden, die einen Strombegrenzungswiderstand haben, was in der Regel der Fall ist. Der Spannungsausgang muss den Spannungsbedarf der gesamten LED-Kette erfüllen.
CV-Treiber können auch bei LED-Light-Engines verwendet werden, die einen Treiber-IC verbaut haben.
Was ist Konstantstrom und was konstante Spannung?
Einige LED-Treiber können beide Möglichkeiten (CV und CC) bieten. Standardmäßig funktionieren sie als CV, aber wenn der Ausgangsstrom die Nennstromgrenze überschreitet, wechseln sie in einen CC-Modus. Diese Funktion ist für Anwendungen geeignet, die einen flexiblen LED-Treiber benötigen.
Wann sollte man CV- oder CC-Treiber benutzen (Ausnahmen möglich)?
| Konstantstrom (CC) | konstante Spannung (CV) |
| LED-Downlights/ Einbauleuchten | LEDs parallel |
| Bürobeleuchtung | LED-Streifen |
| Wohn-LED-Beleuchtung | LED Light Engines |
| Stimmungslicht | Bewegliche Schilder/ Zeichen |
| Einzelhandel-/ Gewerbebeleuchtung | Bühnenbeleuchtung |
| Beleuchtung im Bereich Entertainment | Architektonische Beleuchtung |
| LED-Schilder | Straßenbeleuchtung |
| Straßenbeleuchtung | Indirekte Beleuchtung (Trockenbau) |
| High Bay | |
| Außenbeleuchtung | |
| Architektonische Beleuchtung | |
| LED-Streifen (High-Power-LED) | |
| Arbeitsplatzbeleuchtung |
Zu berücksichtigende Faktoren:
Ausgangsstrom (mA)
Bei Verwendung eines Konstantstrom-LED-Treibers muss dieser den Anforderungen der gewählten LEDs angepasst sein. Stromwerte von Treiber und LEDs müssen übereinstimmen. Die Datenblätter der LEDs weisen aus, welche Stromwerte benötigt werden. Der Wert wird in Ampere (A) oder Milliampere (mA) angegeben wird. 1 A sind 1000 mA.
Es gibt auch variable und wählbare Konstant-Strom-Treiber. Es gibt Konstant-Strom-Treiber entweder im Bereich 0 bis 500 mA oder in festen Werten wie 350 mA, 500 mA, 700 mA, 1050 mA und weitere. Die LEDs müssen diesen gewählten Werten entsprechen.
LEDs sollten mit möglichst niedrigen Strom betrieben werden, um die Lebensdauer zu verlängern und um die lm/W – Effizienz zu steigern. Bei Verwendung von mehr Strom verschleißen LEDs in der Regel schneller. Es ist daher ratsam darüber nachzudenken mehr LED-Module zusammen zu verwenden und so die jeweilige Stromstärke zu senken. In der Regel weisen die LED-Datenblätter die unterschiedliche Effizienz in lm/W bei unterschiedlichen Strom aus.
Ausgangsleistung (W)
Dieser Wert wird in Watt (W) angegeben. LED-Treiber sollten mit mindestens dem gleichen Wert der LEDs betrieben werden.
Der Treiber sollte eine höhere Ausgangsleistung von mind. 10% haben, um Leistungsreserven für den Betrieb der LEDs zu haben. Wenn die Treiber-Leistung die gleich wie die LED-Leistung ist, würde der Treiber die ganze Zeit bei voller Auslastung sein. Bei voller Leistungsauslastung würde dies die Lebensdauer der Treiber verkürzen. Lebensdauer ist ein zusätzlicher wichtiger Entscheidungsfaktor beim richtigen Einsatz und Betrieb von Treibern.
Der Leistungsbedarf von LEDs werden grundsätzlich als Durchschnittswert angegeben. Das bedeutet, dass bei LEDs von einer +/- Tolleranz bei der Leistung ausgegangen werden muss. Daher muss sichergestellt werden, dass der Treiber einen möglichen erhöhten Leistungsbedarf decken kann.
Ausgangsspannung (V)
Dieser Wert wird in Volt (V) angegeben. Bei Konstant-Spannung-Treibern muss die Spannung die gleiche sein wie durch die LED´s vorgegeben. Bei mehreren LEDs werden Spannungswerte zu einem Gesamtwert addiert. Bei Konstant-Strom muss die Spannung höher als die der LEDs sein.
Lebenserwartung
Die Lebenserwartung von Treibern werden in Stunden angegeben. Dies ist auf die durchschnittliche Betriebsdauer (kurz: MTBF = mean time between failures) bezogen. Anhand dieses Wertes sollten bei der Kaufentscheidung Treiber auch verglichen werden. Durch den richtigen Betrieb kann die Lebensdauer verlängert werden. Das reduziert Wartungszeit/ -intervalle und -kosten.
Hierbei ist aber zu erwähnen, dass es sich um einen statistischen Wert handelt. Zwar ist dies ein Indikator für einen Vergleich unterschiedlicher Produkte. Allerdings sollte man wissen, dass der Wert wie folgt ermittelt wird. Grundsätzlich werden die Ausfallwarscheinlichkeiten der einzelnen Komponenten aufsummiert. Zum anderen werden müsste die Angabe real in drei Bereiche aufgegliedert werden: 1. “frühzeitige Ausfälle”, 2. “nutzbare Lebensdauer” und 3. “End-of-Time-Abschnitt”. Die MTBF gibt in der Regel nur den mittleren Abschnitt an. Dadurch werden “Kinderkrankheiten” und “Alterungseffekt” ausgespart. Dadurch kann die MTBF in der Regel mit mehreren Millionen Stunden angegeben werden.
