Jeder Abschnitt einer LED-Leuchte ist, wie in Abbildung 1 dargestellt, mit einer Konstantstromquelle ausgestattet, um den Strombereich jedes Kanals zu gewährleisten und die Lebensdauer der LED-Leuchte zu verlängern. In den meisten Fällen wird die Konstantstromquelle durch einen linearen integrierten Schaltkreis oder einen LED-Treiber mit Gleichstromeingang und Konstantstromausgang bereitgestellt. Üblicherweise kommt als Konstantstromquelle ein Konstantstrom-IC oder ein DC/DC-LED-Treiber zum Einsatz. Durch die Optimierung des LED-Herstellungsprozesses, die Reduzierung der LED-Vorwärtsspannung und die Nachfrage nach hocheffizienten Leuchten werden Hochleistungslampen jedoch meist direkt angesteuert (siehe Abbildung 2). Mobile Beleuchtung, Solarstraßenbeleuchtung, zentrale Stromversorgungen und andere Anwendungen nutzen zunehmend DC/DC-LED-Treiber.
Abbildung 1. LED-Treiber mit Konstantstrom- oder Konstantspannungsregelung und integriertem linearen Schaltkreis.
Abbildung 2. Die LEDs werden direkt vom Konstantstrom-LED-Treiber angesteuert.
LED-Treiber (DC-DC-Wandler) lassen sich je nach Aufbau in Abwärtswandler (Buck- oder Step-Down-Wandler, Spannungsreduzierer), Aufwärtswandler (Boost- oder Step-Up-Wandler, Spannungsverstärker) und Buck-Boost-Wandler (Spannungsreduzierer-Boost-Wandler) einteilen. Die folgende Tabelle zeigt die Klassifizierung und die Eigenschaften der von Electrónica OLFER vertriebenen und von MEAN WELL hergestellten Produkte.
Im Folgenden werden zwei Anwendungsbeispiele vorgestellt.
Anwendungsbeispiel Abwärtswandler (Spannungsreduzierer):
Angesichts des wachsenden Umweltbewusstseins und der Notwendigkeit von Energieeinsparungen und reduzierten CO₂-Emissionen gewinnen Elektrofahrzeuge und grüne Energie zunehmend an Bedeutung. Der zukünftige Trend in der Stromversorgung geht voraussichtlich in Richtung zentralisierter Hochspannungs-Gleichstromverteilung. Die Hochspannungs-Gleichstromversorgungsschiene ist, wie in Abbildung 3 dargestellt, in den Raum integriert. MEAN WELL und OLFER Electronics bieten die Modelle der Serien UHP-1500-HV und RST-7K5-HV mit einer Ausgangsspannung von 380 V DC an. Neben dem Schnellladen von Elektrofahrzeugen und der Stromversorgung verschiedener Geräte im Raum kann die Serie NHDD-40 (Abwärtsspannungsregler) zur Steuerung von Beleuchtungskörpern verwendet werden.
Abbildung 3: Demonstrationshaus mit Gleichstromversorgung
Anwendungsbeispiel eines Aufwärtswandlers:
Solarenergie, die als neue, unerschöpfliche und umweltfreundliche Energiequelle gilt, ist ein vielversprechender Ansatz zur Bekämpfung der Energieknappheit. Viele Straßenlaternen mit niedriger und mittlerer Leistung nutzen bereits Solarenergie. Bei hohem Energiebedarf dieser Straßenlaternen kann ein Aufwärtswandler (DC-DC-LED-Treiber) eingesetzt werden, um die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs zu erhöhen und die Anzahl der parallel geschalteten zu verringern. Im Vergleich zu einem Abwärtswandler (DC-DC-LED-Treiber) wird der Strom reduziert, wodurch die Energieverluste minimiert werden. Die Gesamteffizienz steigt dadurch deutlich.
Wie in Abbildung 4 dargestellt, lädt das Solarpanel die Batterie über den MPPT-Regler, sobald ausreichend Sonnenlicht vorhanden ist. Aus Sicherheitsgründen wird üblicherweise eine Niederspannungsbatterie, z. B. eine 12-V- oder 24-V-Gleichstrombatterie, verwendet, da diese ein stabileres Ladeverhalten aufweist. Nachts kann der DC/DC-Aufwärtswandler LDH-25/45(DA)/65 für LEDs die Batteriespannung auf 12 V oder 24 V erhöhen, um leistungsstärkere Solar-LED-Straßenleuchten oder mobile LED-Beleuchtungskörper zu betreiben. Zusätzlich kann der Aufwärtswandler, wie in Abbildung 5 dargestellt, auch zur Stromversorgung von Auto- oder Bootsbatterien (Gleichstrom) verwendet werden.
Abbildung 4: Aufbau einer Solar-Straßenleuchte
Autor: Tony Hsieh / Technische Abteilung von MEAN WELL
Übersetzung: Marketingabteilung von OLFER Electronics
