Beleuchtungen auf der Basis von LEDs haben ein im Vergleich zu Glühlampen grundsätzlich unterschiedliches Verhalten. Die Lichtstärke wird vom Strom bestimmt und der Widerstand einer Leuchtdiode verändert sich in Abhängigkeit zur Lichtleistung. Anstatt eine gleichmäßige Helligkeit über eine konstante Spannung und einen festen Vorwiderstand zur erreichen, benötigen LEDs einen konstanten Strom. Für kleine Leistungen genügt eine einfache und kostengünstige Schaltung mit einem Vorwiderstand. Verglichen mit dem Vorwiderstand ist der effektive Widerstand der LED klein. Der Strom wird deshalb hauptsächlich vom Verhältnis V/R bestimmt. Entscheidende Nachteile dieser Schaltung sind einmal die Abhängigkeit der Lichtstärke von der Versorgungsspannung. Bei einem Autoscheinwerfer würde auch eine LED beim Motorstart dunkler werden. Zum anderen nutzt die Lösung mit Vorwiderstand nicht die Vorteile des erhöhten Wirkungsgrades einer LED: An ihm entsteht ein Großteil der Verluste. Für LEDs mit höherer Leistung wird daher eine Schaltung benötigt, die den Strom regelt und damit den Vorteil des hohen Wirkungsgrades einer LED ausnutzt. Der PRM-Regler (Power Regulator Module) und der VTM-Spannungsübertrager (Voltage Transformation Module) aus der V.I-Chip-Reihe der Firma VICOR wurden durch den Einsatz eines Stromverstärkers und eines Regelkreises so modifiziert, dass sie für die LED-Versorgung einen geregelten Strom liefern. Eine solche Konstantstromquelle mit den PRM- und VTM-Bausteinen hat folgenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Schaltungen. Der VTM ermöglicht die Multiplikation des Stromes direkt an der Last. In einer Stromregelschaltung wird der Eingangsstrom des VTM gemessen und geregelt. Da die V.I Chips selbst einen sehr hohen Wirkungsgrad haben und extreme Leistungsdichten erreichen, wird die gesamte Schaltung zur Versorgung einer LED sehr klein, sie benötigt wenig Kühlung und maximiert die Lichtausbeute pro Watt Verlustleistung. Das PRM-Modul ist ein getakteter Wandler und stellt einen variablen negativen Widerstand dar, der sich nach Höhe der Versorgungsspannung ändert und damit den Strom konstant hält. Die Verluste entstehen hauptsächlich in der LED selbst. Der Wirkungsgrad der kompletten Schaltung wird damit von der Effizienz der verwendeten LED bestimmt. Einer der Nachteile dieser Schaltung ist allerdings deren Komplexität im Vergleich zur Schaltung mit Vorwiderstand. Die Schaltung eignet sich eher für Leuchtdioden mit hoher Leistung, bei denen es auf einen maximalen Wirkungsgrad und geringe Verluste ankommt. Der höhere Schaltungsaufwand wird dann durch die eingesparten Energiekosten kompensiert.
So steuern Sie LEDs zur Beleuchtung richtig an
Elektronikpraxis ; 18 ; 64-66
2010
3 Seiten, 3 Bilder
Article (Journal)
German
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