DISPLAYS&BELEUCHTUNG / LED-Technik LED-Schaltungen mit Wechselstrom

Wärmeverteilung und Dimmung in der treiberlosen AC-Technik.
Wärmeverteilung und Dimmung in der treiberlosen AC-Technik.

Als kleine Revolution auf dem LED-Markt entwickelte sich in den letzten Jahren die Direktansteuerung von Leuchtdioden mit Wechselstrom, wie sie euroLighting vertreibt.

Die Direktansteuerung von Leuchtdioden mit Wechselstrom reduziert den Komponentenaufwand erheblich. Bisher wurden Steuerungskomponenten in Netzteilen mit Größen von Zigarettenschachteln bis hin zur großen Zigarrenkiste untergebracht: Dies spiegelte sich auch in der Preisstruktur. Neben deren Unhandlichkeit war auch die Lebensdauer ein Thema. Denn viele Konsumprodukte chinesischen Ursprungs beinhalteten aufgrund des dort tobenden Preiskampfes Elektrolytkondensatoren, die bereits nach kurzer Zeit (nach wenigen Jahren) austrockneten und damit das Gerät unbrauchbar machten. Zur Ehrenrettung der Elektrolytkondensatoren sei jedoch bemerkt, dass es sehr wohl hochqualitative Produkte mit einer Lebensdauer von 10 Jahren oder mehr gibt, die bei Temperaturen von 105 °C bis 110 °C höchsten Belastungen trotzen. Trotzdem war es nur eine Frage der Zeit, diese unhandlichen »Kisten« durch moderne IC-Schaltungen zu ersetzen. Eine der denkbaren Lösungen sind AC-betriebene LED-Module (Bild 1), die zum Betrieb so wenige Bauelemente benötigen, dass sie gemeinsam mit den LEDs auf eine Leiterplatte passen.

Den Anfang der Entwicklung machten neue integrierte Schaltkreise, welche die Schaltungstechnik veränderten und verkleinerten. Bei den aktuell von euroLighting vertriebenen und von einem koreanischen Hersteller gefertigten Produkten wird im IC die Netzfrequenz von 50-60 Hz auf 100-120 Hz angehoben, um das AC-erzeugte Flackern möglichst weit zu unterdrücken. Da Leuchtdioden bekanntlich leistungsbedingt sehr heiß werden können, enthält der Chip einen NTC, der die Temperatur der Schaltung auf 85 °C herunterreguliert.

Funktionsprinzip der AC-LED-Ansteuerung

Das einfache Funktionsprinzip: Die 230 V AC-Netzwechselspannung wird durch einen Brückengleichrichter gleichgerichtet und ohne Glättung einem Wechselspannungs-Direkt-IC zugeführt. Der Treiber taktet mit 100-120 Hz und versorgt die schaltungsbedingt in vier Strängen zu je max. 60 V aufgeteilten Leuchtdioden. Vor diesen ICs sind neben dem Brückengleichrichter eine Sicherung und ein Varistor zum Schutz vor Überspannungen  platziert. Die Aufteilung in vier Stränge reduziert die Spannung auf jeweils 60 V. Weiterhin reduziert die Serienschaltung mehrerer LEDs die Spannung auf den zulässigen Bereich jeder Leuchtdiode. Bei 3 Volt VF pro Leuchtdiode können damit 20 Leuchtdioden in Serie geschaltet werden. Zur Variation der Lichtleistung werden einzelne Dioden durch Widerstände ersetzt.