Passende Treiber zur LED-Leuchte finden ...oder sie hält nur halb so lang

LED-Leuchten fallen manchmal nach nur kurzer Betriebsdauer aus. Das hängt meist mit dem LED-Treiber zusammen.
Hohe Lebensdauer bei sorgfältiger Auswahl der LED-Treiber.

Eine LED hat eine sehr hohe Lebensdauer. Damit die sich auch auf eine Leuchte überträgt, muss der Entwickler den LED-Treiber sorgfältig auswählen und auch richtig positionieren – ansonsten kann eine Leuchte auch nur halb so lang halten, wie eigentlich möglich wäre.

Konstruiert ein Entwickler eine LED-Leuchte, dann wird der LED-Treiber in der Regel erst sehr spät im Leuchtendesign berücksichtigt. Das liegt mitunter auch daran, dass die Treiber vom Hersteller gerne als Plug & Play beworben werden, was aber nur bedingt stimmt. Für die Auswahl des richtigen Treibers, der schlussendlich auch eine gute LED-Leuchte ausmacht, muss der Leuchtenentwickler eine Vielzahl an Parametern beachten. Einer dieser Parameter ist die Einbausituation des LED-Treibers. Entwickler müssen auf sie ein besonderes Augenmerk legen, da sie einen sehr großen Einfluss auf die Lebensdauer der Leuchte hat.

Ein weiterer Aspekt ist die Zertifizierung des Treibers. Wenn ein LED-Treiber für eine Leuchte technisch geeignet ist, spielt es für die Funktionsweise der Leuchte zwar keine Rolle, ob der Treiber auch gleich die richtigen Zertifikate mitbringt, es verkürzt in der Regel aber die Markteinführung einer neuen Leuchte erheblich.

Grundlagen einer LED-Leuchte

Im Krieg lautet die erste Soldatenpflicht „Du musst wissen, mit wem Du es zu tun hast“. Dasselbe Prinzip gilt für die LED-Beleuchtung. Wer den Aufbau einer LED-Leuchte nicht versteht, darf sich nicht wundern, wenn die Anwendung nicht gelingt.

Im Wesentlichen setzt sich eine LED-Leuchte aus folgenden sechs Kernkomponenten zusammen (Bild 1):

  • LED (Leuchtmittel)
  • Steuergerät (LED-Treiber)
  • Kühlkörper (kann ins Gehäuse integriert sein)
  • Optik (Reflektor/Linse)
  • Verbindungstechnik (Steckkontakte, Verkabelung)
  • Gehäuse

Um ein gutes Zusammenspiel dieser Komponenten zu erreichen, gilt es zu verstehen, wie sich eine LED verhält. Die LED (Light Emitting Diode) ist ein Halbleiter und damit ein nichtlineares Bauteil. Wird an die LED eine niedrige Spannung angelegt, so leitet sie erstmal nicht. Steigt nun die Spannung an und überschreitet einen Schwellenwert, steigt der Strom durch die LED steil an und die LED beginnt plötzlich, Licht auszustrahlen. Steigt die Spannung weiter an, überhitzt die LED schnell und brennt durch.

Der Trick besteht also darin, die LED in dem schmalen Band zwischen voll „aus“ und voll „ein“ zu betreiben. Typischerweise ist aber der Steuerbereich für die Vorwärtsspannung (Uf) einer LED nur sehr klein (blauer Bereich in Bild 2). Erschwerend kommt hinzu, dass sich dieser Bereich über die Temperatur und das Alter verschiebt. Daher ist es von Vorteil, eine LED mit Konstantstrom anzusteuern. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

Die einfachste und auch günstigste Variante ist eine Konstantspannungsquelle mit einem Widerstand, um den LED-Strom zu begrenzen. Der Nachteil ist die schlechte Stromregelung und die geringe Effizienz. Eine weitere einfache und preiswerte Möglichkeit ist die Verwendung eines Linearstromreglers. Aber auch hier muss eine hohe Verlustleistung mittels Wärme abgeführt werden. Beide Varianten werden oft in Retrofits verwendet. Da hier die Wärmeabfuhr oft sehr begrenzt ist, erklärt sich die meist nur recht kurze Lebensdauer dieser Produkte.

Die beste Möglichkeit ist ein Schaltregler, gemeinhin als LED-Treiber bekannt. Dieser vereint die Genauigkeit des Schaltreglers mit einer hervorragenden Effizienz. Für hochwertige LED-Leuchten mit langer Lebensdauer ist dieser zu bevorzugen.