Stromversorgung für High-Power-LEDs Passive Bauteile sind das Zünglein an der Waage

High-Power-LEDs erfordern eine fein abgestimmte Stromversorgung, weil sie einen unmittelbaren Einfluss auf die Intensität und Farbtemperatur hat.
High-Power-LEDs erfordern eine fein abgestimmte Stromversorgung, weil sie einen unmittelbaren Einfluss auf die Intensität und Farbtemperatur hat.

High-Power-LEDs (≥ 1Watt) erfordern eine fein abgestimmte Stromversorgung, weil sie einen unmittelbaren Einfluss auf die Intensität und Farbtemperatur hat. Dabei geben nicht nur die LED-Treiber den Ton an, sondern auch passive Bauteile haben einen entscheidenden Einfluss.

Zwar liegt das Hauptaugenmerk meist auf den Schaltreglern bzw. LED-Treibern. »Die Bedeutung der passiven Komponenten ist für eine optimale Stromversorgung aber im Sinne einer optimalen Systemauslegung mindestens ebenso wichtig«, erklärt Bernd Riemann, Director FAE/Technisches Marketing von setron. Der LED-Treiber regelt den Strom durch die LED (oder mehrere LEDs) und liefert gleichzeitig die durch die Durchlassspannung der LED-Last benötigte Ausgangsspannung. Ströme oberhalb von 350mA und Durchlassspannungen von 2 bis 5VDC sind für High-Power LEDs üblich. Dabei bestimmt man mit dem Strompegel maßgeblich die Lichtintensität der LED.

LED-Treiber, die aus der Versorgungsspannung eine Stromquelle zum Treiben einer oder mehrerer LEDs liefern, bieten mittlerweile viele Hersteller an. Die Schaltungstechnik und damit die Auswahl des LED-Treibers hängen dabei von der Art der Spannungsquelle ab. Die Wahl eines Aufwärts-, Abwärts- oder kombinierten Buck-Boost-Wandlers wird durch die Beziehung zwischen der DC-Eingangsspannung und der benötigten LED-Spannung vorgegeben. »Wenn die Versorgungsspannung niedriger als die Betriebsspannung der LED ausfällt, greift man zu einem Boost-Wandler, während der umgekehrte Fall, also Versorgungsspannung ist größer als die Betriebsspannung einen Buck-Wandler erfordert«, erläutert Riemann. Die Temperaturkompensation ist ein weiteres wichtiges Kriterium für eine effiziente Stromversorgung und damit auch für die Auswahl des LED-Treibers, denn mit steigender Temperatur sinkt die Helligkeit von LEDs.

Unabhängig vom Regelungsschema und der damit verbundenen Auswahl des LED-Treibers spielt die Auswahl der passiven Komponenten, wie Kondensatoren und Induktivitäten, für die Effizienz und Funktion der Schaltung eine große Rolle. Es gilt, die richtige Auswahl der verfügbaren Komponenten im Hinblick auf typische Einsatzbedingungen und nicht zuletzt die Lebensdauer zu treffen. »Hier muss man aber beachten, dass Standardkomponenten den hohen Anforderungen nicht gewachsen sind und man daher auf spezielle High-Performance Komponenten zurückgreifen sollte«, gibt Riemann zu bedenken. Das sind bei  LED-Applikationen im Wesentlichen:

  • Kondensatoren (Eingangs- und Ausgangskapazitäten)
  • Leistungsinduktivitäten
  • Strommesswiderstände
  • Thermistoren (zur Temperaturmessung und –kontrolle)