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LED-Treiber für Automotive-Applikationen, Teil 2

25. Oktober 2010, 14:09 Uhr | Von Eric Hoyt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Kombination aus Abwärts- und Aufwärtsregler

Das Konfigurieren der LEDs in Form mehrerer parallelgeschalteter Ketten kann das System-Design einerseits erheblich vereinfachen, da die LED-Treiber in diesem Fall direkt vom Bordnetz mit seiner Spannung von 12 bis 14 V gespeist werden können. Andererseits hat diese Serien-Parallelschaltung auch einige Nachteile. Studiert man die Datenblätter der LED-Hersteller, werden zwei wichtige Fakten deutlich: Erstens ist die Lichterzeugung einer LED proportional zu dem in ihr fließenden Strom. Zweitens ändert sich der dynamische Widerstand einer LED mit ihrer Durchlassspannung (U_F). Daher sortieren die Hersteller ihre LEDs nach U_F, Lichtstrom und Farbe (bzw. Farbtemperatur) in so genannte Bins.

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Ein typisches U_F-Bin kann folglich LEDs mit Werten von 3,27 bis 3,51 V (bei +25 °C) enthalten, während alle Bins zusammen einen Bereich von 2,8 bis 4,2 V abdecken. Da LED-Hersteller normalerweise LEDs aus mehreren Bins an jeden Kunden liefern, ist es für den Entwickler nicht praktikabel, auf eine geringe U_F-Streuung aller LEDs zu bauen.

Welche Auswirkungen die U_F-Streuung hat, macht das folgende Beispiel deutlich. In einem Experiment wurden mithilfe der in Bild 5 gezeigten Anordnungen Daten erfasst. Im einen Versuchsaufbau auf der linken Seite sind die vier LEDs alle mit einer eigenen Stromquelle versehen, während sich in der anderen Konfiguration vier parallelgeschaltete LEDs eine Stromquelle teilen.

Die Daten der Tabelle wurden bei +25 °C und binnen fünf Sekunden nach dem Einschalten der Betriebsspannung aufgezeichnet, um die Auswirkungen der Eigenerwärmung der LEDs zu minimieren. Aus den Daten lässt sich unmittelbar ablesen, dass unterschiedliche U_F-Werte bei Parallelschaltung zu einer ungleichen Stromverteilung führen. Ähnliche Effekte lassen sich auch bei sortierten LEDs beobachten, wenn die parallelgeschalteten LED-Ketten unterschiedlich hohe Ströme führen. Die ungleiche Stromverteilung ließe sich versuchsweise durch entsprechende Vorschaltwiderstände kompensieren. Hauptnachteil dieser Lösung wäre allerdings die Effizienzeinbuße wegen der Verlustleistung, die in diesen Widerständen abfällt.