LED-Schaltungen mit AC-Ansteuerung Direkt und flimmerfrei mit 230 V

Die direkte Ansteuerung von LEDs mit Wechselstrom kann das Leuchtendesign beträchtlich vereinfachen und dadurch Entwicklungs- bzw. Produktionskosten sparen. Doch welche unter-schiedlichen Lösungen gibt es und was ist zu berücksichtigen?

Ein eigenes Netzteil für LED-Beleuchtungen entwickeln zu müssen kann ein neues Projekt stark verzögern. Wesentliche Vereinfachungen ergeben sich durch die Verwendung von AC-Verfahren, die eine Direktansteuerung von LEDs mit 230 V ermöglichen. Auf diese Weise ist es möglich, flimmerfreies und gut dimmbares Licht zu erzeugen. Weitere Vorzüge sind eine erhebliche Kostenreduzierung sowie, dass sich die Leuchtdioden verschiedener Hersteller benutzen und sogar in einer einzigen Schaltung mischen lassen. Zudem besteht die Möglichkeit, auf ein sehr viel kleineres Netzteil zurückzugreifen, das sich in vielen Gehäusetypen unauffällig verstecken lässt.

Eine LED mit 230 V direkt anzusteuern mag aus mehreren Gründen pro­blematisch erscheinen, beispielsweise im Hinblick auf die sogenannte Schutzkleinspannung. Durch entsprechende Schutzmaßnahmen und Isolierung lassen sich diese Schwierigkeiten jedoch rasch bewältigen. Ein spezielles IC von euroLighting ermöglicht eine LED-Treiberschaltung mit direktem 230-V-Betrieb (AC) und erzeugt dabei flimmerfreies Licht. Dazu wird die 230-V-Netzwechselspannung gleichgerichtet und ohne Glättung einem Wechselspannungs-Direkttreiber zugeführt.

Der Treiber taktet mit 100 bis 120 Hz und betreibt die Leuchtdioden mit einem konstanten Strom sowie einer Spannung zwischen 60 und 70 V. Daraus ergibt sich der besondere Vorteil, dass sich LEDs verschiedener Hersteller, die für Spannungen zwischen 2 und 70 V spezifiziert sind, direkt ansteuern lassen. Bei einer Betriebsspannung von 70 V lassen sich mehrere Gleichstrom-LEDs mit unterschiedlichen Spannungen, jedoch mit maximal 70 V direkt in einer Gruppe betreiben. Beträgt die Betriebsspannung einer LED beispielsweise 2 V, können bis zu 35 solcher LEDs in Serie geschaltet werden. Durch das Verwenden weiterer ICs lässt sich die Schaltung und die erforderliche Leistung problemlos erweitern.

Unterschiede im Dimmen

Die AC-Technik, die in Deutschland sowie in einigen asiatischen Ländern bereits seit Jahren eingesetzt wird, hat sich unter anderem in Glühlampen-Retrofitlösungen, LED-Lampen mit GU10-Sockeln, Deckenstrahlern, Deckentiefstrahlern bis 120 W, Flächenleuchten mit Abmessungen bis 62 cm × 62 cm und LED-Röhren bewährt. Auf dem Markt befinden sich bereits zahlreiche ICs, mit denen sich AC-Direktschaltungen verwirklichen lassen. Generell ist mit solchen Schaltungen auch ein Dimmen der LED-Beleuchtungslösungen möglich; dieses erfolgt aber je nach Konzept auf zweierlei Weise.

Das simultane Dimmen der gesamten Leuchte und der damit realisierten Schaltung lässt sich mit dem von euroLighting angebotenen IC EL01 erreichen. Wie in Bild 1 zu sehen ist, werden also alle Leuchtdioden gleichmäßig gedimmt.  

Mit manchen Ansteuerungsschaltungen des Wettbewerbs wird ein sequenzielles Dimmen einzelner Baugruppen durchgeführt. Dann werden einzelne Gruppen mit der vollen Leistung bestromt und weitere Gruppen bei größerem Helligkeitsbedarf zugeschaltet. Daraus ergeben sich allerdings Nachteile, denn nicht alle Leuchtdioden können gleichzeitig gedimmt werden (Bild 2). Dadurch wirkt die thermische Belastung unterschiedlich und wird nicht auf die gesamte Fläche gleichmäßig verteilt. Eine auf diese Weise ausgeführte Schaltung benutzt in der Regel nur ein einziges zentrales IC.

Durch das Verwenden mehrerer EL01-ICs ist eine gleichmäßige thermische Belastung der LEDs gewährleistet. So erscheint eine Lebensdauer der Schaltung von 50.000 Stunden absolut realistisch. Ferner weist das IC eine NTC-Charakteristik auf, die ab 85 °C für eine Reduzierung der Leistung sorgt. Die einfache Schaltung kommt ohne Elektrolytkondensatoren, Induktivitäten oder Trafos aus. Eine gleichmäßige Dimmbarkeit ist auch ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand möglich und flimmerfreies Licht wird bei allen Leistungen erreicht.