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LED-Treiber für Smart Lighting

LED-Treiber werden digital

30. August 2016, 12:45 Uhr | Von Kurt Marquardt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Künftige Herausforderungen bei LED-Treibern

Die Kreativität der Lichtvisionäre bringt neue Herausforderungen für LED-Treiber mit sich. Ein Merkmal ist der Einsatz von Farben. Das betrifft auch unterschiedliche Weißtöne. In verschiedenen Forschungsstudien wurde festgestellt, dass in den Morgenstunden kaltes Licht (über 5000 Kelvin Farbtemperatur) die Leistungsfähigkeit und Konzentrationsfähigkeit fördert. Die hohen Blauanteile behindern wiederum am Abend das Einschlafen. Installationen, die über den Tag den Weißton der Beleuchtung an diese Bedürfnisse anpassen, werden bereits erprobt. LED-Treiber müssen daher mehr als einen Kanal steuern können, um die entsprechenden Wirkungen zu erzielen.

Zum Senken der Bauteilekosten wird versucht, die Toleranz der Treiber gegen Schwankungen zu erhöhen. Das betrifft sowohl die Bauteile auf der Treiberplatine wie Kondensatoren, Spulen, Widerstände und Schalttransistoren als auch die LEDs. Wenn dem Controller entsprechende Messwerte zugeführt werden, lassen sich die relevanten Parameter an die aktuellen Gegebenheiten anpassen. Ein gutes Beispiel ist das Einstellen der erzielten Lichtfarbe auf einen festen Zielwert. LEDs unterliegen fertigungsbedingten Schwankungen und auch die Umgebungsbedingungen wie die Temperatur haben direkten Einfluss auf die Helligkeit und Farbe des erzeugten Lichts. Wenn (beispielsweise) ein Farbsensor die aktuellen RGB-Werte erfasst, kann ein passender Controller die Beleuchtung auf die Zielwerte einstellen.

Da Beleuchtungssysteme mit mehr Sensoren ausgestattet werden und die einzelnen Knoten miteinander vernetzt sind, liegt es nahe, aus diesen Daten mehr zu machen, als nur das Licht zu steuern. Erste Anwendungen werden für Supermärkte erprobt, um die Frequentierung definierter Areale eines Verkaufsraumes durch Kunden zu erfassen.

Auch die Energieverteilung an das Endgerät wird nach Alternativen untersucht. Das seit hundert Jahren etablierte Wechselstromsystem birgt einige Nachteile wegen der immer kleineren Betriebsspannungen der Verbraucher. Es ist auch nicht effizient, mit Photovoltaik Gleichspannung zu erzeugen, diese mittels Inverter in Wechselspannung zu konvertieren, um sie anschließend wieder in Gleichstrom an der LED-Leuchte umzusetzen. Mehrere Initiativen in der Industrie schlagen eine zusätzliche Gleichspannungsverteilung vor, die die entsprechenden Verbraucher und Erzeuger direkt verbindet und so die doppelte Umwandlung umgeht. Auch eine zentrale Versorgung des Gleichspannungssystems aus dem Wechselspannungsnetz birgt einige Vorteile. Der Aufwand für die Leistungsfaktorkorrektur bleibt auf einen Ort begrenzt und könnte dort mit sehr wenig Mehraufwand sehr effektiv betrieben werden. Die niedere Spannung der Leitung (für Menschen ungefährliche Spannungspegel < 60 V) ist ein wichtiger Aspekt für die Sicherheit und reduziert gleichzeitig den Materialverbrauch für Isolation.

Dieses Merkmal kommt auch dem Trend entgegen, die Lichtquellen nicht mehr einzeln irgendwo im Raum zu positionieren, sondern gleich in die Baumaterialen oder Möbel zu integrieren. Für die Hersteller von LED-Treibern ergibt sich damit die zusätzliche Herausforderung, das Volumen der Treiber, insbesondere ihre Bauhöhe, deutlich zu verkleinern.

Der Autor

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Kurt Marquardt
ist Senior Director Lighting Application and Systems bei Infineon Technologies in Neubiberg. Er begann 1985 seine berufliche Laufbahn als Entwicklungsingenieur bei Siemens Halbleiter und war dort u.a. später für den ASIC-Geschäftsbereich verantwortlich. Seit 2012 verantwortet er das Produktmarketing für LED-Beleuchtungssysteme.