LED-Treiber regelt den Impuls der LED für ein homogenes Erscheinungsbild in Farbe und Lichtstrom

Anbieter zum Thema

OKW Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme GmbH

RECOM Power GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

dilitronics GmbH

Tower PR

Jede LED mit gleich viel Strom versorgen

Das controLED-Prinzip beantwortet diese Frage erstaunlich einfach: Unabhängig von der Temperatur, wird der LED soviel Strom zur Verfügung gestellt, wie sie sich in der Parallelschaltung mit anderen LED nimmt, dafür wird die Pulsweite der LED exakt kontrolliert, um Ladungsgleichheit in allen angeschlossenen LED herzustellen. Angenommen es gibt eine parallele Anordnung von LEDs, bei der jeder Zweig aus der gleichen Anzahl von LEDs (eine oder mehrere) besteht. Wird eine konstante Spannung an diese Schaltung angelegt, würden unterschiedlich starke Ströme durch die Kanäle fließen, bedingt durch die Unterschiede in der Durchlassspannung der LED.

LED-Treiberbaustein berechnet individuelle Pulszeit der verschiedenen Ströme

Das controLED vergleicht diese verschiedenen Ströme miteinander und berechnet daraus eine individuelle Pulszeit für jeden Kanal und weist ihn diesen zu. Durch einen LED-Kanal mit einer höheren Durchlassspannung würde weniger Strom fließen. Entsprechend liefert der controLED-Treiber einen längeren Puls.

In einem anderen Kanal haben die LED eine niedrigere Durchlassspannung und ziehen mehr Strom, so dass die controLED ihm einen kürzeren Impuls zuweist. Am Ende wird wahrscheinlich jeder Kanal einen anderen Stromfluss haben und eine spezielle Pulszeit erhalten, um die Ladung in allen Kanälen auszugleichen.

Das mathematische Prinzip hinter der LED-Schaltung

Mathematisch ist dieses Prinzip sehr einfach:

Die Ladung wird als Produkt von Strom und Zeit (1) definiert. Und wir wissen, dass die elektrische Ladung proportional zum Lichtstrom der LED ist (2).

Q = I * t (1)

Q_e ~ ϕ_v (2)

Für eine größere Anzahl von LED-Kanälen ergeben sich identische Ladungen pro Kanal und dadurch ein einheitliches Erscheinungsbild aller Kanäle

Q₁ = Q₂ = …= Q_n [A * s] (3)

ϕ₁ = ϕ₂ =…= ϕ_n [lm] (4)

Dieses Ausgleichverfahren ist Teil der controLED-Technologie und wird beim erstmaligen Einschalten der LED kalibriert. Innerhalb dieser Kalibrierung misst das controLED den Strom in jedem Kanal, integriert den Wert auf und vergleicht ihn mit einer internen Referenz. Der Treiber zählt die Zeit bis der gemessene Wert der internen Referenz entspricht. Der LED-Kanal mit dem geringsten Strom wird auf die Periodendauer von 0,9 gesetzt, wobei sich die anderen Kanalpulse auf diesen Wert beziehen. Wenn der entsprechende Wert erreicht ist, schaltet controLED den Kanal ab bis die nächste Sequenz beginnt.

Ein kleines Beispiel soll das verdeutlichen. Die V_f von LED1 beträgt 3,45 V, von LED2 3,25 V und von LED3 3,05 V bei 350 mA. Sie werden in einer Parallelschaltung mit einer konstanten Spannung von 3,2 V betrieben. Jede LED würde einen anderen Strom beziehen und deswegen in unterschiedlichen Intensitäten und Farben leuchten.

ControLED regelt nun den Impuls für die LED mit dem niedrigsten Strom, hier LED1, auf etwa 90% der Periodendauer von 2,048 ms. Da sich durch die LED2 ein doppelt so hoher Strom einstellt wie durch LED1, benötigt diese auch nur einen halb so kurzen Puls wie LED1. Die LED2 würde also mit einer Pulsdauer von 0,45 der Periodendauer von 2,048 ms betrieben.

In der gleichen Weise wird die Pulzeit der LED3 bestimmt. Im Vergleich zu LED1 hat sie die vierfache Spannung. Deshalb erhält sie nur ein Viertel (0,225) der aktiven Zeit von LED1. Die Ladung durch alle LEDs ist genau identisch und führt zu einem homogenen Erscheinungsbild in Farbe und Lichtstrom.

Dynamischere LED-Anwendungen dank der LED-Treiberkomponenten

Alle Vorteile dieses Treiber-Prinzips wurden durch die von dilitronics entworfene LED-Treiber-Komponente DIL16CL01 einfach anwendbar gemacht. Durch die präzisen und effizienten Kontrollen sowie dem deutlich gesenkten Energieverbrauch öffnet controLED neue Anwendungsfelder für die Hersteller von LED-Anwendungen. Durch den Einsatz der Technologie mit dem controLED DIL16CL01 werden LED-Anwendungen noch dynamischer.

Benutzer können auf die Mikrosekunde genau bestimmen wo genau Licht benötigt wird. Wo kein Licht notwendig ist wird die Energie abgeschaltet. Das bietet Zeit für thermische Entlastung. Die Steuerung der Beleuchtungsanwendungen im Zusammenspiel mit externen elektronischen Geräten, zum Beispiel Kameras oder Sensoren, lässt sich durch Software-Implementierung steuern.

Welche LEDs aktiv oder inaktiv sind

Durch aktives Feedback und Kommunikationsschnittstellen via SPI oder I²C bietet die Anwendung Informationen darüber, welche LED gerade aktiv oder inaktiv ist. Die deutliche Verringerung des Energieverbrauchs trägt zur höheren Flexibilität der Anwendung bei.

Dank der unabhängigen Kontrolle der einzelnen LED, ist die Verwendung von Buck-Wandler möglich: Sie arbeiten mit einem Wirkungsgrad von bis zu 95% und sind wesentlich effizienter als die heutigen Boost-Wandler.

Der Anteil der Energie, der durch die LED-Ansteuerung verbraucht wird, sinkt von 10 oder 15% auf unter zwei Prozent. Dadurch erweitert controLED die Anwendungsmöglichkeiten für High-Brightness-LED erheblich.

Einsatzmöglichkeiten von High-Brightness-LEDs

Das Spektrum reicht von der industriellen visuellen Kontrolle mit höchsten Anforderungen an Präzision bis in die Automobilindustrie, die hohe Produktzuverlässigkeit auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen erfordert. LED-Bleuchtungsanwendungen im Innen- und Außenbereich werden durch kostengünstige Installation und Betrieb möglich, die bisher aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht möglich waren. Der Multi-Channel-Controller MCC16 von dilitronics, mit controLED-Technologiekern ist dafür das beste Beispiel. Die Installation wird einfacher, die Komplexität der Installation reduziert und der Energieverbrauch, also die Betriebskosten, reduziert.

* * Meinrad Braun ist Vertriebsleiter bei dilitronics in Jena.

(ID:26838460)