LED-Treiber Primärseitige Regelung treibt High-Brightness-LEDs mit hohem Wirkungsgrad

High-Brightness-LEDs (HB) machen konventionellen Lichtquellen Konkurrenz. Diese Power-LEDs bieten gegenüber anderen Beleuchtungslösungen, etwa in Gebäuden und auf Straßen, interessante Vorteile wie geringeren Energieverbrauch, längere Lebensdauer und höhere Lichtqualität. Damit HB-LEDs die Glühfadenlampen im breiten Massenmarkt erfolgreich ablösen können, müssen die Kosten für LED-Treiber weiter reduziert werden. Eine Lösung zeigt dieser Beitrag.

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Fairchild Semiconductor

Die Ansteuerung konventioneller Lichtquellen, wie Glühfadenlampen, ist einfach, da hier lediglich die Spannungsquelle direkt mit dem Leuchtmittel verbunden werden muss. Die meisten Energiequellen liefern eine konstante Spannung, die eine einfache und kostengünstige Ansteuerung von Glühbirnen erlaubt. Bei LEDs ist dagegen die Abstrahlungsintensität proportional zum Stromfluss durch die LED, wobei sich zudem die Durchlassspannung mit der Temperatur ändert. Deshalb erfordert die Ansteuerung von LEDs einen Konstantstrom und damit eine zusätzliche Schaltung.

Eine optimale LED-Treiberlösung

Normalerweise besteht ein netzgetriebener Konstantstrom-Treiber für LEDs aus einem isolierten Sperrwandler (Flyback-Konverter) mit einer Regelung des Ausgangsstroms (Bild 1). Der jeweilige LED-Strom wird über einen Messwiderstand erfasst und dann mit einem Referenzwert verglichen, wobei sich eine Fehlerspannung ergibt.

Die Fehlerspannung wird dann über einen Optokoppler auf die Primärseite übertragen und steuert das Tastverhältnis des Schaltbauteils auf der Primärseite. Obwohl dies eine ausgezeichnete Steuerung des LED-Stroms ermöglicht, wird für diese Ausgangsregelung ein Optokoppler, eine Referenzspannung und ein Messwiderstand benötigt, was die Systemkosten in die Höhe treibt und den Gesamtwirkungsgrad verschlechtert.

Eine LED-Treiberlösung mit minimalen Kosten ist mit der primärseitigen Regelung (PSR) möglich. Dieses Verfahren erlaubt eine genaue Steuerung des LED-Stroms auf der Sekundärseite anhand der Informationen der Primärseite des Treibers, wobei sich nicht nur die Verluste durch die Messung des Ausgangsstroms vermeiden lassen, sondern auch die gesamte Rückkopplungsschaltung auf der Sekundärseite wegfällt. Dies erleichtert das Design eines LED-Netzteils mit einem höheren Wirkungsgrad und minimalen Kosten. Mit diesem Verfahren lässt sich auch die Ausgangspannung des LED-Treibers ohne zusätzliche Rückkopplungsschaltung auf der Sekundärseite regeln. Zudem dient diese als Überspannungsschutz bei fehlender Last und erhöht damit die Zuverlässigkeit des Treibers.

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