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Eurolighting / LED-Ansteuerung: AC-Technik – eine kleine Revolution?

Mit der treiberlosen AC-Technik für LED-Ansteuerungen können LEDs bis zu 50.000 Stunden betrieben werden: Neue ICs ermöglichen es, bei LED-Leuchten aller Art auf eine konventionelle Stromversorgung zu verzichten.

euroLighting Bildquelle: © euroLighting

Leuchtdioden benötigen je nach Bauweise eine Betriebsspannung von etwa 2 V(DC) bis 60 V(DC). Dazu ist bisher ein großes Netzteil nötig gewesen. In diesem brauchen Komponenten wie Elektrolytkondensatoren, Trafo, Induktivitäten viel Platz. Je größer die elektrische Leistung des Netzteils ist, um so größer sind auch die Bauelemente und folglich die Abmessungen des Netzteils.

Integrierte Schaltungen für die AC-Technik verändern die Stromversorgung von Leuchtdioden: Derartige AC-Treiber-Bauelemente erlauben eine quasi »treiberlose« Direkteinspeisung mit 230 V(AC). Es gibt zweierlei Arten solcher integrierter Schaltkreise:

  • Ein zentrales IC generiert gemeinsam mit Varistoren und Widerständen eine direkte Ansteuerung mit einer Wechselspannung von 230 V.
  • Chip-ICs von EuroLighting arbeiten im Unterschied zu herkömmlichen ICs mit geringerer elektrischer Leistung. Man verwendet deshalb mehrere Chips auf einer Platine und erzielt somit eine gleichmäßige Wärmeverteilung. 

Versuche einer Direkteinspeisung von 230 V Wechselspannung gibt es schon lange. Die bisherigen Lösungen brachten jedoch nicht den erwünschten Erfolg. Mit Hilfe eines Chips der Firma RF Semi, Korea, konnte eine Treiberschaltung für LED-Applikationen entwickelt werden. Der Chip wandelt eine pulsierende Gleichspannung in eine trapezförmige, in Stufen getaktete Gleichspannung um. Dadurch können konventionelle Stromversorgungen entfallen.

Bild 1: Gegenüberstellung der AC-LED-Ansteuerungen Bildquelle: © euroLighting

Bild 1: Gegenüberstellung der AC-LED-Ansteuerungen

Der Chip kommt ohne Elektrolytkondensatoren, Trafo, Induktivität etc. aus. Man kann direkt mit 230 V(AC) auf die Schaltung gehen. Die Netzwechselspannung wird gleichgerichtet und ohne Glättung einem AC-Direkttreiber zugeführt. Der Treiber taktet mit 100 Hz bis 120 Hz. Durch die Leuchtdioden fließt somit ein konstanter Strom bei einer Spannung zwischen 60 und 70 V(DC). Leuchtdioden, die im Bereich von 2 bis 70 V(DC) spezifiziert sind, können direkt angesteuert werden (Bild 1). Die 230 V(AC) der Stromversorgung werden dazu in vier Stränge von je 60 bis 70 V(DC) aufgeteilt. Jeder Strang betreibt Leuchtdioden mit 2 bis 70 V(DC). Die Voltzahl der Leuchtdioden variiert mit der Anzahl der Chip-ICs, z. B. bei 2 V pro Diode lassen sich 35 Stück hintereinander schalten, bei 7-V-Dioden zehn Stück, bis hin zu einer einzelnen 70-V-Diode. Die Verwendung mehrerer Chips und deren Parallelschaltung erweitert die elektrische Leistung auf mehr als 100 W. Schaltungen, die mit diesem Chip ausgerüstet sind, lassen sich kontinuierlich zwischen 10 V und 100 V dimmen.

Auch zentrale ICs steuern direkt mittels Wechselspannung an. Sie funktionieren jedoch nach anderen Schaltungsprinzipien. Gemeinsam mit einer peripheren Elektronik kann ebenfalls eine direkt betriebene AC-Schaltung aufgebaut werden. Diese erreicht allerdings nur sequentielles Leuchten einzelner LED-Gruppen. Erst bei 100 % Leuchtleistung werden alle Leuchtdioden mit Strom versorgt und erst dann wird eine gleichmäßig beleuchtete Fläche erzielt.

Vorteile der AC-Treiberschaltung

Bild 2: Mithilfe der neuen AC-IC-Chips wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf der Platine erzielt Bildquelle: © euroLighting

Bild 2: Mithilfe der neuen AC-IC-Chips wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf der Platine erzielt

EuroLighting entwickelt unter Verwendung von AC-Chip-ICs eigene Schaltungen mit hoher oder niedriger elektrischer Leistung in verschiedenen Bauformen (z. B. Scheiben oder Stäbe). Die Chips sind am Rand der Schaltung angeordnet, die Leuchtdioden befinden sich in der Mitte. Dies führt zu einer ausgeglichenen Wärmeverteilung über die gesamte Fläche der LED-Leuchte (Bild 2).

Bild 3: Standardmodule mit AC-Technik von euroLighting Bildquelle: © euroLighting

Bild 3: Standardmodule mit AC-Technik von euroLighting

Aus Gründen der Sicherheit sind die Chips (Flip-Chip-Ausführung) mit Epoxid abgedeckt. Die Stromzufuhr erfolgt über eine Öffnung in der Mitte der Schaltung oder aber durch Stecker, die am Rand angebracht sind. Neun Standardmodule mit elektrischen Leitungswerten zwischen 3 W und 40 W sind erhältlich (Bild 3). Es gibt auch Module mit einer elektrischen Leistung von maximal 100 W.