Viele der erwähnten LED-Netzteile von Mean Well sind bei M+R Multitronik ab Lager lieferbar.

Viele der erwähnten LED-Netzteile von Mean Well sind bei M+R Multitronik ab Lager lieferbar. M+R Multitronik

Am Anfang stellt sich die Frage: CV- oder CC-LED-Treiber? Das Erste, was man zur Auswahl des richtigen LED-Treibers wissen muss, sind die Parameter des LED-Lichts, also Nennleistung, Spannung und Strom, Begrenzungen Maximum/Minimum und Toleranzen. Zu finden ist dies in den Datenblättern der Hersteller. Hierbei ist zu beachten, dass die Helligkeit einer LED im CC-Modus proportional vom Betriebsstrom abhängt. LED steht für Light Emitting Diode (Licht emittierende Diode), das heißt, es handelt sich um eine Diode, die im Betrieb einer exponentiellen I-V-Charakteristik beziehungsweise -Kurve folgt. Meistens spezifizieren Hersteller im Datenblatt, ob sich eine LED im CV- oder CC-Modus betreiben lässt. Fehlt diese Information jedoch, folgt man der nachstehenden Anleitung oder kontaktiert den Hersteller.

Eckdaten

In diesem Artikel geht es um LED-Streifen, individuelle oder kombinierte Power-LED-Chips oder handelsübliche LED-Lampen in verschiedenen Ausführungen, die ein externes LED-Netzteil benötigen. Thema ist das Zusammenspiel von LED-Netzteilen mit häufig verwendeten LED-Treibern im Konstantspannungs- (CV – Constant Voltage) beziehungsweise Konstantstrombetrieb (CC – Constant Current).

Wann und vor allem wie wählt man einen CC-Treiber?

Besteht die LED-Lampe ausschließlich aus LEDs, ist ein CC-Treiber erforderlich. Diesen dimensioniert man nach der Nennleistung. Die Nennleistung der Lampe sollte nahezu der Ausgangsleistung des CC-Treibers entsprechen beziehungsweise nur minimal geringer sein. Weiterhin muss die erforderliche Betriebsspannung der Lampe im Ausgangsspannungsbereich des Treibers liegen. Dieser muss die Spanne der CC-Werte abbilden, um das volle Helligkeitsspektrum der LED-Lampe ausschöpfen zu können.

Ist der Maximalstrom der LED-Lampe höher als der Nennstrom des LED-Treibers, sollte der Ausgangsstrom des Treibers den Maximalstrom der Lampe nicht übersteigen. Ist er doch höher, kann es zu einem Ausfall oder zumindest zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Lampe kommen. Ein Betrieb mit Maximalstrom bei geringerem Nennstrom hat ebenfalls eine Verkürzung der Lebensdauer zur Folge. Denn ein höherer Betriebsstrom bedeutet nicht nur mehr Helligkeit, sondern führt auch zu stärkerer Hitzeentwicklung in der Lampe. Ist der Maximalstrom der LED-Lampe nicht spezifiziert, fragt man beim Hersteller nach oder geht davon aus, dass der Maximalstrom dem Nennstrom entspricht und wählt den LED-Treiber mit gleichem beziehungsweise etwas geringerem Ausgangsstrom.

Was passiert, wenn der Ausgangsnennstrom des LED-Treibers geringer ist als der Nennstrom der LED-Lampe? Man erhält zwar weniger Licht, jedoch ist dies oft mit bloßem Auge nicht erkennbar. Die LED-Lampe erhitzt sich im Betrieb nicht so stark und hat gute Chancen, die spezifizierte Lebensdauer zu erreichen.

Wie erfolgt nun die korrekte Auswahl?

Der Ausgangsstrom des LED-Treibers sollte gleich oder etwas kleiner als der Nennstrom der LED-Lampe sein. Was aber, wenn die spezifizierte Nennspannung der Lampe nicht im CC-Bereich des Treibers liegt? Das hat einen nicht empfohlenen Betrieb der Lampe zur Konsequenz und der Treiber kann nicht richtig arbeiten. Infolgedessen könnten die LEDs flackern oder blitzen, der LED-Treiber in einen Schutzmodus fallen oder die LED-Lampen nicht ihre eigentliche Helligkeit erreichen. Differieren Strom und Spannung, kann die LED nicht auf der exponentiellen Betriebskurve arbeiten. Dies sollte man unbedingt vermeiden. Von Mean Well stehen folgende Serien als LED-Treiber mit reinem Konstantstrombetrieb zu Auswahl: HLG-xxxC, PCD, PLD, PLM, GSC, LPC LCM, APC, LDD, LDH und LDB.

Wann ist ein LED-Treiber mit CV-Modus sinnvoll?

Enthält die LED-Lampe bereits weitere Komponenten wie Widerstände oder bestimmte CC-Treiber, die den Strom regeln, ist ein LED-Treiber mit CV-Modus erforderlich. Empfehlenswert ist ein Treiber mit identischer oder ähnlicher Ausgangsnennspannung/-strom. Was aber passiert, wenn die Ausgangsspannung höher ist, als es die Lampe erfordert? Das hängt davon ab, welche Art von CC-Treiber in die Lampe integriert ist. Handelt es sich zum Beispiel um Widerstände, die den Strom regeln, hätte eine höhere Spannung des LED-Treibers zur Folge, dass auch mehr Spannung auf die Widerstände kommt und einen höheren Strom in Widerständen und LEDs erzeugt, der diese dann überlastet und stark erhitzt. Auch hierdurch verkürzt sich die Lebensdauer der LEDs. Sind jedoch smarte CC-Treiber integriert, lassen sich die Lampen gegebenenfalls mit einer höheren Spannung betreiben, je nach definiertem Betriebsspannungsbereich des CC-Treibers. Allerdings ist hierbei der Leistungverbrauch unnötig hoch.

Was passiert, wenn die Versorgungsspannung des LED-Netzteils geringer ist als die der LED-Lampe? Auch in diesem Fall hängt es vom integrierten CC-Treiber der Lampe ab. Eine niedrigere Betriebsspannung führt bei Widerständen zu einer geringeren Stromabgabe, sodass die LEDs an Helligkeit verlieren – allerdings ist hier die Hitzeentwicklung der LEDs geringer. Bei smarten CC-Treibern hängt es vom spezifizierten Betriebsspannungsbereich ab, ob der CC-Treiber damit arbeitet oder nicht.

Und wenn die LED-Lampe einen höheren Strom benötigt als das LED-Netzteil laut Spezifikation als Nennstrom liefern kann? Diese Betriebsweise ist unbedingt zu vermeiden, da ein zu hoher Betriebsstrom der Lampe das Netzteil überlasten kann. Das fällt dann in einen Schutzmodus gegen Überlast und die LED-Lampe flackert oder leuchtet gar nicht. Bleibt die Möglichkeit, dass die LED-Lampe einen geringeren Betriebsstrom benötigt, als das Netzteil laut Spezifikation liefert. Diese Betriebsweise ist unproblematisch, da es grundsätzlich empfehlenswert ist, den Ausgangsstrom des Netzteils um 10 bis 20 Prozent höher zu dimensionieren, als es die Lampe erfordert. Dadurch bleibt die Eigenerwärmung des Netzteils gering und die Bauteile werden nicht am Leistungslimit betrieben und somit geschont. Häufig verwendete Netzteile mit reinem Konstantspannungsbetrieb von Mean Well sind die Serien LPL, LPV, APV, ULP-150 und PWM.

LED-Netzteile mit kombiniertem CC+CV-Modus

Beherrscht ein Netzteil sowohl Konstantstrom- als auch Konstantspannungsbetrieb, erfolgt der Wechsel zwischen den Betriebsmodi automatisch; ein Schalter ist nicht erforderlich. Die Last (Strom und Spannung), also die LED-Lampe selbst, bestimmt die Umschaltung der Betriebsmodi. LED-Netzteile, die in beiden Modi arbeiten, sollten im Datenblatt eine entsprechende Grafik oder Tabelle aufweisen, die die Arbeitsbereiche für CV- und CC-Modus genau definiert. Grundsätzlich aber arbeitet das Netzteil im CC-Modus, wenn die angeschlossene LED-Lampe keine CC-Treiber (Widerstände oder smarte CC-Treiber) enthält. Sind diese zusätzlichen Komponenten bereits im Leuchtmittel enthalten, arbeitet das Netzteil im CV-Modus. Folgende LED-Treiber von Mean Well verfügen über den CC/CV-Modus: HLG, HBG, HVG, CLG, HLN, LPF, NPF, OWA, PLN, PLC, PLP und HLP.

Bei fehlender Spezifikation des CV/CC-Betriebsbereiches im Datenblatt lässt sich die CC/CV-Charakteristik auch durch den Anschluss einer DC-Last ermitteln, die den vollen Arbeitsbereich von 0 bis 100 Prozent des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung abdeckt. Ist die DC-Last mit dem PC verbunden, erfolgt das Auslesen der Testdaten wesentlich schneller und genauer als beim manuellen Austesten von Messpunkten.

Gleichgültig, ob man sich für ein LED-Netzteil mit CC-, CV- oder CC+CV-Modus entscheidet, immer ist es ratsam einen Treiber zu wählen, der für einen dauerhaften Betrieb in einem Lastbereich von 80 bis 90 Prozent der spezifizierten Nennlast ausgelegt ist. So erreicht die LED-Lampe ihre volle Helligkeit und die Bausteine im Netzteil sind bei Dauerbetrieb der Lampe weniger belastet, was eine längere Lebensdauer des Netzteils verspricht.