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Hochwertige medizinische LED-Beleuchtungen brauchen langzeitstabile, effiziente Stromversorgungen. (Bild: Derungs Licht)

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Stromversorgungen für im Medizinbereich eingesetzte LEDs müssen hohen Anforderungen genügen. Welche das sind, erklärt der Autor detailliert in diesem Artikel.

In der Medizin eingesetzte Leuchten müssen dafür sorgen, dass Ärzte und behandelndes Personal bei Untersuchungen oder während einer Operation optimal sehen können. Eine neutrale Farbwiedergabe ist neben einer sehr guten Ausleuchtung daher essenziell. Moderne LED-Lichttechnik erfüllt diese Anforderungen.

Damit hochwertige medizinische LED-Beleuchtungen dauerhaft wie vorgesehen funktionieren, benötigen sie langzeitstabile, hocheffiziente Stromversorgungen (PSU, Power Supply Unit). Diese müssen nicht nur zuverlässig Strom liefern: Oft stellen die besonderen Umgebungsbedingungen in Praxen, Kliniken und Krankenhäusern sowie einzuhaltende Normen weitere hohe Anforderungen an die Energielieferanten.

Beispielsweise müssen sie so konstruiert sein, dass die Leuchten weder Behandelnde noch Behandelte bei Berührung durch Leck- oder Kriechströme gefährden – auch nicht im Falle eines Fehlers oder Defekts. Darüber hinaus spielt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) im medizinischen Umfeld eine bedeutende Rolle. Ein möglichst geringer Stromverbrauch hilft den Gesundheitseinrichtungen zudem, ihre Betriebskosten zu senken und somit wirtschaftlich effizienter zu agieren.

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Eine gute Ausleuchtung ist bei medizinischen Untersuchungsleuchten essenziell. Derungs Licht

Bei der Auswahl geeigneter LED-Treiber für medizinische Untersuchungsleuchten sind daher viele Überlegungen zu berücksichtigen. Dazu zählen neben der Gesamtleistungsaufnahme des Beleuchtungssystems der Strombedarf und die benötigten Spannungswerte, der Wirkungsgrad sowie der verfügbare Bauraum. Auch spezielle Steuerungs- und Überwachungsfunktionen, Set-Up- und programmierbare Funktionsmerkmale und nicht zuletzt das verfügbare Budget sind wichtige Auswahlkriterien, die in eine Evaluation einfließen.

Damit sie die Funktion anderer elektrischer Geräte nicht beeinflussen und gleichzeitig nicht von anderen Geräten gestört werden, müssen in der Medizintechnik eingesetzte Netzteile unbedingt die Emissions- und Imissionsgrenzwerte für die elektromagnetische Verträglichkeit einhalten, wie sie in der Norm EN 60601-1-2 definiert sind. Diese schreibt zudem vor, dass PSU, die in medizinischen Applikationen zum Einsatz kommen, einen besonders niedrigen Erdableitstrom nicht überschreiten dürfen. In der neuesten, vierten Ausgabe der Norm sind die Anforderungen an die EMV elektrischer Geräte – und damit auch an Stromversorgungen – noch einmal deutlich gestiegen. Ein Blick in moderne Patientenzimmer, OPs und Arztpraxen verdeutlicht, warum: Hier sind immer mehr zum Teil lebenserhaltende Geräte gleichzeitig aktiv, deren Funktion unbedingt sichergestellt sein muss.

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Die Netzteilserie für den Einsatz in medizinischen LED-Leuchten. inpotron

Steht wenig Bauraum in der Leuchte zur Verfügung, ist ein kompakter Aufbau des Netzteils erforderlich. Gleichzeitig darf es sich aber nicht stark erhitzen. Dies würde zu einer vorzeitigen Alterung der Bauteile führen und damit die Wahrscheinlichkeit eines Defekts erhöhen. Wichtig ist zudem, dass eine Netzteil-Topologie über einen breiten Temperaturbereich ihre Nennleistung möglichst ohne Derating bereitstellt. Viele Netzteile haben damit Probleme, da ihre Ausgangsleistung mit steigender Temperatur drastisch absinkt. Bei einer Umgebungstemperatur von 70 °C bringen viele Standardnetzteile zum Beispiel nur noch die halbe nominale Ausgangsleistung.

Hochwertige Netzteile für gutes Licht

inpotron hat speziell für den Einsatz in medizinischen LED-Leuchten eine Netzteilserie entwickelt, die alle für medizintechnische Geräte nötigen Normen erfüllt bei guten Leistungsmerkmalen.

Eine Besonderheit ist der AC-Weitbereichseingang mit Auto-Select-Funktion. Dieser stellt die Eingangsstufe abhängig von der anliegenden Wechselspannung automatisch auf den optimalen Arbeitspunkt ein. Das verhindert Fehlanpassungen und ermöglicht auch bei kleineren Leistungsentnahmen hohe Wirkungsgrade. So erreicht diese Lösung bei 13 und 24 W einen Wirkungsgrad von durchgängig mehr als 85 %. Im Betrieb erwärmt sich das Netzteil daher nur wenig und eignet sich somit auch für den Einbau in Leuchten, deren Gehäuse der Stromversorgung nur wenig Platz lassen.

Über einen weiten Temperaturbereich von 0 bis +65 °C liefert die PSU ihre Nennleistung ohne Derating. Bei einer Durchschnittstemperatur von 40 °C beträgt die kalkulierte mittlere Betriebsdauer 40.000 Stunden, was ungefähr der Lebensdauer hochwertiger LED-Leuchtmittel entspricht.

Die Leistungselektronik lässt sich werkzeuglos montieren. Dafür verfügt der Energielieferant auf Primär- und Sekundärseite über zweipolige Federzugklemmen. Im Vergleich mit den sonst üblichen Schraubklemmen vereinfacht und beschleunigt dies den Einbau besonders bei beengten Platzverhältnissen erheblich. Befestigungsbohrungen in der Einbauplatine der PSU erleichtern die Montage zusätzlich. Der sonst übliche Klebeprozess kann ebenso entfallen wie eine zusätzliche Isolationsunterschale, die die nötigen Abstände im Gehäuse oder im Leuchten-Tragarm sicherstellt. Hersteller können ihre Produkte somit kompakter designen und profitieren von einer beschleunigten und günstigeren Fertigung.

Langzeitverfügbarkeit von mindestens zehn Jahren

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LED-Leuchten für den Einsatz in der Medizin müssen vielfältige Anforderungen erfüllen. Derungs Licht

Umgekehrt vereinfacht die Konstruktion auch Reparaturen oder den Austausch im Falle eines Defekts. Denn ein Ausfall ist immer möglich – auch wenn inpotron durch den Einsatz hochwertiger, langzeitstabiler Qualitätsbauteile dafür sorgt, dass die eigenen Netzteile ihre Nennleistung in der Regel über viele Jahre hinweg zuverlässig bereitstellen. Da die Produkte für den Gebrauch in professionellen Applikationen vorgesehen sind, garantiert Inpotron eine Langzeitverfügbarkeit von mindestens zehn Jahren.

In der Class-II-Ausführung erreicht das Netzteil selbst ohne Schutzerdleiter (Protective Earth, PE) so geringe elektromagnetische Störstrahlungswerte, dass es ohne EMV-Schutzgehäuse nicht nur die Vorgaben der EN 60601-1-2 erfüllt, sondern auch die strengen EMV-Kriterien für Mischgebiete (Industrie und Wohnraum) einhält, wie sie die Normen EN 55015 und EN 55011 Class B vorschreiben. Darüber hinaus erfüllt die PSU-Serie die speziell für LED-Applikationen geltenden Vorschriften der EN 61347-2-13 für harmonische Oberschwingungen (Harmonics, Class C) der Versorgungsspannung. Diese Norm regelt sowohl den Schutz des Anwenders gegen elektrischen Schlag als auch das thermische Verhalten der LED-Konverter im Fehlerfall. Entsprechend sind in den Spannungskonvertern Mechanismen zum Schutz vor Überspannung, Überlastung, Kurzschluss und Überhitzung integriert.

Die inpotron-Netzteile sind eine solide Basis für medizinische LED-Beleuchtungen. Spezielle Kundenanforderungen erfüllt der PSU-Hersteller unter anderem mithilfe seines effizienten Baukastensystems. So kann er genau auf die Vorgaben seiner Kunden angepasste, kompakte und langlebige PSU-Komplettlösungen fertigen, die Effizienz, Nachhaltigkeit und ein günstiges Preisleistungsverhältnis vereinen.

Matthias Schellmann

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Key Account Manager, inpotron

(ah)

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