Welches Netzteil, welchen Treiber braucht man für die LED?

In diesem Artikel befassen wir uns mit den Treibern bzw. Netzteilen, die man für die verschiedenen LEDs benötigt. Welcher Treiber / Netzteil wird benötigt, wie muss dieses ausgelegt werden.

Dazu brauchen wir einige grundlegende Fakten:

• Die LED – also “Light Emitting Diode” – ist ein Licht emittierender Halbleiter. Dieser lässt Strom in eine Richtung durch und erzeugt damit Licht.
• Die LED alleine begrenzt den Strom, der durch sie hindurchfließt nicht. Er kann also bis zur Zerstörung der LEDs ansteigen. 
• Dioden an sich benötigen eine konstante Spannung.
• Im Gegensatz zum Wechselstrom (230V) aus der Steckdose brauchen LEDs einen Gleichstrom in Richtung der Flussrichtung der Diode. Bei Wechselstrom AC wird der Strom durch L/N transportiert. Der Strom wechselt hier die Polarität. Gleichstrom ist quasi ein gleichgerichteter Strom, welcher immer von Anode zu Kathode läuft. Auch die AC-LEDs welche direkt auf 230V AC angeschlossen werden haben Gleichrichter vorgeschaltet, um die LEDs mit diesem gleichgerichteten Strom zu versorgen.

Grundsätzlich teilen wir LEDs in 2 Kategorien ein:

• CV Constant Voltage – also konstante Spannung und
• CC Constant Current – also Konstantstrom

Ebenso gibt es 2 verschiedene Arten von Stromversorgungen, die für diese LEDs in Frage kommen:

• Netzteile stellen eine konstante Spannung zur Verfügung, der Strom ist variabel.  
• Treiber stellen einen konstanten Strom zur Verfügung, die Spannung ist variabel. 

Netzteile – CV Constant Voltage – konstante Spannung

CV LEDs benötigen ein Netzteil mit einer konstanten Spannung (z.B. 12 V, 24 V, 48 V …)

Die LEDs haben hier einen Strombegrenzer (Widerstand) vor die LEDs geschaltet, der alle LEDs mit einer für die LEDs ausgelegten Ampere versorgt (z.B. 350mA etc.)

Eine 12V LED mit 350 mA braucht also ein Netzteil mit 12 x 0,35 = 4,2 Watt

V (Volt) x A (Ampere) = W (Watt)

Der erforderliche Strom von 350 mA wird jeweils vor der LED auf der Leiterplatte/Platine durch einen Widerstand reguliert, sodass die LED ihre 12V DC, 0,35 Amper erhält.

Die Leistung ist je nach Anzahl der geschalteten LEDs zu ermitteln und würde in diesem Beispiel 12 Volt x 0,35 Amper = 4,2 Watt entsprechen. Das Netzteil kann mit diesen Angaben passend dimensioniert werden. Empfohlen wird hier ein Leistungs-Puffer von >10 %, um einem Leistungsabfall entgegenzuwirken sowie eine Temperaturbelastung durch Volllast der Elektronik zu mindern.

Sind mehrere LEDs verbaut (wie z.B. auf einem LED-Streifen) addiert sich dieser Leistungswert pro LED. Die Spannungsversorgung bleibt hier konstant bei 12 V DC und die Stromstärke für das System wird multipliziert (0,35 Amper x 40 LED-Chips = 168 Watt Leistung exkl. Puffer). Das Netzgerät sollte in diesem Beispiel bei etwa 200 Watt Gesamtleistung liegen, um Toleranzen sowie Verluste in der Leitung mit auszugleichen.

Treiber – CC Constant Current – Konstantstrom

Bei CC LEDs werden Treiber eingesetzt. Hier wird der für den Betrieb der LEDs benötigte Konstantstrom vom Treiber begrenzt und an die LED weitergegeben. Der Treiber ist also eine Konstantstromquelle. Hier muss die Strombegrenzung nicht vor der LED vorgenommen werden. Die Spannung wird von den LEDs dann flexibel angefordert.

Bei dieser Art von Schaltung haben die LEDs eine Schwellspannung, welche diese bei genau dieser Spannung zum Emittieren von Licht bringen (Beispiel 18V DC). Der Stromfluss wird in unserer Beispielrechnung auf 350 mA „konstant“ begrenzt. Durch eine Konstantstromquelle mit einem Spannungsbereich von 12 bis 21 V DC wird dieser Strom ausgegeben. Die LEDs haben somit einen fest definierten Eingangsstrom von 350 mA zur Verfügung. Die Schwellspannung der LEDs bleibt bei 18 V DC und wird vom Netzgerät variabel angepasst (für Spannungsabfall und andere Einflüsse erforderlich). 

Leistung = 18 V x 0,35 A = 6,3 Watt. 

Die Unterschiede und Einsatzbereiche von CC und CV LEDs 

Die Schaltungen für Konstant-Strom LEDs ist niedriger in ihrem Aufbau, jedoch komplexer in Ihrer Handhabung. 

In Serienproduktionen und Bereich der Einzelleuchten wird mehr im Konstant-Strom-Betrieb entwickelt, da diese LEDs vordefinierte Ströme erhalten.

Für Systemaufbauten mit flexiblen Lasten werden daher eher LEDs eingesetzt, die mit einer Konstant-Spannung betrieben werden. Hier kann die Leistung und die Anzahl der LEDs variabel angepasst werden. Bei Konstant-Strom betriebenen LEDs ist die Schaltung und der Aufbau so ausgearbeitet, dass alles LEDs die konstante Spannung brauchen und Ihren Strom durch den Vorwiderstand reguliert wird. 

Für universale Systeme wird Konstant-Spannung gewählt, um mit einer Stromquelle alle auf eine Spannung ausgerichteten LEDs zu versorgen. Bei Konstant-Spannung werden viele begrenzende Komponenten verwenden, was die Systeme gegenüber einem Konstant-Strom-System teurer in der Herstellung macht sowie die Wahrscheinlichkeit für einen Ausfall erhöht, da mehr potenziell ausfallende elektronische Bauteile zum Einsatz kommen.

Reserve – Netzteil und Treiber lieber etwas höher dimensionieren

Es empfiehlt sich bei allen Berechnungen immer, die Komponenten etwas überzudimensionieren. Es schont die technischen Komponenten, wenn diese nicht immer auf Volllast betrieben werden und die Temperaturbelastung der Komponenten reduziert wird. Des Weiteren werden so auch Verluste in den Leitungen abgedeckt.

Mit einer Reserve von 10 % ist man immer auf der sicheren Seite 

Online Berechnung LED Netzteil Treiber

Der Einschaltstrom bei LED Beleuchtungen

Der Einschaltstrom ist eine Definition für in einer bestimmten, kurzen Zeitraum anfallenden Stromstärken. Diese Ströme werden durch Kondensatoren etc. hervorgerufen und sind von Geräteserie und Modell des Netzteiles / Treibers unterschiedlich bemessen. Sie treten beim Einschalten der Beleuchtung auf. Hier kommt es kurzzeitig zu einer Stromspitze, die sich im Netz verbreitet und Sicherungsautomaten auslöst. Diese schalten bei zu hohen Durchgangsströmen den Strom ab, um Schäden und Verletzungen vorzubeugen und Ströme bei einem Kurzschluss zu verhindern. Die Automaten sind in verschiedene Versionen klassifiziert und unterscheiden sich in Ihrer Trägheit und Belastungskapazität. Für sehr hohe Einschaltströme in einem Versorgungskreis werden trägere Automaten empfohlen. Deshalb ist es wichtig, die Einschaltströme der verschiedenen Komponenten zu kennen.

Online Berechnung Sicherungsautomat

Die Einschaltströme finden Sie für WSH Komponenten im folgenden Dokument:

Weitere Informationen

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Auslegung Leistungsschutzschalter (Sicherung)