Ultimativer Leitfaden für LED-Treiber

Inhaltsverzeichnis

LED-Beleuchtung durchdringt das Leben aller Menschen und wird immer intelligenter und raffinierter. Bei der Entwicklung hochwertiger und hervorragender Leuchten muss der Konstrukteur den LED-Treiber genau verstehen, da er das Herzstück einer Leuchte ist. Dieser Artikel beschreibt die am häufigsten verwendeten LED-Treiberkonzepte und bietet Methoden zur Auswahl eines geeigneten und qualifizierten LED-Treibers.

1. Was ist ein LED-Treiber?

LED-Treiber, auch als LED-Netzteil bezeichnet, wandeln typischerweise Wechselstrom (AC) in einen geregelten Gleichstromausgang (DC) um, da die Leuchtdioden (LED) eine einzigartige Komponente sind, die nur Gleichstromeingang akzeptiert.

Wechselstrom und Gleichstrom
Wechselstrom zu Gleichstrom

Sie wissen nicht, was AC und DC sind? Dieser Artikel erklärt alles.

LED-Treiberabdeckung

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2. Abmessungen zur Beschreibung des LED-Treibers

a. Externer vs. interner LED-Treiber

LED-Treiber können in eine Lampe (Innen) eingebaut, auf die Oberfläche einer Leuchte oder sogar außerhalb einer Leuchte (Extern) gesetzt werden. Die meisten Innenleuchten mit geringem Stromverbrauch, insbesondere Glühlampen, verwenden interne LED-Treiber, um ein kostengünstigeres und besser aussehendes Produkt herzustellen, aber die externen LED-Treiber werden häufig für Downlights und Flächenleuchten verwendet.

Lampe mit eingebauten LED-Treibern

Und wenn die Leistung weiter zunimmt, verschlechtert sich die thermische Situation in den Leuchten, sodass externe LED-Treiber in Hochleistungsanwendungen wie Straßenbeleuchtung, Flutlicht, Stadionbeleuchtung und Pflanzenbeleuchtung häufiger eingesetzt werden. Der andere Vorteil des externen LED-Treibers ist ein einfacher Austausch für die Wartung.

Tunnellicht mit externem LED-Treiber

b. Schaltnetzteil vs. Linearregler

Lineare LED-Treiber werden häufig in AC-LED-, Beschilderungs- und Streifenanwendungen verwendet, und es ist so einfach, dass ein Widerstand oder ein geregelter MOSFET oder IC die Aufgabe erledigen kann, einen konstanten Strom für LED zu erzeugen. Daher ist es sehr einfach, Netzteile anzupassen, und ermöglicht eine sehr große Auswahl an Netzteilen mit konstanter Spannung, wie z. B. 12-V-, 24-V-LED-Treiber. Der Nachteil eines Linearreglers besteht darin, dass die Verlustleistung hoch ist und die Lichtausbeute daher nicht so hoch sein kann wie bei Schaltnetzteilen.

Linearer AC-LED-Treiber

Und natürlich ist der große Vorteil des Umschaltens der Stromversorgung der hohe Wirkungsgrad, der zu einer hohen Lichtausbeute führt, die der Schlüsselparameter für die meisten Lichtanwendungen ist. Und im Vergleich zu AC-LED hat das Schaltnetzteil einen höheren Leistungsfaktor, Überspannungsfestigkeit und weniger Flimmern.

800W 600W Wachstumslicht LED-Treiber
Schaltnetzteil

c. Isolierter vs. nicht isolierter LED-Treiber

Wenn wir diese beiden Elemente vergleichen, werden beide als Schaltnetzteile bezeichnet. Das isolierte Design hat eine angemessene Spannungsisolierung zwischen Eingang und Ausgang und beträgt normalerweise 4 Vin + 2000 V gemäß UL und CE und 3750 V AC gemäß 3C-Standards. Die Isolierung verhindert, dass die hohe Eingangsspannung zum Ausgang durchdringt, wodurch die Sicherheit verbessert und die Effizienz (~ -5 %) und die Kosten (~ + 50 %) geopfert werden, indem ein hochisolierter Transformator anstelle einer Induktivität als Arbeitskraftübertragungskomponente verwendet wird. Das nicht isolierte Design ist genau das Gegenteil und wird hauptsächlich in integrierten Low-Power-Designs verwendet.

Isoliertes Design vs. nicht isoliertes Design

d. Konstantstrom vs. Konstantspannungs-LED-Treiber

Es besteht kein Zweifel, dass die LED aufgrund der speziellen V-I-Charakteristik der LED von einer Konstantstromquelle betrieben werden sollte, aber wenn ein linearer Regler oder Widerstand in Reihe mit der LED zur Bereitstellung der Strombegrenzung vorhanden ist, kann ein Konstantspannungs-LED-Treiber verwendet werden. Wir haben auch einen weiteren Artikel für Sie vorbereitet, wenn Sie lernen möchten, wie Sie Ihre LED-Streifen dimmen. Aufgrund der viel höheren Effizienz sind Konstantstrom-LED-Treiber der Mainstream für allgemeine Beleuchtung wie Glühlampen, lineare Lichter, Downlights, Straßenlaternen usw., während Konstantspannungs-LED-Treiber mit 12 V, 24 V oder sogar 48 V für Schilder und Streifen als Hauptlösung verwendet werden . Durch die Verwendung der Konstantspannungslösung ist es für Benutzer sehr einfach, die Lichtmenge zu konfigurieren, solange die Gesamtleistung die Nennleistung des Netzteils nicht überschreitet, was eine große Flexibilität für die Installation vor Ort bietet. Wir haben auch einen weiteren Artikel, um den Unterschied zwischen Konstantspannungs- und Konstantstrom-LED-Treibern zu erklären.

e. Klasse I vs. Klasse II LED-Treiber

Hier werden I und II in römischen Ziffern geschrieben, anstatt 1 und 2, was eine völlig andere Bedeutung hat, die im nächsten Punkt gezeigt wird. Klasse I und Klasse II sind die Konzepte der IEC-Normen (International Electro-technical Commission), während sie beide den internen Aufbau und die elektrische Isolierung eines Netzteils definieren, um Sicherheit gegen elektrischen Schlag zu bieten. Eingangs-LED-Treiber der IEC-Klasse I haben eine Basisisolierung und einen Schutzerdungsanschluss (Masse), um Stromschläge zu vermeiden. IEC-Klasse-II-Eingangsmodelle verfügen über zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen wie doppelte Isolierung oder verstärkte Isolierung, wodurch keine Schutzerdung (Masse) erforderlich ist. Im Allgemeinen haben LED-Treiber der Klasse I ein Erdungskabel an der Eingangsseite und Klasse II nicht, aber einen höheren Isolationspegel vom Eingang zum Gehäuse oder Ausgang. Und hier sind die normalerweise verwendeten Symbole für Klasse I und Klasse II.

Symbole für Klasse I und Klasse II (unabhängig und integriert)

f. Klasse 1 vs. Klasse 2 LED-Treiber

Unter Verwendung der arabischen Ziffern sind Klasse 1 und Klasse 2 NEC-Konzepte (National Electric Code), die die Ausgangsleistung eines Netzteilausgangs mit weniger als 60 VDC an einem trockenen Ort/30 VDC an einem feuchten Ort, weniger als 5 A Strom und weniger als 100 W beschreiben Leistung sowie die Detailanforderung für das Schaltungsdesignmerkmal. LED-Treiber der UL-Klasse 2 werden durch UL1310 und UL8750 reguliert, und es gibt eine ganze Reihe von Vorteilen, wenn LED-Treiber der Klasse 2 verwendet werden, deren Ausgang als sicherer Anschluss gilt und an den LED-Modulen oder Leuchten kein zusätzlicher Schutz erforderlich ist, wodurch Kosten gespart werden Isolations- und Sicherheitstest. Diese Beschränkungen stellen jedoch Einschränkungen für die Anzahl der LEDs dar, die ein LED-Treiber der Klasse 2 betreiben kann.

Spezifikation der Klasse 2

UL-Klasse 1 umfasst alle LED-Treiber außerhalb der Klasse 2 und wird durch UL1012 und UL8750 reguliert. Obwohl LED-Treiber der Klasse 2 gute Vorteile bei der Vereinfachung des Sicherheitsdesigns der Leuchte haben, werden LED-Treiber der Klasse I aufgrund der höheren Effizienz und gleichmäßigeren Lichtleistung aufgrund des niedrigeren Ausgangsstroms und der Tatsache, dass mehr LEDs in Reihe geschaltet sind, immer noch weit verbreitet. In realen Anwendungen werden LED-Treiber der Klasse 2 eher in Leuchten verwendet, die vom Benutzer leicht berührt werden können, wie z.

g. Dimmbarer vs. nicht dimmbarer LED-Treiber

Jedes Licht ist geboren, um in dieser neuen Ära gedimmt zu werden. Dies ist ein großes Thema, da es einige dimmbare Schemata gibt, die wir uns nacheinander vorstellen möchten.

1) 0-10V/1-10V dimmender LED-Treiber

Es wird auch analoges Dimmen genannt und ist am weitesten verbreitet. Es wurde aus der Ära der Leuchtstofflampen abgeleitet und durch IEC60929 Anhang E definiert.

0-10 V Signaldefinition

Der Nachteil dieses Steuerungsschemas besteht darin, dass das Dimmerkabel einen Spannungsabfall aufweisen kann, wenn das Kabel lang ist, wodurch die Konsistenz der Lichter nicht ideal sein kann. Außerdem benötigt jeder LED-Treiber möglicherweise 100-500 uA Dimmsteuerstrom vom Master-Controller, sodass die maximale Menge eines Beleuchtungssystems immer begrenzt ist. Mehr über 0-10V Dimmen.

Typische 0-10-V-Dimmer und Dimmdiagramm

2) LED-Treiber mit PWM-Dimmung

Um den Nachteil des 0-10-V-Dimmens zu überwinden, wird PWM-Dimmen (Pulsweitenmodulation) für immer mehr Projekte verwendet, obwohl die Popularität immer noch weit unter 0-10 V liegt. PWM mit Vorzeichen wird vom Master als digitales Signal erzeugt, daher kann das Signal auf dem dimmbaren Kabel sehr konsistent sein. Das PWM-Tastverhältnis wird vom LED-Treiber erkannt, um den Ausgangsstrom zu bestimmen. Jetzt gibt es zwei Methoden, um LED-Treiber mit PWM-Dimmung zu realisieren, eine ist „gefälschte“ PWM-Dimmung, es gibt einen RC-Filter (Widerstand-Kondensator) im LED-Treiber und das PWM-Dimmsignal wird auf eine proportionale Gleichspannung gefiltert zum PWM-Tastverhältnis. Der Nachteil dieser Methode ist, dass der Spitzenwert des PWM-Signals 10 V betragen muss, da sonst die Genauigkeit sehr schlecht ist. Außerdem wird die Frequenz des PWM-Signals durch den RC-Parameter begrenzt. Die typische Anwendung sind LED-Treiber der HLG/ELG/XLG-Serie von Meanwell. Das andere ist echtes PWM-Dimmen und es gibt eine MCU im LED-Treiber, sodass ein PWM-Signal mit jeder Spitzenspannung erkannt werden kann, auch der zulässige PWM-Frequenzbereich kann viel breiter sein als der RC-Weg. uPowerTek LED-Treiber sind alle MCU-integriert, um mit PWM-Dimmen zu arbeiten. Und es gibt zwei verschiedene Dinge, die leicht gemischt werden können, wenn wir über PWM-Dimmen, PWM-Signaldimmen und PWM-Ausgangsdimmen sprechen, und die folgende Abbildung zeigt die Details des Unterschieds. In diesem Abschnitt bedeutet PWM-Dimmen PWM-Signaldimmen, während die PWM-Ausgangsdimmschaltung den DC-LED-Strom zwischen dem Ein- und Aus-Zustand in einer hohen Frequenz zerhackt, sodass das menschliche Auge das Flimmern nicht wahrnehmen kann, wodurch sich die Lichtleistung der LED ändert .

Ich verstehe PWM-Dimmen immer noch nicht, wir haben mehr Wörter und Bilder, um dieses Thema zu erklären, Was ist PWM-Dimmen für LED-Treiber?

Dimmen des PWM-Signals vs. Dimmen des PWM-Ausgangs vs. CCR-Dimmen
PWM-Signaldimmung VS. PWM-Ausgangsdimmung VS. CCR-Dimmung

3) Triac-Dimm-LED-Treiber

Es wird auch als Phasenabschnittsdimmen oder Phasenanschnitt-/Hinterkantendimmen bezeichnet und war in der Ära der Glühlampen der beliebteste Weg. Vorderkante spielt eine wichtige Rolle bei der Triac-Dimmanwendung. Triac-Dimmen ist die alte und schlechte Methode, um die LED-Leuchten zu dimmen, wenn das „Rauschen“ sowohl für das menschliche Ohr als auch für das Kabel hoch ist

Triac-Dimmdiagramm

4) DALI-Dimm-LED-Treiber

DALI steht für Digital Addressable Lighting Interface. Es wird durch die internationale Standardreihe IEC62386 als erstes digitales Beleuchtungsprotokoll mit bidirektionaler Kommunikation veranschaulicht. Als erste Generation besteht das DALI 1-System aus einem Controller und maximal 64 Vorschaltgeräten oder LED-Treibern mit unabhängigen Adressen. Mehr zum DALI-Dimmen. Im Jahr 2017 kündigte die DiiA Digital Illumination Interface Alliance die zweite Generation von DALI 2 an, die maximal 128 Geräte unterstützt und eine viel größere Kompatibilität zwischen den Geräten verschiedener Marken aufweist. DALI 2 unterstützt auch Sensoren. Sowohl DALI 1- als auch DALI 2-Geräte müssen vom professionellen DALI-Tester Probit getestet, dann zertifiziert und auf der DiiA-Website angezeigt werden. Möchten Sie den Unterschied zwischen DALI und DALI-2 wissen, lesen Sie bitte diesen Artikel. Gleichzeitig wurde das D4i-Konzept veröffentlicht, um die Geräte anzuzeigen, die neben der DALI 2-Kompatibilität auch die Funktionen Energiebericht, Datenübertragung, Diagnose&Wartung und Speicherbank haben.

DALI-Dimmeranschluss

5) DMX-Dimm-LED-Treiber

Auch als DMX512 („Digital Multiplex with 512 pieces of information“) bezeichnet, ist es ein Standard für digitale Kommunikationsnetzwerke, die üblicherweise zur Steuerung von Bühnenbeleuchtung und Effekten verwendet werden. Für die allgemeine Beleuchtung wird das DMX512-Protokoll hauptsächlich für Stadionbeleuchtung und architektonische Anwendungen verwendet und ist für andere als diese nicht sehr beliebt. Dies ist eher eine Sendemethode wie PWM als DALI, die in der Lage ist, Feedback zu geben, und der Unterschied zu PWM besteht darin, dass DMX512-Geräte individuelle Adressen haben, um eine nach der anderen zu steuern.

Möchten Sie mehr über DMX-Dimmen erfahren? Bitte lesen Sie diesen Artikel, Was bedeutet DMX in der Beleuchtung?

DMX512 Dimmen Typische Anwendung

6) Andere Protokolle des LED-Treibers

Es gibt einige andere Protokolle, die häufig in Beleuchtungssystemen verwendet werden, wie z. B. kabelgebundene Lösungen wie SPS, KNX, RS485, CAN und drahtlose wie LoRa, Bluetooth, Zigbee, aber keines davon ist nur für Beleuchtungsanwendungen konzipiert. Die Beleuchtungsindustrie bemüht sich sicherzustellen, dass ein dediziertes Beleuchtungsprotokoll auf einem von ihnen entwickelt wird, insbesondere auf der drahtlosen Lösung.

h. Wasserdichter vs. nicht wasserdichter LED-Treiber

Die Schutzart IP (Ingress Protection) ist die einzige Möglichkeit, die Wasserdichtigkeit von LED-Treibern zu beschreiben, und wird in IEC60529 geregelt. Der IP-Code setzt sich aus zwei Ziffern zusammen, wobei die erste Ziffer den Schutz gegen Festkörper auf einer Skala von 0 (kein Schutz) bis 6 (kein Eindringen von Staub) angibt, während die zweite Ziffer den Schutz gegen Flüssigkeiten auf einer Skala von 0 bewertet (kein Schutz) bis 7 (8 und 9 sind in der Beleuchtungsindustrie selten anzutreffen). Es ist offensichtlich, dass wasserdichte LED-Treiber für Außenanwendungen und LED-Treiber mit IP20 oder anderen niedrigen IP-Werten für Innenanwendungen verwendet werden. Aber es ist nicht immer wahr, dass einige Innenanwendungen wasserdichte LED-Treiber nur deshalb verwenden, weil sie ohne ein aktives Kühlsystem, das eine kürzere Lebensdauer als LED-Treiber mit IP-Klassifizierung hat, eine viel höhere Leistung liefern können als solche mit niedrigem IP-Wert.

IP-Bewertung

3. So wählen Sie einen geeigneten LED-Treiber aus

Die Auswahl eines geeigneten LED-Treibers ist einer der grundlegenden Schritte zum Entwerfen einer großartigen Leuchte, und sehen wir uns an, wie man sie herstellt.

a. Positionieren Sie den LED-Treiber

Stellen Sie fest, ob das Design leistungskonkurrierend oder kostengünstig ist. Verstehen Sie, wer die Konkurrenten sind und welche Vor- und Nachteile sie haben.

b. Durchgehen [section 2:]

Abmessungen zur Beschreibung eines LED-Treibers und finden Sie die Antworten für Ihr Leuchtendesign.

c. Machen Sie sich mit der Eingangsspannung des LED-Treibers vertraut

Sie sollten wissen, wo der Zielmarkt liegt, und daher den Eingangsspannungsbereich festlegen. Hier ist es die globale Netzspannungskarte.

Weltnetzspannung

Diese Karte listet nur die einphasige Spannung auf, und es gibt viele 3-Phasen-Anwendungen, daher muss die Spannung mit √3 oder 1,732 für die 3-Phasen-Nutzung multipliziert werden. Das Entwerfen einer schmalen Eingangsspannung hilft, die Kosten zu senken, erhöht jedoch die Modelle für verschiedene Regionen der Welt. Ein zu breiter Eingangsspannungsbereich erhöht jedoch die Kosten und verringert die Leistung. Daher liegt der ausgeglichenste Eingangsspannungsbereich in der Branche bei 100–277 VAC (uPowerTek BLD-Serie) und 200–480 VAC (TLD-Serie).

d. Finden Sie die richtige LED-Treiber-Ausgangsspannung

Strom und Leistung. Für LED-Treiber mit konstanter Spannung ist es aufgrund der geringeren Auswahl einfacher, sich für ein Modell zu entscheiden. Die typischen Ausgänge sind 12 V, 24 V und vielleicht 48 V, sodass Benutzer nur die Leistung bestimmen müssen. Bei Konstantstrom-LED-Treibern gibt es so viele Möglichkeiten für Ausgangsstrom und -spannung, wodurch die LED-Treiberindustrie sehr diversifiziert wird. Sobald die Lumenleistung bei der Erstellung eines Leuchtendesigns bestimmt wurde, ist die zum Ansteuern der LED erforderliche Leistung durch die Beurteilung der LED-Lichtausbeute klar. Dann muss das Design entscheiden, ob eine Hochspannungs-/Niederstrom- oder eine Hochstrom-/Niederspannungs-LED verwendet werden soll. Auf diese Frage gibt es viele Überlegungen und keine „immer richtigen“ Antworten. Hochspannungs-Niedrigstrom kann der Leuchte aufgrund der höheren Effizienz des LED-Treibers eine höhere Effizienz und eine bessere LED-Konsistenz verleihen, ohne sich Gedanken über das Ungleichgewicht verschiedener LED-Strings machen zu müssen. Aufgrund der höheren Isolationskosten entstehen jedoch zusätzliche Kosten. Und das Niederspannungs-Hochstrom-Design ist genau das Gegenteil. Und verschiedene Lichtdesigner haben unterschiedliche Vorstellungen von der Auswahl, aber es gibt einige spezielle Leuchten, die nicht zu viele Auswahlmöglichkeiten bieten. Zum Beispiel müssen niedrige Wachstumslampen, die in einer Höhe installiert sind, die von Menschen leicht berührt werden kann, aus Sicherheitsgründen Niederspannung und Hochstrom verwenden. Auch für einige Hallen- oder Mastleuchten, die die entfernt montierten LED-Treiber für Gewicht und Wartung verwenden, sind Hochspannungs-Niederstrom-LED-Treiber der Mainstream, um die Kosten für das Ausgangskabel zu sparen.

e. Formfaktor des LED-Treibers

Es gibt verschiedene Formen von LED-Treibern und der Formfaktor ist besonders wichtig, wenn LED-Treiber in der Leuchte befestigt sind.

Unterschiedliche Formfaktoren für unterschiedliche Leuchtendesigns

f. Umgebungsebene

Für die meisten Innenleuchten ist ein Betriebsbereich von 0-40 °C Umgebungstemperatur ausreichend. Für die LED-Treiber für den Außenbereich wird eine Umgebungstemperatur von -40 bis +70 °C bevorzugt. Für spezielle Anwendungen wie Stahlwerke sollte der LED-Treiber in der Lage sein, bei einer Umgebungstemperatur von 80 ° C zu arbeiten, während der LED-Treiber für die Straßenbeleuchtung in einigen kalten Gebieten wie Sibirien und Alaska bei einer Temperatur von -55 ° C starten sollte. Die uPowerTek BLD-Serie ist in der Lage, diese harten Bedingungen zu erfüllen.

4. So finden Sie einen besseren LED-Treiber

Es gibt viele Faktoren, die es uns ermöglichen, zwischen einem hochwertigen LED-Treiber und herkömmlichen Produkten zu unterscheiden. Das Verständnis dieser Faktoren kann einem Lichtdesigner sehr dabei helfen, den Markt zu erobern.

a. LED-Treiber-Effizienz

Eine höhere Effizienz verbessert nicht nur die gesamte Lichtausbeute, sondern sorgt auch dafür, dass der LED-Treiber weniger Wärme erzeugt und somit eine längere Lebensdauer hat. Im LED-Zeitalter wird Effizienz immer wichtiger, um mehr Energie zu sparen. Derzeit liegt der höchste Wirkungsgrad in der LED-Treiberbranche bei 96 %, den die Serien uPowerTek BLD-800 und TLD-800 erreicht haben.

Typische Effizienzkurve

Wir haben auch einen weiteren Artikel, um Ihnen vorzustellen, was Effizienz ist. Sie können ihn lesen, wenn Sie mehr wissen möchten.

b. LED-Treiber PF und THD

Wie die Effizienz sind auch PF (Leistungsfaktor) und THD (Total Harmonic Distortion) die Konzepte, die die Energieumwandlungseffizienz beschreiben, und der Unterschied besteht darin, dass sich die Effizienz auf die Energieumwandlungsfähigkeit vom Eingang des LED-Treibers zum Ausgang bezieht, während sich PF und THD darauf beziehen die Energieumwandlung vom Stromnetz zum LED-Treibereingang. Höherer PF (>0,9 laut DLC) und weniger THD (<20% laut DLC) werden für ein hochwertiges Design immer bevorzugt. (DLC ist das Design Lights Consortium, eine regionale Gruppe, die sich speziell auf Energieeffizienz in der Beleuchtungsindustrie konzentriert. Sie ist Teil der Northeast Energy Efficiency Partnerships und konzentrierte sich ursprünglich auf die nordöstlichen und mittelatlantischen Gebiete der Vereinigten Staaten.)

c. LED-Treiber Einschaltstrom

Fast alle Leuchten werden aus Sicherheitsgründen zusammen mit MCB (Miniature Circuit Breaker) installiert. Und wenn mehrere LED-Treiber mit einem einzigen MCB verbunden sind und der gesamte Einschaltstrom des LED-Treibers möglicherweise den MCB auslösen kann, was zu einem Startfehler führt. Das Problem des Einschaltstroms trat erstmals auf, als elektrisches Vorschaltgerät weit verbreitet war, da sowohl Vorschaltgerät als auch LED-Treiber kapazitive Geräte mit großen Elektrolytkondensatoren im Inneren sind, die während des Einschaltens des Wechselstroms einen hohen Spitzeneinschaltstrom erzeugen. Der beliebteste Standard zur Regulierung des Einschaltstroms ist NEMA410, der das Konzept und die Grenzen des Einschaltstroms definiert.

Aber die Grenze im NEMA410-Standard reicht immer noch nicht aus, wenn Dutzende von Lichtern oder sogar Hunderte von Lichtern parallel geschaltet werden, wie z. B. die Anwendung von Wachstumslampen. Und es gibt viele Möglichkeiten, den Einschaltstrom zu begrenzen, z. B. die Verwendung einer Sanftanlaufschaltung und die Verwendung des Strombegrenzungswiderstands in den LED-Treibern, sodass die Kosten für den niedrigen Einschaltstrom des LED-Treibers etwas höher sind. Jetzt bieten immer mehr Standard-LED-Treiber die Eigenschaft eines niedrigen Einschaltstroms ohne zusätzliche Kosten.

d. LED-Treiber Überspannungsschutz

Aufgrund des komplizierteren elektrischen Designs ist der LED-Treiber im Vergleich zu magnetischen Vorschaltgeräten anfälliger für Überspannungen. Es gibt 2 Hauptstandards, die das Überspannungsschutzniveau von LED-Treibern regeln, IEC61000-4-5 (Test- und Messtechniken – Surge Immunity Test) und IEEE Std C62.41.2 (IEEE Recommended Practice on Characterization of Surges in Low-Voltage (1000 V und weniger) Wechselstromkreis). LED-Treiber sollten insbesondere im Außenbereich durch spezielle Überspannungsschutzschaltungen aus MOV (Metalloxid-Varistor) und GDT (Gasentladungsröhre) stark geschützt werden. Und die Überspannung kommt normalerweise auf zwei Arten: eine ist eine Hochleistungsmaschine in der Nähe des Ein- und Aus-Betriebs oder ein plötzlicher Wechsel zwischen hoher Last und geringer Last, der zu Überspannungen zwischen Leitung und Neutralleiter führt, was als Überspannung im Differentialmodus bezeichnet wird; und der andere kommt vom Blitz, der den Erdspannungspegel stark schwanken lässt und somit die Überspannung zwischen Leitung oder Neutralleiter und Erde erzeugt, die als Gleichtaktüberspannung bezeichnet wird.

Gegentakt- und Gleichtaktstöße

Die am häufigsten angenommene Spezifikation für den Überspannungspegel von LED-Treibern im Außenbereich beträgt 6 kV für den Differenzmodus und 10 kV für den Gleichtakt gemäß dem Teststandard IEC61000-4-5. Im Allgemeinen ist das Überspannungsschutzniveau für den langfristigen Betrieb von Außenleuchten unerlässlich, daher müssen die Designer diesem Parameter große Aufmerksamkeit schenken.

e. Welligkeit und Flackern des LED-Treiberausgangs

Die Ausgangswelligkeit hängt mit der Stabilität und Qualität des LED-Treibers zusammen. Niedrigere Ausgangswelligkeit bedeutet weniger Flackern der LED gemäß der Kurve unten.

Es zeigt, dass die LED-Lumenleistung im Allgemeinen ziemlich proportional zum LED-Strom ist, sodass eine geringere Stromwelligkeit zu einem geringeren Flimmern führen kann, was für Innenanwendungen unerlässlich ist, die in den meisten Ländern der Welt nur <=5 % Flimmern zulassen. Es gibt nur eine Ausnahme, bei der der Ausgangsstrom sogar 100 % hoch sein kann, nämlich PWM-Dimmen mit angemessener Frequenz. Die folgende Kurve zeigt, dass das Licht nur dann als flimmerfrei angesehen werden kann, wenn die Frequenz höher als 1,25 kHz ist.

Flimmern vs. Frequenz nach IEEE PAR 1789
https://youtu.be/nTYA67fFB5U

f. LED-Treiberleitung und Lastregelung

Dies ist ein Schlüsselkonzept für alle Schaltnetzteile einschließlich LED-Treiber. Die Leitungsregelung beschreibt die Ausgangsstabilität gegenüber der Eingangsspannung, während die Lastregelung die Ausgangsstabilität gegenüber der Last zeigt. Der hochwertige LED-Treiber kann die Netz- und Lastregelung immer auf <=1% Wert steuern.

g. Programmierbarkeit des LED-Treibers

Diese Funktion ist eines der Hauptmerkmale, die das Zeitalter der LED-Beleuchtung mit sich brachte, da es zu viele Kombinationen von LED-Chips für unterschiedliche Designzwecke gab. Die Fähigkeit, den Ausgangsstrom einzustellen, ist eine Schlüsselanforderung für LED-Treiber. In der Anfangsphase wurde ein Pot-Meter zum Einstellen verwendet, aber nach und nach stellten die Benutzer fest, dass das kleine Gerät nicht zuverlässig ist und eine niedrige IP-Klassifizierung aufweist. Dann erschien für eine sehr kurze Zeit die Programmierung per Infrarot-Controller, da die LED-Treiber während der Programmierung eingeschaltet sein müssen. Und ab dem Jahr 2015 wurde die Kabelprogrammierung ohne Stromversorgung des LED-Treibers zur gängigen Programmiermethode, und der Nachteil der Verwendung des zusätzlichen Kabels und der zusätzlichen Verkabelung wurde durch die NFC-Programmierung überwunden, die von Signify und uPowerTek eingesetzt wird.

Es gibt einige zusätzliche programmierbare Funktionen, die zu LED-Treibern hinzugefügt werden können, wie z.

1) Zeitdimmen

Dies wird häufig in Straßenlaternen als die bequemste Methode zur Realisierung einer intelligenten Steuerung und Energieeinsparung eingesetzt.

Zeitverdunkelungsschema

2) CLO (konstante Lichtleistung)

Die LED-Lichtausbeute nimmt mit der Betriebszeit ab, Designer möchten die Lichtleistung ihrer Leuchten konstant halten, daher muss der Ausgangsstrom des LED-Treibers entsprechend erhöht werden, um die Abnahme zu überwinden.

Lumenkompensationskurve

Über die PC-Schnittstelle können Benutzer die kundenspezifische Kompensationskurve entsprechend den LED-Lumen-Decay-Eigenschaften einstellen.

Wenn Sie mehr über CLO erfahren möchten, lesen Sie bitte diesen Artikel. Was ist CLO in der Beleuchtung?

PC-Programmierschnittstelle für CLO

3) Thermischer Schutz durch NTC-Thermistor

Viele qualitätsorientierte Designs verfügen über eine Leuchtentemperaturerfassungsfunktion und müssen das Produkt daher vor Überhitzung oder sogar Beschädigung schützen. Daher verringern die LED-Treiber den Ausgangsstrom, sobald der NTC-Thermistor (negativer Temperaturkoeffizient), der die Temperaturinformationen überträgt, einen bestimmten Wert erreicht, der die Überhitzung anzeigt.

Thermische Schutzverkabelung

Über die Programmierschnittstelle können Benutzer den thermischen Foldback-Widerstandsschwellenwert einstellen und den Statusstromwert schützen.

Programmierschnittstelle für Wärmeschutz

h. Tc, maximale Gehäusetemperatur des LED-Treibers

Dies ist normalerweise auf dem Etikett des LED-Treibers markiert, um den heißesten Punkt auf der Oberfläche des LED-Treibers anzuzeigen.

Tc-Punkt auf LED-Treiber

Die Definition nach der Lampenbetriebsgerätenorm IEC 61347 lautet: „Höchste zulässige Temperatur, die an der Außenfläche (an der gekennzeichneten Stelle, sofern gekennzeichnet) unter normalen Bedingungen und bei Nennspannung oder dem Maximum des Nennspannungsbereichs auftreten darf“ . Gemäß den LED-Treiberstandards, entweder UL- oder IEC-System, sollte die maximale Gehäusetemperatur 90 ° C nicht überschreiten. Tc ist einer der wichtigsten Parameter, die Designer von Vorrichtungen sorgfältig prüfen müssen, da sie sich stark auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer auswirken.

Lebensdauer Tc

Eine höhere Tc bedeutet eine bessere thermische Leistung und eine längere Lebensdauer bei hohen Umgebungstemperaturen. Obwohl die Ta-Bewertung (Umgebungstemperatur) im Datenblatt des LED-Treibers immer angegeben ist, ist Ta im Vergleich zum Tc-Bereich nicht so wichtig, da das Gehäuse im Vergleich zu Luft viel näher an den internen Komponenten des LED-Treibers liegt und somit die tatsächliche Betriebssituation der LED widerspiegelt Treiber. Im uPowerTek-Datenblatt wird der Ta-Bereich sogar nicht angezeigt.

Tc-Daten auf Datenblatt

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, was ein programmierbarer LED-Treiber ist, lesen Sie bitte diesen Artikel.

i. Standby-Leistung des LED-Treibers

Jetzt unterstützen immer mehr LED-Treiber die Dimm-to-Off-Funktion, um das gesamte Licht in den Standby-Modus zu versetzen. Sowohl Energy Star aus Nordamerika als auch ErP aus Europa regeln, dass die Standby-Verlustleistung weniger als 0,5 W betragen sollte. Die Standby-Leistung besteht normalerweise aus 2 Teilen, einer ist die Energie von der AC-Seite, um die Steuerschaltung des LED-Treibers am Leben zu erhalten, um das Wecksignal vom Controller zu empfangen, und der andere ist die 12-V-Hilfsspannung, die den externen Controller mit Strom versorgt . uPowerTek LED-Treiber erfüllen die Richtlinie 2009/125/EG, die Anforderungen der Verordnung (EU) 2019/2020 der Kommission (bekannt als Verordnung über die einheitliche Beleuchtung), die am 1. September 2021 in Kraft tritt.

j. LED-Treiber 12V oder 24V Hilfsenergie

Es gibt viele in Leuchten integrierte Steuerungen oder Sensoren, um den Endbenutzern intelligente Systeme oder Funktionen bereitzustellen, und die 12-V-/2~4-W-Leistung des LED-Treibers kann das Design im Vergleich zur Verwendung eines Netzteils zur Erzeugung von 12 V erheblich vereinfachen . Außerdem sind die 12 V vom LED-Treiber dank der hohen internen integrierten Überspannungsschutzschaltung sicherer und zuverlässiger im Vergleich zu einem herkömmlichen Adapter. 24-V-Stromversorgung wird von DiiA vorgeschlagen und für die Stromversorgung von D4i-Geräten wie Sensoren verwendet, und der D4i-Standard wird immer beliebter, da Signify und Osram stark werben.

Verdrahtung der Hilfsenergie

k. LED-Treiberlebensdauer und MTBF

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Produktlebensdauer und die Produktzuverlässigkeit zwei sehr unterschiedliche, aber nicht voneinander unabhängige Konzepte sind. Da sie beide oft in Stunden ausgedrückt werden, werden sie leider häufig verwechselt. Die Lebensdauer bezieht sich auf die Zeitspanne, die ein Benutzer erwarten kann, dass ein einzelnes Produkt ordnungsgemäß funktioniert, bevor ein bekannter Verschleißmechanismus das Produkt unbrauchbar macht. Die Zuverlässigkeit befasst sich mit der zufälligen Ausfallrate einer Produktpopulation und kann als Ausfallrate wie FITs (Ausfälle in 109 Stunden) oder als Kehrwert MTBF (Mean Time Between Failures) ausgedrückt werden. Eine Lebensdauer von 50.000 Stunden impliziert, dass man erwarten würde, dass ein bestimmtes Produkt bis zu 50.000 Stunden hält, bevor es ausfällt. Eine MTBF von 50.000 Stunden impliziert, dass man bei einer Population von 1.000 Einheiten alle 50 Stunden (d. h. alle 50.000 Betriebsstunden der Einheit) mit einem zufälligen Ausfall rechnen kann. Beide Konzepte sind für eine erfolgreiche Implementierung von LED-Beleuchtung wichtig zu verstehen und zu handhaben.
Die typische Gleichung für die Lebensdauer eines Elektrolytkondensators sieht folgendermaßen aus:

Wo,
Lx ist das Lebensdauerergebnis,
k ist der Faktor, der durch den RMS-Welligkeitsstrom und die Betriebsspannung des Kondensators bestimmt wird. Er wird entweder als Wert oder als Funktion bereitgestellt.
L0 ist der Lebensdauerwert, der unter den im Datenblatt angegebenen Standardbedingungen getestet wurde.
Ts ist die Gehäusenenntemperatur,
Ta ist die Temperatur des Betriebsgehäuses.
Im Allgemeinen befasst sich die Zuverlässigkeit mit der Ausfallrate einer Population von Produkten, die innerhalb ihrer Nennbedingungen und ihrer Betriebslebensdauer betrieben werden. Eine gängige Methode, die Zuverlässigkeit eines Produkts auszudrücken, ist eine Metrik, die als MTBF bekannt ist. Die folgende Gleichung drückt das sehr einfache Konzept von MTBF aus. Es ist die Gesamtbetriebszeit in Stunden einer Produktpopulation dividiert durch die Anzahl der Ausfälle.

Die gebräuchlichste Methode zur Bewertung von MTBF ist MIL-HDBK-217. Und die folgende Abbildung zeigt die berühmte Badewannenkurve, die die Beziehung zwischen Lebensdauer und MTBF gut veranschaulicht.

Badewannenkurve

l. LED-Treiberzertifikat

Es ist wichtig, dass ein hochwertiger LED-Treiber von Drittanbietern mit hohem Ansehen wie UL und TÜV zertifiziert ist. Die wichtigsten Zertifikate sind UL (Nordamerika), ENEC (Europa) und CB (Global außer Nordamerika), die in PSE (Japan), KC (Korea), RCM (Australien), SASO (Mittlerer Osten) umgewandelt werden können. , CCC (China) usw. Wir haben auch einen weiteren Artikel über globale LED-Treiber-Zertifikate, den Sie lesen können, wenn Sie mehr wissen möchten.

5. Herstellungsprozess des LED-Treibers

Dieses Video ist eine einfache Einführung in die uPowerTek-Fabrik. Sie können den Herstellungsprozess von LED-Treibern kennenlernen und erfahren, wie wir die Qualität kontrollieren

6. Zusammenfassung

Der LED-Treiber ist das Herzstück von Beleuchtungskörpern, daher ist es wichtig, dass Benutzer ein geeignetes und zuverlässiges Produkt auswählen. Wir müssen ein Gleichgewicht zwischen den Faktoren wie Leistung, Funktionen, Formfaktoren, Zertifikaten, Preis und Markteinführungszeit finden. Es ist also keine leichte Aufgabe, einen LED-Treiber zu finden oder ihn gut in die Leuchte zu integrieren. Wir sind bereit, den Designern bei der Lösung der Probleme im Zusammenhang mit LED-Treibern zu helfen und die Kosten für das gesamte Leuchtendesign zu optimieren.

Autor: George Mao

Herr George Mao ist der Gründer des Unternehmens uPowerTek, das 2016 gegründet wurde, und er ist seit über 20 Jahren in der Stromversorgungsbranche und seit 12 Jahren in der Beleuchtungsbranche tätig. Er erwarb den EE-Master-Abschluss an der Zhejiang-Universität und arbeitete als Leiter der Marketing- und Vertriebsabteilung in mehreren börsennotierten Unternehmen wie MPS, Belfuse und Inventronics. Er besitzt mehr als 10 Erfindungspatente in China. Er arbeitet jetzt als CEO und Hauptproduktmanager bei uPowerTek und glaubt, dass Innovation und Qualität die Schlüssel für die Zukunft von uPowerTek als dem weltweit führenden Hersteller von LED-Treibern sind.

Haben Sie weitere Fragen zu LED-Treibern? Keine Sorge, wir haben ein professionelles Team, das alle Ihre Fragen beantwortet. Senden Sie uns einfach hier eine Nachricht.



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