Betriebsgeräte für LEDs

Arten und Funktionen

Mit dem Siegeszug der LEDs werden auch die elektronischen Vorschaltgeräte, die im LED-Bereich meist als Betriebsgerät bezeichnet werden, zunehmend intelligent. Grundsätzlich haben LED-Betriebsgeräte die Aufgabe, eine geeignete Strom- und Spannungsversorgung für die angeschlossenen LED-Module und -Lampen bereitzustellen. Zusätzlich bieten moderne Betriebsgeräte auch Steuereingänge und Schnittstellen für die Steuerung (z.B. DALI, DMX), das Dimmen (über AM oder PWM) und für übergeordnete Lichtmanagementsysteme (z.B. über KNX). LED-Betriebsgeräte können separat ausgeführt, also auch in die Leuchte eingebaut und bei Bedarf gewechselt werden. Oft werden Betriebsgeräte direkt in die Platine der LED-Module integriert; in diesem Fall ist ein zerstörungsfreies Auswechseln meist nicht möglich.

Gallerie

Physikalisch ist die LED eine Diode, daher muss der Betriebsstrom begrenzt werden. Für eine LED-gerechte Strom- und Spannungsversorgung werden zwei Arten von LED-Vorschaltgeräten unterschieden: Konstantspannungs-Vorschaltgeräte (CV-EVG) und Konstantstrom-Vorschaltgeräte (CC-EVG).

Konstantspannungs-Vorschaltgerät (CV-EVG)
Betriebsgeräte mit konstanter Ausgangsspannung wandeln die 230-V-Netzspannung in eine stabilisierte Gleichspannung von 12, 24 oder 48 V. Diese werden für Module/Leuchten verwendet, die für einen Betrieb an konstanter Spannung konzipiert sind und schon auf der Platine entsprechende Strombegrenzungseinrichtungen enthalten. Damit können mehrere Module parallel geschaltet werden. Die Summe der Leistungsaufnahmen der angeschlossenen Leuchten darf die des Vorschaltgerätes nicht überschreiten. Dabei sind maximale Leitungslängen und Leitungsquerschnitte nach den Angaben des Herstellers zu beachten. CV-EVG, am häufigsten 24-V-Geräte, werden vorwiegend für dekorative LED-Anwendungen für kleinere Leistungen eingesetzt. Die Lichtintensität (Dimmen) kann durch Ein- und Ausschalten, also durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden.

Konstantstrom-Vorschaltgerät (CC-EVG)
Betriebsgeräte mit konstantem Ausgangsstrom stellen zur Versorgung der LED einen stabilisierten Ausgangsstrom von üblicherweise 350 mA, 500 mA oder 700 mA bereit. Das hat den Vorteil, dass die LED-Module ohne Energieverluste durch strombegrenzende Einrichtungen einfach in Reihe geschaltet werden können, bis zur maximalen Leerlaufspannung des Betriebsgerätes. Da der Betriebsstrom konstant und stabil ist, können die LEDs weder überlastet noch überhitzt werden. Dieses Verfahren ist besonders für höhere LED-Leistungen geeignet, wie sie für die Allgemein- und Architekturbeleuchtung sowie für die Straßenbeleuchtung benötigt werden.

Constant-Light-Output-Regelung (CLO)
Der von einer LED abgegebene Lichtstrom nimmt mit zunehmender Alterung immer mehr ab. Um diesen Effekt zu kompensieren, werden LEDs üblicherweise etwas überdimensioniert, um auch am Ende der Lebensdauer noch den geforderten Lichtstrom garantieren zu können. Die CLO-Technik bewirkt, dass dafür im Laufe der Nutzungsdauer die Energiezufuhr für die LEDs stetig erhöht wird, sodass der Lichtstrom und damit die erforderliche Beleuchtungsstärke über die gesamte Bemessungslebensdauer der Lampe konstant bleibt. Dafür ist das Betriebsgerät so programmiert, dass es einer definierten Nachregelungskurve folgt. Während die Leistungsaufnahme der Lampe anfänglich gering ist, steigt sie mit fortschreitender Lebensdauer an. Unterm Strich wird mit diesem Verfahren bis zum Ende der Bemessungslebensdauer Energie gespart, weil ohne CLO anfänglich eine nicht benötigte Überbeleuchtung auftreten würde.

Weitere Funktionen der Betriebsgeräte
Moderne LED-Betriebsgeräte vereinen zunehmend Funktionen, die für den Aufbau komplexer Lichtmanagementsysteme unerlässlich sind. Beispiele für solche intelligenten Funktionen sind:

  • Bereitstellung von Schnittstellen für das Lichtmanagement (DALI, DMX, TCIP u.a.)
  • Betrieb bei Notstromversorgung mit Gleichspannung
  • Wiedereinschalten bei Netzwiederkehr nach Netzausfall
  • Timerfunktionen
  • Schutz der LEDs und des Vorschaltgerätes vor Übertemperatur
  • Signalisierung des Lebensdauerendes der LED u.a.m.

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