Betriebsgeräte für LED-Leuchten

Zum Betrieb von LEDs werden Betriebsgeräte benötigt. Diese Können in zwei unterschiedlichen Varianten vorliegen:

Abbildung 3.185: Schaltungsarten von LED

Da LEDs auf Grund ihrer steilen Strom-Spannungskennlinie schon auf kleine Spannungsschwankungen mit großen Stromschwankungen reagieren, werden sie häufig mit Konstantstromquellen betrieben. Diese versorgen die LED im Rahmen der zulässigen Betriebsbedingungen mit einem idealen, stabilisierten Gleichstrom.

Abbildung 3.186: Schematische Strom- Spannungskennlinie einer LED mit Abweichungen auf Grund von Material- und Fertigungs-Toleranzen. Die sich bei konstantem Strom einstellenden Toleranzen der Vorwärtsspannung führen zu geringen Toleranzen der Leistungsaufnahme.
P = (U ± ΔU) ⋅ I

Abbildung 3.187: Schematische Strom-Spannungskennlinie einer LED mit Abweichungen auf Grund von Material- und Fertigungs-Toleranzen. Die sich bei konstanter Spannung einstellenden Toleranzen des Vorwärtsstroms führen zu erheblichen Toleranzen der Leistungsaufnahme.
P = U ⋅ (I ± ΔI)

Ein großer Vorteil solcher Betriebsgeräte ist, dass - in begrenztem Umfang - unterschiedlich viele LED oder LED-Module in Reihenschaltung betrieben werden können, ohne dass die Einstellungen des betreffenden Betriebsgerätes geändert werden müssen. Die maximale Gesamtleistung an einem Betriebsgerät zu betreibender LED ist demnach von der maximal möglichen Ausgangsspannung abhängig. Der Bereich der zulässigen Ausgangsleistung kann dem Datenblatt des Betriebsgerätes entnommen werden (siehe Tabelle).

Tabelle 3.142: Beispiel eines Datenblattauszuges eines LED-Treibers. Angegeben wird der zulässige Bereich der Anschlussleistung, der durch Reihenschaltung von LED oder LED-Modulen realisiert werden kann.

Da eine Gleichspannung bis zu einem Wert von 120 V als Kleinspannung eingestuft wird, können mit dieser Schaltung z. B. LED mit einer typischen Stromaufnahme von 700 mA mit einer Gesamtleistung von 84 Watt betrieben werden, ohne den Bereich der Kleinspannung zu überschreiten. Werden solche Leuchten weiterhin mit einem Betriebsgerät betrieben, das eine Schutzkleinspannung (SELV) bereitstellt, sind sie der Schutzklasse III zuzuordnen und unterliegen geringeren Einschränkungen beim Einsatz in Nassbereichen (siehe Kapitel „Räume mit Badewannen und Duschen").

Einige im Markt verbreitete LED-Module werden aber auch mit Spannungsquellen betrieben. In diesen Fällen sind in der Regel elektronische Komponenten zur Stromstabilisierung in der internen Schaltung des LED-Moduls enthalten. Anderenfalls würden schon kleine Toleranzen der Halbleitereigenschaften zu großen Unterschieden in der Stromaufnahme bzw. der Leistungsaufnahme führen, was einen exakt definierten Betrieb unmöglich machen würde (siehe Abbildung  und Abbildung).

Mehrere solcher Module mit interner Stromstabilisierung können an einer Spannungsquelle bis zu der Anzahl in Parallelschaltung betrieben werden, bei der die maximale Auslastung des Betriebsgerätes erreicht ist.

Für die Installation von Leuchten in einer elektrischen Anlage hat die Schaltung der LED praktische Konsequenzen, wenn mehrere Leuchten sekundärseitig an einem Vorschaltgerät betrieben werden. Hierzu ist die Montageanleitung zu beachten und ggf. ein spezifisches Zubehör für den elektrischen Anschluss zu verwenden.