Was ist ein Led-Treiber?
Ein Led-Treiber ist ein integrierter Schaltkreis (IC), der LEDs stabil ansteuert und sicher kontrolliert.
Led-Treiber geben je nach Stromstärke unterschiedlich viel Licht ab, und die Stromstärke variiert je nach Farbe, so dass eine stabile Ansteuerung eine sehr genaue Stromregelung erfordert.
Aus diesem Grund ist die Steuerung mit Hilfe eines Konstantstromkreises sehr wichtig, und dies ist die Hauptfunktion des Led-Treibers.
Verwendungszwecke von Led-Treibern
Wie der Name schon sagt, werden Led-Treiber für die Ansteuerung und Kontrolle von LEDs verwendet. In den letzten Jahren wurden jedoch viele Led-Treiber auch für Beleuchtungsanwendungen verkauft, da LEDs mit ihrem geringen Stromverbrauch und ihrer langen Lebensdauer die erste Wahl für Beleuchtungskörper anstelle von Leuchtstofflampen geworden sind.
Beleuchtungskörper erfordern häufig eine Helligkeitseinstellung, und eine strenge Stromregelung ist für Led-Treiber besonders wichtig. Heutzutage gibt es viele Gründe für die Umstellung auf LEDs für Beleuchtungszwecke, um die Energieeinsparung zu fördern, wie z. B. die SDGs, die auch hocheffiziente Beleuchtung erfordern.
LEDs werden auch als Anzeigelampen in Haushaltsgeräten und Automobilen verwendet, und es werden LED-Treiber für diese Anwendungen entwickelt.
Das Prinzip von Led-Treibern
Led-Treiber steht für Light Emitting Diode (Leuchtdiode) und bezieht sich auf ein Halbleiterelement, das Licht aussendet, wenn eine Vorwärtsspannung an den PN-Übergang angelegt wird. Der Led-Treiber verfügt über eine im IC integrierte Schaltung zur Erzeugung eines konstanten Stroms sowie, je nach Produkt, über eine PWM-Steuerschaltung und eine SPI- oder I2C-Schnittstelle.
Im Allgemeinen variiert die von LEDs emittierte Lichtmenge mit der Höhe des angelegten Stroms, aber LEDs ändern auch ihre Emissionsfarbe (Emissionswellenlänge) in Abhängigkeit vom Stromwert. Darüber hinaus kann ein zu hoher Strom die Lebensdauer des Geräts erheblich beeinträchtigen. Daher ist es notwendig, den optimalen Stromwert für die eingesetzte LED unter Berücksichtigung der Lichtstärke, des Farbtons und der Lichtausbeute entsprechend den Leuchteigenschaften der LED genau zu steuern, wozu LED-Treiber eingesetzt werden.
Led-Treiber können mit einer Kombination aus diskreten Zenerdioden, MOSFETs usw. für einzelne Funktionen konfiguriert werden, aber wenn mehrere LEDs in Reihe oder parallel geschaltet sind und LEDs verschiedener Emissionsfarben mit unterschiedlichen optimalen Stromwerten in Kombination betrieben werden sollen, werden ICs eingesetzt, um die erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen. Der LED-Treiber wird verwendet, um die erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen.
Weitere Informationen zu Led-Treibern
1. Treiberformat von Led-Treibern
Bei Led-Treibern gibt es verschiedene Treiberformate, wie z. B. lineare und Step-up/Step-down-Typen.
Linearer Typ
Dieser Schaltungstyp enthält keinen DCDC-Wandler und verwendet MOSFETs und Widerstände für die Konstantstromregelung. Die Einzelfunktion ermöglicht eine Miniaturisierung und Kostenreduzierung, hat aber den Nachteil hoher MOSFET-Verluste bei hohen Eingangsspannungen.
Step-up/Step-down-Typ
Dieser Schaltungstyp ermöglicht einen hocheffizienten Betrieb durch Unterdrückung des Verlustanstiegs während der Step-up- und Step-down-Funktionen, was auch für eine Erhöhung der Anzahl der LED-Stufen genutzt werden kann. Da die Schaltung jedoch komplex und die Kosten hoch sind, werden je nach Anwendung auch häufig Led-Treiber eingesetzt, die nur Boost oder Buck unterstützen.
2. PWM-Steuerung
Die PWM-Steuerung ist bei Led-Treibern zum Dimmen weit verbreitet. Der Grund dafür ist, dass die Methode der Anpassung des Gleichstromwerts des Treibers das Problem der Wärmeentwicklung aufgrund der verringerten Effizienz und der mit den Stromänderungen verbundenen Wellenlängenänderungen (Änderungen der Emissionsfarbe) mit sich bringt.
Bei PWM-gesteuerten Treibern kann die Scheinspannung durch Anpassung der Breite des Rechteckimpulses (Tastverhältnis) variiert werden, und beim Dimmen tritt kein Leistungsverlust auf. Bei solchen Treibern wird die Dimmung der LEDs oft mit einem halbfesten Widerstand durchgeführt. Wenn man den halbfesten Widerstand entfernt und durch ein Volumen ersetzt, kann man einen Led-Treiber realisieren, der mit dem Volumen eingestellt werden kann.
Die Helligkeit von LEDs ist proportional zum Tastverhältnis des Impulses, aber wenn der EIN/AUS-Zyklus zu langsam ist, kann dies vom menschlichen Auge erkannt werden und zu einem Flackern der Beleuchtung führen. Daher muss auf die eingestellte Frequenz der PWM-Steuerung geachtet werden.
3. Serielle Schnittstelle
In Haushaltsgeräten und Kfz-Instrumententafeln werden häufig mehrere verschiedenfarbige LEDs verwendet. Je nach Art und Anzahl der anzusteuernden LEDs kann der IC-Anschluss schwierig sein, wenn nur analoge Signale für EIN/AUS und Vorspannungswerte ausgetauscht werden. In solchen Fällen werden serielle Schnittstellen mit digitaler Steuerung über wenige Drähte, wie SPI oder I2C, verwendet.
Zu den Led-Treibern mit serieller Schnittstellenfunktionalität gehören sowohl große Produkte, die mehrere hundert LEDs gleichzeitig steuern können, als auch Produkte, die die Helligkeit einzelner Kanäle steuern und diagnostizieren können.