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LED - Treiber

Die PWM ist die Effektivste Art LEDs mit Strom zu versorgen wenn Sie gedimmt werden müssen. Denn so wird zu jeder Zeit der Nominalstrom gefahren, was den höchsten Wirkungsgrad, sowie den stabilsten Farbtemperaturdrift bzw. allgemein das kleinste Paramaterdriftverhalten aufweist, gegenüber anderen Dimmverfahren. Der Nachteil dieses Dimmens sind die Dunkelpausen, die bei elektronischen Aufzeichnungsgeräten, die womöglich auf der gleichen Frequenz abtasten mittels Schwebungen der Frequenzen zu einem Blinken mutieren können. Wenn nun die Abtastfrequenz immer wieder auf den dunklen Moment zugreift und dann langsam zum hellen Moment wandert, so wird dann bei der Wiedergabe ein deutliches 100% Blinken statt einer gedimmten Lichtstimmung sichtbar.  

Vorwiderstand

Die einfachste Variante um LEDs mit Strom zu versorgen ist ein Vorwiderstand vor der LED, der dafür sorgt, das die anliegende Versorgungsspannung im Stromfluss begrenzt wird. Nachteil ist das die Spannungsversorgung extrem stabil sein muss. Ein Akku z.B. weist zwischen Voller Ladekapazität und normaler Entladung einen so große Spannungsdifferenz auf, das die Diode überlastet bzw. nicht optimal arbeiten kann.

Anhand des Ersatzschaltbildes (links) erkennt man das in Sperrichtung die Ideale Diode sperrt. Wird die Diode in vorwärtsrichtung betrieben, so erkennt man das man erst so viel Spannung aufbauen muss um die interne Spannungsquelle zu überbieten (Der durchlassspannung - benötigt um die Sperrschicht zu überwinden)

Dann kann der Strom bei Erhöhung der Spannung beinahe linear ansteigen entsprechend dem inneren Widerstand R.


Wir können anhand der folgenden Kennline auch erkennen, das kleine Spannungsänderungen Sprunghafte Stromänderungen zur Folge haben kann. Deshalb iist es vorteilhaft eine LED über Ihren Stromfluss zu steuern.

Mit optimalen WIrkungsgrad arbeitet eine Diode mit konstanten Strom. Gedimmt wird Sie indem der Konstante Strom aus und eingeschaltet wird. Wir sprechen dann von der Puls Breiten Modulation, abkekürzt aus dem englischen PWM Puls Wide Modulation.


Elleganter ist die aufwendigere Schaltung mit geregelten Strom. Eine Überlastung der Diode ist ausgeschlossen. Es besteht sogar die Möglichkeit weitere Dioden in Reihe zu schalten, wenn die Versorgungsspannung es erlaubt.

Quelle: Luxeon, Trademark von Lumileds Lighting LLC.





Quelle: Luxeon, Trademark von Lumileds Lighting LLC.





Ersatzschaltbild

(Quelle: Luxeon)

Stromregelung

Konstantstrom

Beispiel Analoger  Stromregelung


Quelle: Pulsar

Quelle: Luxeon, Trademark von Lumileds Lighting LLC.





Quelle: Luxeon, Trademark von Lumileds Lighting LLC.





PWM

Flicker

Boost Betrieb

Die LED Leistung kann mit den Boostbetrieb nochmals gesteigert werden. Beim Boost werden die LED mit einen höheren Stromwert belegen, aber kompensiert wird dies mit längere Pausenzeiten in jedem Zyklus, so das das Kristal wich wieder abkühlen kann.

Zur Vermeidung dieses Effektes kann man zwischen Frequenzen wie 300 und 1000Hz z. B. in 10 Hz Schritten variieren. Hier ist zu beachten, dass bei Änderung der PWM-Frequenz die Pulsbreite ebenfalls mit angepasst wird. Denn wenn eine Pulsbreite für einen bestimmten Dimmwert eine bestimmte Pulsbreite bedeutet, und dann nur die Frequenz erhöht wird, werden mehr Pulse, wenn auch gleich große, in einer Zeiteinheit abgesendet, was mehr Helligkeit ausmacht. Deshalb ist es wichtig, das die Pulsbreite mit Erhöhung der Frequenz verringert wird, damit das Verhältnis zwischen An- und Aus- Phasen konstant bleibt (Duty-Cycle) weil ansonsten bei Frequenzänderungen alle Cues neu in der Helligkeit neu programmiert werden müssten.  




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