Wer sich mit dem Thema LED Beleuchtung beschäftigt, stößt häufig auch auf den Begriff LED Treiber oder das Wort Konstantstromquelle. Doch was ist eigentlich ein LED Treiber und welche Aufgabe hat dieser? Weshalb ist ein konstanter Ausgangsstrom notwendig? In diesem Artikel erfährst du alles über die Definition, Funktionsweise und Einsatzzwecke von LED Treibern.
Was ist ein LED Treiber?
Wenn du dich bereits ausführlich mit dem Thema LED Beleuchtung und passenden Leuchtmitteln und Leuchten befasst hast, bist du sicherlich auch schon auf den Begriff LED Treiber gestoßen. Meistens tauchen in diesem Zusammenhang folgende Bezeichnungen auf:
- LED Treiber
- Konstantstromquelle
- LED Netzteil
Bei einem LED Treiber handelt es sich um eine elektronische Schaltung, welche aus der Versorgungsspannung einen konstanten Ausgangsstrom erzeugt. Damit werden die in der Lampe integrierten LEDs angesteuert. In der Elektrotechnik wird diese Schaltung häufig auch als Konstantstromquelle bezeichnet. Der Begriff LED Netzteil beschreibt eigentlich eine Konstantspannungsquelle und wird hier eher umgangssprachlich verwendet.
Treiber, Stromquelle, Netzteil?
Die einzelnen Begriffe sind einerseits eng verwandt und werden in manchen Bereichen häufig als Synonym verwendet. In Fachkreisen werden die Begriffe jedoch genauer differenziert.
In der Elektrotechnik versteht man unter einem LED Treiber entweder eine mit einzelnen Bauteilen aufgebaute Treiber Schaltung oder auch ein Treiber IC. Ganz allgemein wird dieser Schaltkreis als Konstantstromquelle bezeichnet. Zum Betrieb wird dann noch ein separates Netzteil benötigt, welches aus der 230V Netzspannung die Versorgungsspannung für den Treiber erzeugt.
Im Consumer Bereich hingegen ist unter der Bezeichnung LED Treiber häufig die gesamte Einheit bestehend aus Treiber Schaltung und Netzteil gemeint. Auch ein reiner LED Trafo zum Betrieb von Niedervolt-Lampen wird hier oft als Treiber bezeichnet. Das ist fachlich zwar nicht korrekt, da der eigentliche Treiber in der Lampe steckt, die Begrifflichkeiten werden hier aber trotzdem oftmals so verwendet.
Wofür ist ein LED Treiber notwendig?
Herkömmliche 12V Halogenlampen brauchten nur einen einfachen Trafo, welcher aus der 230V Netzspannung die 12V Betriebsspannung erzeugt hat. LED Lampen sind vom Aufbau her deutlich komplexer als die alten Leuchtmittel. Bei Leuchtdioden handelt es sich um ein Halbleiter-Bauelement. Der darin enthaltene LED-Chip besitzt eine Strom-/Spannungskennlinie und muss in seinem korrekten Arbeitspunkt betrieben werden.
Andernfalls wäre eine schwankende Helligkeit und einer schlechter Wirkungsgrad die Folge. Bedingt durch Serienstreuungen lässt sich der Arbeitspunkt an einer einfachen Spannungsquelle jedoch nicht genau einstellen. Dies ist nur mit einer Konstantstromquelle in Form eines LED Treibers möglich.
Unterschied zwischen Treiber und Netzteil
Die beiden Bezeichnungen werden häufig verwechselt oder als Synonym verwendet. Es gibt jedoch einen großen Unterschied:
Bei einem LED Treiber handelt es sich um eine Konstantstromquelle.
Bei einem LED Netzteil handelt es sich um eine Konstantspannungsquelle.
Wie funktioniert ein LED Treiber?
Nachfolgend findest du eine kurze Beschreibung verschiedener Treiber-Typen. Gemeint sind hier konstante Stromquellen und keine Spannungsquellen, die fälschlicherweise auch oft als Treiber bezeichnet werden. Dies sind die häufigsten Varianten:
- LED Vorwiderstand
- Lineare Treiber
- Getaktete Treiber
LED Vorwiderstand
Bei vielen LED Lampen im Lowcost-Bereich besteht der LED Treiber manchmal nur aus einem Widerstand. Dieser wird in Reihe zur Leuchtdiode geschaltet und begrenzt den Stromfluss auf den zuvor berechneten Wert. Diese LED Treiber Variante ist natürlich extrem kostengünstig, bringt aber einige Nachteile mit sich.
Zum einen verheizt der Widerstand sprichwörtlich die begrenzte Energie. Diese Energie wird im Widerstand in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgegeben. Damit gehen die Vorteile des hohen Wirkungsgrades der LED wieder verloren. Zum anderen reagiert die LED bei Schwankungen in der Versorgungsspannung direkt auch mit Helligkeitsschwankungen, da in dieser Spar-Version keine aktive Regelung erfolgt.
Lineare Treiber
Ein linear arbeitender LED Treiber setzt eine höhere Eingangsspannung auf den eingestellten Betriebsstrom der LED um. Durch den Spannungsunterschied zwischen dem Ein- und Ausgang besitzt der Linearregler einen Regelbereich, um bei einer schwankenden Eingangsspannung nachzuregeln. Dadurch treten keine Helligkeitsschwankungen der LED auf.
Lineare Treiber haben den Nachteil, dass sich aus dem Spannungsabfall und Arbeitsstrom der LED wieder eine Verlustleistung ergibt. Diese wird auch hier einfach in Wärme umgewandelt und schmälert den Wirkungsgrad der LED. Zu den Vorteilen gehören die aktive Regelung, der einfache Schaltungsaufbau und ein günstiger Preis.
Getaktete Treiber
Ein getakteter LED Treiber arbeitet von der Funktionsweise ähnlich wie ein Schaltnetzteil. Durch eine hohe Schaltfrequenz im Treiber lässt sich die Energie vom Eingang mit nur minimalen Verlusten zum Ausgang übertragen. Getaktete Treiber ICs sind mit Wirkungsgraden von deutlich über 90% erhältlich.
Damit lässt sich die angeschlossene LED effizient in ihrem idealen Arbeitspunkt betreiben. Nachteilig bei getakteten Treibern sind der höhere Schaltungsaufwand für notwendige Entstörmaßnahmen. Dieser Treiber Typ ist deshalb in erster Linie für LED Lampen mit hohen Leistungen interessant und zählt damit auch zu der teuersten Variante.
Sind LED Treiber dimmbar?
Die Dimmbarkeit von LED Lampen ist technisch gesehen eine komplexe Thematik. LEDs können nicht einfach durch eine Reduktion der Spannung gedimmt werden. Zum Dimmen von LEDs ist eine Pulsweitenmodulation (PWM) erforderlich. Dabei wird die Versorgungsspannung im Verhältnis zur gewünschten Helligkeit mit einer hohen Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet.
Grundsätzlich gibt es dimmbare Varianten aller beschriebenen LED Treiber. Diese müssen aber explizit als dimmbar gekennzeichnet sein, um mit den schnellen Schaltvorgängen der PWM klarzukommen.
Fazit
Ein LED Treiber sorgt für einen konstanten Betriebsstrom einer LED in einem vorher festgelegten Arbeitspunkt. Damit ist einer hoher Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer der LED gewährleistet. Neben verschiedenen Treiber Varianten kennst du jetzt außerdem die alternativen Bezeichnungen und in welchen Bereichen es hier des Öfteren zu Verwechselungen kommt.
