Ratgeber
LED-Konstantstromquellen kommen zum Einsatz, um LEDs einen konstanten Strom zuzuführen. Sie werden auch als LED-Treiber bezeichnet und sind als integrierte Schaltungen (ICs), fertig zusammengestellte Bausteine oder Bausätze realisiert. In unserem Ratgeber erfahren Sie, was Konstantstromquellen auszeichnet und worauf Sie beim Kauf achten sollten.
Bei LED-Konstantstromquellen handelt es sich um elektronische Schaltungen. Sie dienen dazu, LEDs oder LED-Modulen einen geeigneten Strom bereitzustellen, indem sie den Eingangsstrom in einen konstanten Ausgangsstrom umwandeln. Während klassische Glühlampen direkt an ein 230V-Netz angeschlossen werden können, ist das bei allen anderen Lampentypen nicht der Fall. Niedervolthalogenlampen erfordern beispielsweise einen Transformator und Leuchtstofflampen ein Vorschaltgerät, um betrieben werden zu können. LED-Lampen und LED-Module sind ohne Betriebsgerät oder Betriebsmodul ebenfalls nicht direkt ans haushaltsübliche Stromnetz anschließbar. Die Notwendigkeit, LED-Treiber dazwischenzuschalten, ergibt sich daraus, dass die in LEDs integrierten Chips an einem bestimmten Arbeitspunkt betrieben werden müssen. LEDs sind jedoch nicht in der Lage, den Strom eigenständig zu regulieren. Sobald eine Spannung anliegt, fließt der höchstmögliche Strom, was zu einer Wärmeentwicklung und letztlich zur Zerstörung der Dioden führen kann. Eine Konstantstromquelle löst das Problem. Sie führt LEDs einen konstanten Betriebsstrom zu und bietet dadurch Schutz vor Überlastung.
Außerdem sichert sie einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Haltbarkeit der Leuchtmittel. Konstantstromquellen können ganz unterschiedlich aufgebaut sein. Es gibt Ausführungen auf Basis von Transistoren, Dioden, Widerständen und vielen mehr. In ihrer einfachsten Bauform sind Konstantstromquellen mit Transistoren ausgestattet. Bei einem Transistor handelt es sich um ein Halbleiter-Bauelement, das als Verstärker, Regler oder Schalter fungieren kann.
Konstantstromquellen haben in erster Linie die Aufgabe, dem Verbraucher einer Schaltung, in diesem Fall einer LED, einen konstanten Strom zuzuführen. Das heißt, der Strom soll von der Last und der darüber abfallenden Spannung unabhängig sein. Zwar ist es prinzipiell möglich, einen Strom allein mithilfe eines Vorwiderstands zu begrenzen. Diese Methode bringt jedoch einige Nachteile mit sich. Zum einen darf die Eingangsspannung bei einem Vorwiderstand nicht variieren. Mit anderen Worten: Ändert sich die Spannung, ändert sich auch der Strom. Das ist ungünstig für LED-Schaltungen, bei denen der Strom auch im Fall einer Spannungsänderung stabil bleiben muss. Zum anderen kommt es zu einer hohen Wärmeentwicklung und in der Folge zu einem Energieverlust, wenn ausschließlich mit einem Vorwiderstand gearbeitet wird. Konstantstromquellen erweisen sich als deutlich bessere Lösung, da sie eine variable Eingangsspannung zulassen und weniger Verluste verzeichnen.
Die Begriffe Konstantstromquelle und Konstantspannungsquelle werden häufig durcheinander gebracht, bezeichnen aber genau genommen Unterschiedliches. Wie bereits beschrieben, stellen Konstantstromquellen einen konstanten und stabilisierten Ausgangsstrom bereit, in der Regel handelt es sich um Werte von 350 mA, 500 mA oder 700 mA. Stromquellen dieser Art werden auch als LED-Treiber bezeichnet.
Konstantspannungsquellen wandeln hingegen eine Wechselspannung (üblicherweise 230 Volt) in eine stabilisierte Gleichspannung um, meist in 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt. Sie unterscheiden sich von Konstantstromquellen im Hinblick auf die Verschaltung und eignen sich für Verbraucher, die für den Betrieb an einer konstanten Ausgangsspannung konzipiert sind. Bei Konstantspannungsquellen handelt es sich im eigentlichen Sinn um LED-Netzteile.
Ein wichtiges Auswahlkriterium ist die Art beziehungsweise Leistung der LED. Hiervon hängt ab, wie viel Strom die Konstantstromquelle bereitstellen muss. Während Standard-LEDs einen Strom von etwa 20 mA erfordern, benötigen HighPower-LEDs deutlich mehr. Gerade bei Power-LEDs ist der Einsatz von Konstantstromquellen sinnvoll, da sie ihre maximale Lebensdauer nur dann erreichen, wenn sie mit einem konstanten Strom betrieben werden. Neben der Betriebsspannung müssen der minimale und maximale Ausgangsstrom bekannt sein. Es kann sein, das abhängig von der Höhe des LED-Stroms eine zusätzliche Kühlung erforderlich ist. Zu diesem Zweck lässt sich gegebenenfalls ein zusätzlicher Kühlkörper im System integrieren.
Als vorteilhaft erweisen sich Konstantstromquellen mit verpolungssicheren Eingängen. Ein Verpolungsschutz verhindert, dass eine polungsabhängige Schaltung mit Plus- und Minus-Anschlüssen im Fall einer Falschpolung beschädigt wird. Das ist vor allem beim Beschalten mit Gleichspannung relevant. Manche Stromquellen sind außerdem mit kurzschlussfesten Ausgängen ausgestattet. Soll die Konstantstromquelle in ein Gehäuse eingebaut werden, sind die Abmessungen der Platine von Bedeutung. Mikro-Konstantstromquellen sind nur ungefähr einen Zentimeter lang und breit.
Unser Praxistipp: Beim Anschließen mehrerer LEDs Strom, Spannung und LED-Typ beachten
Wenn Sie mehrere LEDs an einer Konstantstromquelle betreiben möchten, muss der Strom so gewählt werden, dass er zu allen angeschlossenen LEDs passt. Das ist in der Regel der Fall, wenn ein- und derselbe LED-Typ verwendet wird. Des Weiteren müssen die LEDs in Reihe geschaltet und die Spannungswerte summiert werden, um in Erfahrung zu bringen, ob die Konstantstromquelle diese abdecken kann.
Was sind die häufigsten Ursachen für nicht funktionierende Konstantstromquellen?
Konstantstromquellen, die als Bausätze angeboten werden, müssen erst zusammengebaut und verlötet werden. Fehler können schon beim Bestücken der Platine passieren. Überprüfen Sie, ob die Bauteile richtig herum eingesetzt sind. Die Widerstände sind gelegentlich mit Farbringen für eine bessere Zuordnung versehen, die sich jedoch stark ähneln. Auch beim Löten kann etwas schiefgelaufen sein. Kalte Lötstellen und ungeeignetes Lötzinn zählen zu den häufigsten Fehlerquellen.
Sind Konstantstromquellen dimmbar?
Nicht per se. Wenn Sie nach einer Stromquelle für eine dimmbare LED-Beleuchtung suchen, müssen Sie eine Ausführung wählen, die explizit als dimmbar ausgewiesen ist. LEDs können nur mithilfe von Pulsweitenmodulation, nicht durch einfaches Heruntersetzen der Spannung gedimmt werden. Bei der Pulsweitenmodulation handelt es sich im Prinzip um einen schnellen Ein- und Ausschaltvorgang. Die Frequenz ist ausreichend hoch, um die Trägheit der Augen zu überwinden, so dass die LED nicht flackert, sondern dunkler erscheint. Dimmbare Konstantstromquellen müssen den schnellen Schaltvorgängen standhalten.
Werden Konstantstromquellen nur als Treiber für LEDs genutzt?
Nein. Konstantstromquellen finden nicht nur als Treiber für LEDs, sondern auch für Fluoreszenzlampen Verwendung und werden in Ladegeräten verbaut. Darüber hinaus dienen sie als Referenz in Messgeräten und zur Stabilisierung der Arbeitspunkte in elektronischen Schaltungen.