LED-Streifen Aufbau

Einige LED-Steifen sind mittlerweile mit eingebauten Konstantstromquellen (KSQ) erhältlich. Welche Vorteile bringen diese?

LED-Streifen Aufbau
LED-Band mit Konstantstromtreibern

Kurz gesagt, sorgen eingebaute Konstantstromquellen dafür, dass die LEDs immer in Ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden und alle exakt gleich hell leuchten. In der Anwendung ermöglichen die KSQs so den Aufbau von deutlich längeren LED-Strecken ohne Helligkeitsabfall. Mitunter sind fast doppelt so lange Strecken möglich, also anstatt 5m sind z.B. 8 – 10m ohne erneute Spannungseinspeisung machbar. Dies ist besonders bei großen Installationen natürlich ein Vorteil.

Warum aber können eingebaute Konstantstromquellen das leisten und gibt es eventuell auch Nachteile?

Aufbau eines normalen LED-Streifens

Eine typische LED arbeitet mit ca. 3 – 4 Volt Spannung. Bei einem 12 Volt LED-Streifen werden daher 3 LEDs in Reihe geschaltet, um auf 12 Volt zu kommen. Diese 3 LEDs bilden ein Segment. Auf dem LED-Band sind dann der Länge nach viele Segmente angeordnet, die alle untereinander parallel verschaltet sind. Daher kann man den LED-Streifen auch bedenkenlos nach jedem vollen Segment abschneiden – die übrigen LEDs leuchten ganz normal weiter.

Bei 24 Volt sind dann 6 oder mehr LEDs in einem Segment zusammengefasst (siehe das Bild oben). Das Prinzip bleibt das selbe.

Die Helligkeit einer LED ist sehr abhängig von der Betriebsspannung. Geringe Spannungsänderungen an der LED (von 3,2 Volt auf 3,0 Volt z.B.) erzeugen bereits einen sehr deutlichen Helligkeitsrückgang. Innerhalb der Segmente sind daher Vorwiderstände verbaut, um die Spannung für die LEDs entsprechend anzupassen. Diese Vorwiderstände können aber keinen festen Spannungswert einstellen sondern reduzieren die ankommende Spannung lediglich um einen festen Prozentsatz.

Helligkeitsunterschiede bei LED-Bändern

Jedes Bauteil, jedes Kabel, jede Lötstelle und jede Leiterbahn führen zu einem mehr oder minder deutlichen Rückgang der Spannung. Bei einem kurzen LED-Band hat das noch keine sichtbaren Auswirkungen, aber je länger das LED-Band ist, desto größer wird der Spannungsabfall und damit einher geht ein Rückgang der Helligkeit.

Je niedriger die Betriebsspannung, desto gravierender ist der Effekt. So sind bei einem 12 Volt LED-Streifen meist max. 5m machbar, 24 Volt schafft häufig etwas mehr. 5 Volt LED-Bänder – z.B. Pixel-Bänder für Lauflichter und dergleichen – schaffen oft nur 2m.

Die einfachen Vorwiderstände können diesen Spannungsrückgang nicht ausgleichen, denn diese sind sozusagen „dumm“ und reduzieren die eintreffende Spannung einfach nur um einen festen Prozentsatz. Das hilft hier natürlich nicht weiter. Die einzige Lösung bei größeren LED-Installationen ist es hier demnach, die Spannung immer wieder regelmäßig neu in das LED-Band einzuspeisen.

Längere Strecken durch Konstantstromquellen

Eine Konstantstromquelle arbeitet anders. Diese reduziert nicht einfach die Betriebsspannnung, sondern sie versorgt die LEDs mit einem fest eingestellten Konstantstrom. Und dies unabhängig von der anliegenden Spannung!

Dies ist der entscheidende Vorteil der KSQ, den so wird der Spannungsabfall, der natürlich weiterhin wie bei jedem LED-Band auftritt, immer wieder ausgeglichen. Die LEDs erhalten stets den exakt passenden Betriebsstrom und so leuchten die LEDs am Anfang des LED-Bandes exakt gleich hell, wie die am Ende.

Das System hat natürlich Grenzen, denn ab irgendeinem Punkt ist die Betriebsspannung so gering, dass die Konstantspannnungsquelle daraus nicht mehr den notwendigen Betriebsstrom generieren kann. Die LEDs bleiben dann komplett dunkel oder flackern. Insgesammt sind mit dieser Methode aber deutlich längere LED-Strecken ohne neue Spannungseinspeisung ins Band realisierbar.

Weitere Vorteil ist, dass die LEDs so auch vor zu hohen Spannungen geschützt sind, die Ihre Lebensdauer deutlich reduzieren würden.

Nachteile einer KSQ

Gibt es auch Nachteile bei LED-Streifen mit eingebauten Konstantstromquellen?

So lange Sie das übliche PWM-Dimmverfahren für LEDs verwenden, gibt es keine Nachteile. Sie können wir gewohnt einen ganz normalen PWM-Controller vor dem LED-Band verwenden und die LEDs darüber linear und bis auf 0 Dimmen. Die einebauten KSQ haben darauf keine Auswirkung.

Ein herkömmliches LED-Band ohne KSQ lässt sich natürlich auch über bloße Spannungsreglung in gewissen Umfang dimmen. Verwendet Sie z.B. ein dimmbares Netzteil (wie die MEANWELL HLG-B Reihe) kann so die Betriebsspannung von 24V oder 12V auf niedrigere Werte gedreht werden und die LEDs werden dunkler. Nicht linear, leistungsabhängig und auch nicht bis auf 0, aber es gibt einen mehr oder weniger brauchbaren Dimm-Effekt.

Dieses Dimmen rein nur über Spannungsreduzierung funktioniert bei LED-Streifen mit eingebauten Konstantstromquellen so natürlich nicht mehr. Die KSQ gleichen ja den Spannungsrückgang stets aus und so bleiben die LEDs einfach gleich hell. Bis zu einem Punkt, wo die Spannung zu gering für die Stromtreiber wird und die LEDs nnur noch flackern oder ganz ausgehen.

Folgendes Video zeigt den Effekt:

Da typischerweise aber sowieso über PWM gedimmt wird, ist dieser „Nachteil“ der LED-Bänder mit eingebauten Konstantstromquellen in aller Regel ohne Relevanz. Es schadet aber nicht, diese Einschränkung bzgl. Spannungs-Dimmung zumindest zu kennen.

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