Ansteuerung

1. Spannungsbetrieb

Der Spannungsbetrieb, z. B. an einer Batterie oder einem Netzgerät ist eine einfache und kostengünstige Art LEDs anzusteuern. Es wird lediglich ein zusätzlicher Vorwiderstand R_V benötig. Durch das lineare Verhalten eines ohmschen Widerstandes wird die Gesamtschaltung durch R_V deutlich unempfindlicher für Spannungsänderungen, wodurch sich eine robuste LED-Ansteuerung ergibt. Durch den ohmschen Widerstand steigt aber auch die Verlustleistung der Ansteuerung, die in Form von Wärme abgegeben wird (P_V = R_V ⋅ I_LED²).

Der Strom I_LED durch die LED ergibt sich durch das Verhältnis I_LED = U/R_V.

Der Vorwiderstand R_V wird wie folgt berechnet:

R_V = U_R /I_LED

Bekannt ist der Strom durch die LED. Es fehlt die Spannung U_R, die am zu berechnenden Vorwiderstand abfällt. Diese Spannung bildet sich aus der Betriebsspannung abzüglich der Spannung, die an der LED abfällt. Die Spannung U_LED, die an der LED bei I_LED abfällt, kann aus der U/I-Kennlinie der LED im Datenblatt abgelesen werden.

U_R = U - U_LED

Wenn die Helligkeit einer LED mit einem Vorwiderstand eingestellt werden soll, muss die angelegte Spannung reduziert (dunkler) oder erhöht (heller) werden.

Diese Art der Ansteuerung hat jedoch den Nachteil, dass der Lichtstrom nicht präzise geregelt werden kann. Wie eingangs beschrieben, führt eine geringe Spannungsänderung zu einer hohen Stromänderung und damit auch zu einer starken Änderung des Lichtstroms. Bei der Spannungsregelung kann es also bei Schwankungen der Versorgungsspannung zu einem direkten Einfluss auf den Lichtstrom der LED kommen. Zu berücksichtigen ist auch, dass die elektrischen Eigenschaften des Widerstands und der LED temperaturabhängig sind.

• Vorteile: einfache Auslegung, einfache Ansteuerung, die Helligkeit der LED kann direkt über die Spannung eingestellt werden
• Nachteile: zusätzlicher Widerstand, Abwärme durch den Widerstand

2. Strombetrieb

Wird keine Spannungsquelle (z. B. Batterie), sondern eine Stromquelle (elektronische Schaltung) verwendet, kann eine LED direkt betrieben werden. Bei der Stromregelung kann der Lichtstrom der LED ohne Widerstand direkt über den vorgegebenen Stromwert eingestellt werden. Schwankungen der Versorgungsspannung haben so keinen Einfluss auf den Lichtstrom der LED. Der Lichtstrom ist mit einer Stromregelung konstant und reproduzierbar. Die Stromregelung ist daher zum Beispiel in Machine-Vision-Anwendungen empfehlenswert.

• Vorteile: keine zusätzlichen Bauteile, die Helligkeit der LED kann direkt über den Strom eingestellt werden
• Nachteile: ggf. komplexe Stromquelle erforderlich