Leuchtdioden (LEDs) sind elektronische Geräte, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln. Das emittierte Licht hat je nach Herstellungsmaterial bestimmte Wellenlängen. Um weißes Licht zu erzeugen, ist eine Modifikation erforderlich. LED-Treiber steuern viele Faktoren, die die Leistung der LED beeinflussen und bei weißen LEDs von entscheidender Bedeutung sind.
Ein LED-Treiber entspricht dem Vorschaltgerät in Leuchtstoffröhren. Der Treiber wandelt bei Bedarf Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um. Es verwaltet die eingehende Spannung und den Strom entsprechend den Spannungs- und Strompegelanforderungen der LED. Elektronisch ist der Treiber ein kleiner integrierter Schaltkreis (IC).
LEDs wurden zunächst als Signalindikatoren verwendet; eine typische Anwendung ist die Betriebsanzeige eines Fernsehers. Damit LEDs als Quelle der Allgemeinbeleuchtung mit Glühlampen konkurrieren können, müssen sie in der Lage sein, ein hochwertiges, gleichmäßiges weißes Licht zu erzeugen und dimmbar sein. Die Wahl des LED-Treibers ist für Weißlichtanwendungen entscheidend.
Welche Anforderungen bei der Spezifikation eines LED-Treibers zu berücksichtigen sind, hängt vom geplanten Einsatz der LED ab. LEDs sind strombetrieben und erfahren einen großen Beleuchtungsabfall bei einem kleinen Stromabfall. Ein Konstantstromtreiber beseitigt Schwankungen des Eingangsstroms, indem er die Spannung über einen Strommesswiderstand regelt. Der Wert der Referenzspannung und des Widerstands bestimmt den LED-Strom. LEDs mit demselben Treiber sollten in Reihe geschaltet werden, um einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
Konstantstromgeräte benötigen einen Überspannungsschutz. Der Stromausgang ist ebenfalls konstant, und wenn der Widerstand von der LED abwärts ansteigt, kann der konstante Strom dazu führen, dass die Spannung über die Nennspannung der LED oder anderer diskreter Komponenten ansteigt. Den Überspannungsschutz bieten Zenerdioden, die man sich als Verpolungssicherung vorstellen kann, parallel zur LED. Wenn der Überspannungszustand vorliegt, beginnt die Zenerdiode, Elektrizität zu leiten. Eine Alternative zum Zenerdioden-Ansatz besteht darin, die Ausgangsspannung zu überwachen und die Stromversorgung abzuschalten, wenn ein Überspannungsauslösepunkt erreicht wird.
Die Effizienz bei der Umwandlung von Energie in Licht ist beim LED-Einsatz wichtig, da dies LEDs als brauchbare Lichtquelle auszeichnet. Die Höhe der Eingangsleistung zur LED-Helligkeit ist das Maß für die Effizienz von LED-Treibern. Es besteht ein umgekehrtes Verhältnis zwischen der Referenzspannung des Netzteils und der LED-Helligkeit. Die vom LED-Treiber verwaltete Eingangsleistung mit kleineren Referenzspannungen führt zu einem geringeren Stromverbrauch und einer geringeren Wärmeentwicklung.
Das Dimmen des LED-Lichts kann durch den LED-Treiber gesteuert werden, indem der Eingangsstrom verringert wird. Dies verursacht eine Verschiebung des Ausgabefarbspektrums und erfordert ein analoges Steuersignal, das dem Design eine weitere notwendige Schaltung hinzufügt. Pulsweitenmodulation (PWM) schaltet den Strom bei sehr hohen Frequenzen ein und aus. PWM wird in Glühlampendimmern verwendet, bei denen der Strom während jedes Zyklus von demselben Teil der Wechselstromenergiewelle entfernt wird. In der DC-Umgebung der Hochfrequenz-LED müssen die PWM-Schaltungen bei noch höheren Frequenzen arbeiten.