OPTOTRONIC LEDset

www.osram.de/ledset
09/2014
Technischer
Anwendungsleitfaden
Die LEDset-Schnittstelle
(Gen2)
Licht ist OSRAM
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Inhalt
Inhalt
1 Einleitung
03
3 LEDset-Anwendungen
10
1.1 Features und Vorteile
03
3.1 Stromeinstellung durch externen Widerstand
10
1.2 Unterschiede zwischen LEDset Gen1 und Gen2:
Was ist neu an LEDset Gen2?
03
2 Technische Einzelheiten zu LEDset
04
2.1 Allgemeiner Überblick
04
2.2 Eigenschaften von LEDset
04
2.2.1 Allgemeine Beschreibung
04
2.2.2 Einsatz von LEDset im SSL-System von OSRAM
05
2.3 Technische Details
05
3.2 Übertemperaturschutz
11
3.2.1 Anwendungsbeispiel 1
11
3.2.2 Anwendungsbeispiel 2
12
3.2.3 Anwendungsbeispiel 3
14
2.3.1 Wie man den richtigen Rset-Wert ermittelt, um den
gewünschten Iout zu erhalten
06
2.3.2 Anschluss mehrerer LED-Module
07
2.3.3 Übertemperaturschutz für LED-Module
07
2.3.4 Anschlüsse
08
2.3.5 Genauigkeit des Ausgangsstroms und Widerstand
der Signalrückführung
2.3.6 Isolierung
08
09
2.3.7 Kabellänge
09
2.3.8 Kennzeichnung
09
2.3.9 Fehlerhafte Verdrahtung
09
Bitte beachten Sie:
Alle Information in dieser Broschüre wurden mit größter
Sorgfalt erstellt. OSRAM übernimmt jedoch für mögliche
Irrtümer, Änderungen und/oder Auslassungen keine
Haftung. Bitte überprüfen Sie auf www.osram.de/ledset,
ob eine aktualisierte Version dieser Broschüre erhältlich ist
oder wenden Sie sich hierfür an Ihren Vertriebspartner.
2
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Einleitung
1 Einleitung
Im Bereich Allgemeinbeleuchtung sorgt die LED-Technologie für viele Veränderungen. Beim Leuchtenbau können
die vielfältigen Vorteile von LEDs, z. B. ihr hohes Maß an
Flexibilität für den Leuchtenbetrieb, jedoch nur mit perfekt
darauf abgestimmten LED-Treibern voll ausgeschöpft
werden. Diese Situation wird noch erschwert durch die
schnelle Verbesserung der der LED-Technologien in Bezug
auf Effizienz und Stromtragfähigkeit, was eine noch höhere
Anpassungsfähigkeit der entsprechenden LED-Treiber
erfordert.
OPTOTRONIC ® LED-Treiber mit LEDset-Schnittstellen erfüllen die Forderung nach höherer Anpassungsfähigkeit
durch die Unterstützung eines breiten Leistungs- und
Strombereichs sowie durch ihre zukunftssichere Bauweise,
die sie auf die kommenden LED-Generationen vorbereitet.
Zum Ziel dieses Anwendungsleitfadens:
Der Zweck dieses Anwendungsleitfadens ist es, den Lesern
grundlegende technische Informationen zur LEDset-Schnittstelle Generation 2 zu liefern, wobei das Hauptaugenmerk
auf Anwendungslösungen liegt, die die besonderen Funktionen dieser neuen Schnittstelle aufzeigen und erläutern,
wie diese genutzt werden können. Die Anwendungslösungen zeigen, dass die LEDset-Schnittstelle Gen2 viele Vorteile bietet, mit deren Hilfe Sie ihre LED-basierte Leuchte
an ihre individuellen Bedürfnisse anpassen können: Die einfache Handhabung und Flexibilität von LEDset lässt ihnen
viel Gestaltungsspielraum, um neue Leuchtensystem-Funktionalitäten zu entwickeln.
1.2 Unterschiede zwischen LEDset Gen1 und Gen2:
Was ist neu an LEDset Gen2?
LEDset Gen2 ist die weiterentwickelte Schnittstelle zwischen
OPTOTRONIC ® LED-Treibern und LED-Modulen (wie z. B.
OSRAM PrevaLED ®). Sie kann über den Produktnamen des
LED-Treibers identifiziert werden, wobei LEDset Gen2 die
Buchstaben „LT2“ enthält (während LEDset Gen1 nur mit
den Buchstaben „LT“ endet).
Das Verhalten der LEDset-Schnittstelle wurde geändert,
um die folgenden Vorteile zu erzielen:
— Zusätzlicher Betrieb parallel geschalteter Module, vor
allem für lineare und flächige SSL-Systeme, bei gleichzeitiger Optimierung des Betriebsfensters für Spot- und
Downlight-Systeme
— Vereinfachte Montage (nur ein zusätzliches Kabel statt
wie zuvor drei)
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Verbesserungen der
LEDset Gen2 gegenüber der Vorgängerversion:
Tabelle 1: Was hat sich bei LEDset Gen2 verändert?
LEDset Gen1
LEDset Gen2
Methode der
Stromeinstellung
Rset-Widerstand
R set-Widerstand mit
neuer Codierung
Stromeinstellung
Relativ (in %
Absolut (innerhalb des
des maximalen
Bereichs von 0.1 A bis 5 A)
Ausgangsstroms
des LED-Treibers)
Typische Anzahl
der LED-Module
im System
1
1–x (Reihen- und
Parallelschaltung
möglich)
Anzahl der Kabel
für LEDset
3
1
Verbreitung im
Markt
Nein
(Einsatz nur
durch OSRAM)
Implementierung der
Schnittstelle bei mehreren
Anbietern
1.1 Features und Vorteile
LEDset unterstützt Sie dabei, wichtige Marktvorgaben zu
erfüllen:
— Zukunftssichere Lösungen in Bezug auf den Lichtstrom
— Langlebiger Betrieb
— Anpassung der Leuchte an individuelle Wünsche
— Energie- und Kosteneinsparung
In Kombination mit OSRAM LED-Treibern bietet die LEDsetSchnittstelle Gen2 umfassende Flexibilität und ein zukunftssicheres System mit den folgenden Möglichkeiten und
Vorteilen:
— Einfache Verdrahtung zur simplen Stromeinstellung,
passend zum abgeschlossenen LED-Modul
— Vielfältige Anschlussmöglichkeiten für mehrere in Reihe
oder parallel geschaltete LED-Module (auch gemischte
Schaltungen möglich)
— Übertemperaturschutz für LED-Module
Hinweis:
Die erste und die zweite Generation von LEDset sind nicht
miteinander kompatibel und können nicht gegeneinander
ausgetauscht werden.
Aus Gründen der Einfachheit wird die Bezeichnung „LEDset“ im gesamten Dokument anstelle von „LEDset Gen2“
verwendet werden. LEDset bezieht sich implizit immer auf
die aktuelle LEDset-Version.
Abbildung 1: Anwendungsfeatures von LEDset Gen2
LED-Treiber
LED-Module
LEDset Gen2
3
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
2 Technische Einzelheiten zu LEDset
2.1 Allgemeiner Überblick
LEDset ist eine kostengünstige analoge Schnittstelle, die
mit drei Kabeln zwischen LED-Treiber und LED Modul auskommt. Um Informationen von dem/den LED-Modul/en
zum LED-Treiber zu übermitteln, wird – neben den beiden
LED-Stromversorgungskabeln (LED+, LED-) – nur ein
zusätzliches Kabel benötigt.
Diese Schnittstelle wurde so entwickelt, dass sie die Kommunikation zwischen dem LED-Modul und dem LED-Treiber ermöglicht, mit derer Hilfe der passende LED-Betriebsstrom eingestellt und ein Übertemperaturschutz realisiert
werden kann.
Das Verhältnis von Iout zu Rset wird durch die folgende
Formel definiert:
(1)
Iout[A] =
5V
x 1000
Rset[Ω]
Abbildung 3: LEDset-Schnittstellenverdrahtung
LED-Modul
LED+
l out
Die Schnittstelle unterstützt die folgenden Funktionalitäten:
— Einstellung des absoluten Ausgangsstroms des
Konstantstrom-LED-Treibers (selbstständige Erkennung
des LED-Moduls)
— Möglichkeit der Parallel-/Reihenschaltung von
LED-Modulen
— Übertemperaturschutz des LED-Moduls
LEDset
LEDTreiber
R set 1
Zu den typischen Anwendungen dieser Schnittstelle
gehören einzelne, parallel oder in Reihe geschaltete LEDModule, wodurch sich erweiterte Kombinationsmöglichkeiten und ein kostengünstiger Übertemperaturschutz
realisieren lassen. Wenn mehrere Module angeschlossen
werden, müssen alle angeschlossenen Module identisch
sein (gleiche/r Betriebsstrom/-spannung der LED-Module).
Abbildung 2: LEDset-Schnittstellenverdrahtung
(Blockschaltplan)
5V
Iset
LED-
Das grundlegende Funktionsprinzip der LEDset-Schnittstelle ist es, den Strom Iset zu messen, der von einem LEDset-Anschluss zu einem oder mehreren Rset-Einstellwiderständen fließt, die auf dem/den angeschlossenen LEDModul/en platziert sind.
LED-Treiber
LED-Modul
LED+
LEDset
Stromeinstellung
(Rset-Verbindung)
Übertemperaturschutz
LED-
2.2 Eigenschaften von LEDset
2.2.1 Allgemeine Beschreibung
Der Betrieb der LEDset-Schnittstelle basiert auf dem ohmschen Gesetz. Es ist möglich, den Ausgangsstrom des
LED-Treibers durch die Wahl des Rset-Widerstandwertes
wunschgerecht anzupassen.
LED-Treiber mit LEDset-Schnittstelle besitzen die Fähigkeit,
den Strom Iset zu messen und den Ausgangsstrom ILED
des LED-Treibers gemäß folgender Gleichung einzustellen:
(2)
Iout[A] = Iset[A] x 1000
Der Rset-Widerstand kann auf dem LED-Modul platziert
werden und mit Hilfe eines zusätzlichen Kabels mit dem
LEDset-Anschluss verbunden werden. Alternativ kann
der Widerstand als eigenständiges Bauteil direkt mit den
Klemmen des LED-Treibers verbunden werden.
Hinweis:
Die LEDset-Schnittstelle ist nicht dazu gedacht, als Steuerungsschnittstelle (zum Beispiel 1…10 V) verwendet zu
werden. Wird dies nicht beachtet, so kann dies sowohl die
Leistungsfähigkeit als auch die Sicherheitsanforderungen
der Anlage beeinträchtigen.
4
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
2.2.2 Einsatz von LEDset im SSL-System von OSRAM
OSRAM bietet ein komplettes Portfolio von LED-Modulen
(z. B. PrevaLED®) und OPTOTRONIC® LED-Treibern an, die
über LEDset-Schnittstellen miteinander verbunden sind und
sowohl für die Anwendung im Innen- als auch im Außenbereich geeignet sind.
Abbildung 4: OSRAM SSL-Komponenten mit LEDset
OPTOTRONIC ®
LED-Treiber
LED-Module
Der Ausgangsstrom Iout, der über den Rset-Widerstand innerhalb des gültigen LEDset-Bereichs ausgewählt wird, muss
zum benötigten Betriebsstrom der angeschlossenen LEDs
passen und sich im gültigen Nominalstrombereich des LEDTreibers befinden.
Der maximale Nominalbetriebsstrom des LED-Treibers
Iout_max wird durch den minimalen Rset-Widerstandswert
(Rset_min = 5 V/Imax x 1000) eingestellt. Umgekehrt hierzu wird
der minimale Nominalbetriebsstrom durch den maximalen
Rset-Widerstandswert (Rset_max = 5 V/Imin x 1000) eingestellt.
Das Verhalten der Schnittstelle entspricht der folgenden Tabelle:
Innenbereich
Tabelle 2: Schnittstellenverhalten
R set-Auswahl
I out
R set < R set_min (A)
Iout-Verhalten wird durch die Produkteigenschaften defi niert.
R set_min < Rset < R set_max (B) Iout[A] =
Außenbereich
R set > R set_max (C)
5 V x 1000
R set[Ω]
Iout-Verhalten wird durch die Produkteigenschaften defi niert.
Weitere Details und gegebenenfalls Abweichungen von
diesen Grundlageninformationen finden Sie auf dem Datenblatt und in der Anleitung des entsprechenden LED-Treibers.
2.3 Technische Details
Mit Hilfe eines passenden Rset-Widerstands kann der
absolute Ausgangsstrom des LED-Treibers eingestellt
werden. Der Ausgangsstrom kann gemäß der Formel (siehe
Abbildung 5, unten) in einem Bereich von 0,1 A bis 5 A
eingestellt werden. Der entsprechende Widerstandsbereich
liegt zwischen 50 kΩ und 1 kΩ.
Abbildung 6: lout vs. Rset
lout vs. Rset (B)
Iout [mA]
5000
4500
4000
3500
Abbildung 5: LEDset-Eigenschaften
3000
(A)
(B)
(C)
2500
lout vs. Rset
Iout [mA]
5000
2000
1500
4500
1000
4000
500
3500
3000
1000
2500
Rset min
Rset max
100000
Rset [Ω]
2000
1500
1000
500
1000
10000
100000
Rset [Ω]
5
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
2.3.1 Wie man den richtigen Rset-Wert ermittelt, um
den gewünschten Iout zu erhalten
LEDset ermöglicht eine stufenlose Einstellung des Ausgangsstroms durch die einfache Auswahl des richtigen
Rset-Widerstandswertes durch den Anschluss eines Potentiometers oder eines festinstallierten Standardwiderstandes
über den LEDset-Anschluss.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ausgangsstromwerte im
gesamten gültigen LEDset-Bereich bei Verwendung eines
Standardwiderstandes der E24-Reihe.
Tabelle 3: Ausgangsstromwerte bei Verwendung von Standardwiderstandswerten der Reihe E24
R set
E24 [Ω]
Ausgangsstrom
[mA]
R set
E24 [Ω]
Ausgangsstrom
[mA]
R set
E24 [Ω]
Ausgangsstrom
[mA]
R set
E24 [Ω]
51 000
100
22 000
227
9 100
549
3 900
1 282
1 600
3 125
47 000
106
20 000
250
8 200
610
3 600
1 389
1 500
3 333
43 000
116
18 000
278
7 500
667
3 300
1 515
1 300
3 846
39 000
128
16 000
313
6 800
735
3 000
1 667
1 200
4 167
36 000
138
15 000
333
6 200
806
2 700
1 852
1 100
4 545
33 000
151
13 000
385
5 600
893
2 400
2 083
1 000
5 000
30 000
166
12 000
417
5 100
980
2 200
2 273
27 000
185
11 000
455
4 700
1 064
2 000
2 500
24 000
208
10 000
500
4 300
1 163
1 800
2 778
Ausgangsstrom
[mA]
R set
E24 [Ω]
Ausgangsstrom
[mA]
Eine höhere Einstellgenauigkeit des Ausgangsstroms kann
durch Verwendung von zwei parallel geschalteten Einstellwiderständen (Rset1 und Rset2) erreicht werden. Für die
typischen LED-Betriebsströme zeigt die nachfolgende
Tabelle die passenden Widerstandswerte bei Parallelschaltung zweier Widerstände und die daraus resultierenden Abweichungen vom gewünschten Stromwert.
Tabelle 4: Ausgangsstromwerte bei Verwendung von zwei parallel geschalteten Einstellwiderständen
(Rset1 und Rset2), Standardwiderstandswerte der Reihe E24
I out
[mA]
R set1
E24 [Ω]
R set2
E24 [Ω]
R set
gesamt [Ω] = R set1 // R set2
Ausgangsstromfehler
[%]
100
100 000
100 000
50 000
0
150
43 000
150 000
33 420
-0,252
200
30 000
150 000
25 000
0,004
350
15 000
300 000
14 268
0
500
10 000
–
10 000
0
700
8 200
56 000
7 153
-0,136
1 050
9 100
10 000
4 764
-0,052
1 400
3 900
43 000
3 576
-0,119
1 750
3 000
62 000
2 861
-0,134
2 100
2 700
20 000
2 379
0,088
6
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
2.3.2 Anschluss mehrerer LED-Module
Dieses einfache Funktionsprinzip der LEDset-Kommunikation erlaubt den Anschluss mehrerer LED-Module an
dieselbe Schnittstellenleitung. Der Strom, der vom LEDTreiber geliefert wird, wird in diesem Fall durch den Widerstandswert eingestellt, der an der LEDset-Leitung angeschlossen ist.
Parallelschaltung von LED-Modulen
Wird mehr als ein LED-Modul des gleichen Typs an demselben LED-Treiber parallelgeschaltet (siehe Abbildung 7, unten), dann ist der vom LED-Treiber gelieferte Strom gleich
der Summe der Ströme, die von den einzelnen Modulen
benötigt werden.
(3)
Iout =
( R5 V
set1
+ 5 V +...+ 5 V
Rset2
Rsetn
)
x 1000
LED-Modul 2
Abbildung 9: LED-Modul mit Übertemperaturschutz
LED-Modul
LED+
Über temperaturschutzschaltung
Abbildung 7: Typischer Aufbau für die
Parallelschaltung mehrerer Module
LED-Modul n
2.3.3 Übertemperaturschutz für LED-Module
Dank leicht zu verstehender und flexibler Eigenschaften
ermöglicht es LEDset den Nutzern auch, durch einfaches
Hinzufügen einer Schaltung auf dem LED-Modul einen
Übertemperaturschutz zu realisieren (siehe Abbildung 9).
In diesem Fall verringert der LED-Treiber im Falle einer
ungewünscht hohen Temperatur den Betriebsstrom des
LED-Moduls oder schaltet den Ausgang komplett ab.
Mehrere LED-Module von OSRAM besitzen diesen Schutz.
LED-Modul 1
LEDset
LED+
5V
Iset
LEDTreiber
LEDset
R set
LEDTreiber
R set 1
R set 2
R set n
Iset
LEDLED-
Reihenschaltung von LED-Modulen
Die LEDset-Schnittstelle unterstützt auch in Reihe geschaltete LED-Module (siehe Abbildung 8, unten). Bei dieser
Anordnung ist nur ein Modul an die LEDset-Leitung des
LED-Treibers angeschlossen, weshalb nur die Widerstandswerte der Stromeinstell- und Übertemperaturschutzfunktion dieses Moduls erkannt werden. Hierbei darf nur dasjenige LED-Modul an den LEDset-Anschluss angeschlossen
werden, das zugleich am Anschluss LED- des LED-Treibers
angeschlossen ist. Mehr zum Thema fehlende Verdrahtung
finden Sie im Abschnitt „Fehlerhafte Verdrahtung“.
(4)
Iout[A] = 5 V x 1000
Rset1
Die LEDset-Schnittstelle erlaubt es Nutzern, das Temperaturverhalten ihres Moduls gezielt zu definieren und ermöglicht
es ihnen so, ihre eigene Lösung mit zuverlässiger Genauigkeit zu realisieren. Um die Kompatibilität zwischen dem
LED-Treiber und dem LED-Modul zu gewährleisten, müssen
eigene Lösungen die absoluten Grenzwerte einhalten, die
in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet sind:
Tabelle 5: Absolute Grenzwerte für das LED-Modul
LED-Modul
Min.
Spannung
Max.
Spannung
Entwurfswert Maximale Ausgangsspannung,
die das LED-Modul im Fall von
V LEDset
Übertemperatur/Stromreduzierung
durch den Übertemperaturschutz
generieren kann.
-
11 V
6V
-
Abbildung 8: Typischer Aufbau für die
Reihenschaltung mehrerer Module
LED-Modul n
LED-Modul 2
LED-Modul 1
LED+
LEDset
Rset 1
R set 2
R set n
I set
5V
LEDTreiber
Minimale Eingangsspannung,
der das LED-Modul bei normalen
Betriebsbedingungen standhalten
muss.
LED-
7
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
2.3.4 Anschlüsse
Abbildung 12: Anschlussbeispiel eines isolierten
Widerstands (automatische Bestückung möglich)
Zum Anschluss der LEDs werden die beiden Anschlussklemmen LED+ und LED- verwendet. LEDset ist eine
eindrahtige Schnittstelle und nutzt die Leitung LED- als
Bezugspotential. Die Schnittstelle soll einen einkanaligen
Konstantstrom-LED-Treiber mit einer oder mehreren
angeschlossenen LED-Strings steuern. Abbildung 10
und Abbildung 13 zeigen die empfohlenen Farben der
Anschlussklemmen und deren Anordnung.
Kabel LED+
LED-
Kabel LED-
LEDset
Abbildung 13: Anordnung und Farbcode der
Anschlussklemmen am LED-Modul, Ansicht von oben
Kabel LED+
LED+
Kabel LED-
LED-
Kabel LEDset
LEDset
Anschlüsse am LED-Modul
LED+
Kabel LEDset
LED(optional)
— LED+ ist die Anschlussklemme für die positive
Sekundärleitung des LED-Treibers (Farbe: Rot).
— LED- ist die Anschlussklemme für die negative Sekundärleitung des LED-Treibers sowie das Bezugspotential
für die Schnittstellenlogik (Farbe: Schwarz).
— LEDset ist die Anschlussklemme des LED-Treibers für
das LEDset-Steuerungskabel (Farbe: Weiß).
— LED- (optional) ist die Anschlussklemme des LEDTreibers und direkt mit der Anschlussklemme LEDverbunden (äquipotential; Farbe: Schwarz). Diese Anschlussklemme kann für einen zusätzlichen Widerstand
verwendet oder als zusätzliches Bezugspotential eingesetzt werden, wodurch die Genauigkeit des Systems
verbessert werden kann.
LED(optional)
(Empfehlung für Anordnung und Farben)
LED-Treiber
Ausgangsanschlüsse am
Abbildung 10: Anschlussklemmen eines LEDTreibers (Anordnung und Farbe), Ansicht von oben
2.3.5 Genauigkeit des Ausgangsstroms und Widerstand der Signalrückführung
Die Genauigkeit des LEDset-Systems wird durch den
Spannungsabfall an der Signalrückführleitung beeinflusst:
Abbildung 14: Widerstände der Signalrückführleitung
LED-Treiber
Abbildung 11: Anschlussbeispiel eines externen Widerstands mit Hilfe der Anschlussklemme LED- (optional)
LED-Modul
LED+
Iout
LEDset
Iset
LED-
Anschlussklemmenwiderstand
Kabelwiderstand
LED+
LED
Anschlussklemmenwiderstand
R set
– Spannungsabfall über Bezugspotential +
Iout
Der gesamte Rückführungswiderstand Rgpr (Anschluss- und
Kabelwiderstände) verringert die effektive Spannung über
den Rset-Widerstand und folglich auch den Strom Iset. Diese
Eigenschaft reduziert den Ausgangsstrom, der zuvor durch
Rset ausgewählt wurde, wodurch eine Abweichung des
Ausgangsstroms herbeigeführt wird. Der echte Ausgangsstrom kann unter Verwendung der folgenden Formel
erneut berechnet werden:
(5)
Iout_real =
(R
set
5V
+ (1000 x Rgpr)
)
x 1000
8
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | Technische Einzelheiten zu LEDset
Um die Genauigkeit der LEDset-Schnittstelle zu erhalten,
müssen die Kabel und Anschlussklemmen richtig ausgewählt werden, damit sie den Spannungsabfall über den
Weg der Signalrückführung unter 40 mA halten. Dies muss
auch beim maximalen Strom des LED-Treibers sichergestellt sein (etwa 50 mΩ bei 700 mA Ausgangsstrom).
Hinweis: Wenn – unter Verwendung der optionalen Anschlussklemme LED- für die Rset-Verbindung – das zweite
Bezugspotential eingesetzt wird, so wird die Genauigkeit
durch den LED-Betriebsstrom nicht beeinträchtigt und der
reale Ausgangsstrom kann mittels der folgenden Formel
berechnet werden:
(6)
Iout_real =
(R
5V
set + R gpr
)
2.3.9 Fehlerhafte Verdrahtung
Fehlendes LEDset-Steuerkabel
LEDset ist eine Schnittstelle, die für die Stromeinstellung
und die Temperaturüberwachung eines LED-Moduls bestimmt ist. Wenn die LEDset-Leitung nicht am LEDsetSchaltkreis des LED-Moduls angeschlossen ist, funktioniert
die Temperaturüberwachung des Moduls nicht und der
Betriebsstrom der LEDs wird sich nicht richtig einstellen. In
diesem fehlerhaften Zustand könnte eine Überhitzung des
Moduls unentdeckt bleiben.
Um das LED-Modul in diesem Zustand zu schützen, wird
das Fehlen des Steuersignals erkannt und der LED-Treiber
verhält sich wie im jeweiligen Datenblatt spezifiziert.
x 1000
2.3.6 Isolierung
Die LEDset-Schnittstelle des LED-Treibers hat gegenüber
der Netzspannung denselben Isolationsgrad wie der Ausgangschaltkreis und besitzt, soweit dies in den technischen
Angaben zum jeweiligen Produkt nicht anders vermerkt ist,
keinen speziellen Schutz vor elektrostatischen Entladungen
(electrostatic discharge = ESD). Daher sollte jede Schaltung, die mit der LEDset-Schnittstelle verbunden ist, eine
entsprechende Isolierung zu berührbaren Teilen aufweisen.
2.3.7 Kabellänge
Das LEDset-Kabel kann so lang sein wie die Versorgungsleitungen zu den LED-Modulen. Sonstige Beschränkungen
bezüglich der Kabellänge können im Allgemeinen von der
elektromagnetischen Störaussendung oder Immunität oder
direkt aus den Details der technischen Angaben zum jeweiligen Produkt abgeleitet werden. Detaillierte Informationen
hierzu finden Sie auf dem Datenblatt oder in der Anleitung
des entsprechenden LED-Treibers.
2.3.8 Kennzeichnung
LED-Treiber und LED-Module, die mit LEDset ausgestattet
sind und den LEDset-Spezifikationen entsprechen, sind mit
dem folgenden Logo gekennzeichnet:
LEDset-Kurzschluss
Im Falle eines Kurzschlusses (< 900 Ω) von LEDset (LEDset
und LED- verbunden) erkennt die Schnittstelle den Fehlerzustand und stellt den LED-Ausgangsstrom gemäß den
Produktspezifikationen ein.
Fehlerhafte Verdrahtung von LED+, LED-, LEDset
Die Schnittstelle ist gegen fehlerhafte Verdrahtung der drei
Pole LED+, LED- und LEDset beim Einschalten geschützt.
Die Erfüllung dieser Anforderung ist für LED-Treiber vorgeschrieben. Für LED-Module ist dies nicht vorgeschrieben,
wird aber empfohlen.
Fehlerhafte Verdrahtung (Verdrahtungsfehler im Betrieb), die von der LED-Schnittstelle abgedeckt wird:
Werden beim Anschluss mehrerer LED-Module eines oder
mehrere der Kabel LED+ vom LED-Treiber getrennt, während alle Rset-Widerstände am LED-Treiber angeschlossen
bleiben, so werden die verbleibenden angeschlossenen
Module mit einem höheren Strom betrieben. In diesem Fall
können die LED-Module überhitzen, wenn diese nicht über
einen Übertemperaturschutz verfügen.
Das LEDset-Logo
Abbildung 15: Kritischer, nicht von der LEDset-Schnittstelle abgedeckter Zustand
LEDset
LED-Modul 1
LEDset
LED-Modul 2
LEDset
LED-Modul 3
Rset ohne Übertemperaturschutz
R set ohne Übertemperaturschutz
Rset ohne Übertemperaturschutz
LED+
LED-Treiber
LEDset
Mit LEDset-Schnittstelle
LED-
9
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
3 LEDset-Anwendungen
3.1 Stromeinstellung durch externen Widerstand
Benötigt die Anwendung einen bestimmten, festen Ausgangsstrom, so lässt sich dies am einfachsten bewerkstelligen,
indem man einen Widerstand zwischen den Anschlüssen
LEDset und LED- anbringt.
Die LEDset-Schnittstelle ist in der Lage, eine konstante
Spannung (Vset = 5 V) zu generieren und erlaubt daher die
Verwendung von „passiven“ Schaltkreisen (d.h. Widerständen), um den gewünschten Strom (Iset) zu erreichen.
Abbildung 16: Stromeinstellung durch Anschluss eines externen Widerstandes an den Anschlussklemmen
des LED-Treibers (links) und durch Installation eines externen Widerstandes auf dem LED-Modul (rechts)
LED-Treiber
LED-Treiber
LED-Modul
LED-Modul
LED+
LED+
LEDset
Rset
Rset
LEDset
LED(optional)
LED-
LED-
Der Widerstand kann entweder an den Anschlussklemmen
des LED-Treibers oder auf dem LED-Modul platziert werden
(siehe Abbildung 16). Wird die erste Lösung angewendet
(Widerstand wird direkt an den LED-Treiber angeschlossen), dann muss der zusätzliche Anschluss LED- zum Anschluss des Widerstandes verwendet werden.
Der Betriebsstrom kann, als Absolutwert und im richtigen
LEDset-Bereich (Rset_min < Rset < Rset_max), einfach eingestellt
werden, wobei der korrekte Widerstandswert über die folgende Formel ermittelt werden kann:
(7)
ILED =
5V
x 1000
Rset
Hinweis:
Mehr über Widerstandswerte, die außerhalb des Bereichs
Rset_min bis Rset_max liegen, finden Sie auf dem Produktdatenblatt, in der Anleitung oder im zusätzlichen Anwendungsleitfaden.
10
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
3.2 Übertemperaturschutz
Abbildung 18: PTC-Widerstand über PTC-Temperatur
3.2.1 Anwendungsbeispiel 1
Die einfachste und günstigere Methode, um einen
Übertemperaturschutz auf dem LED-Modul zu realisieren,
besteht darin, eine Serienschaltung aus PTC- und RsetWiderstand mit dem LEDset-Anschluss zu verbinden.
Abbildung 17 (unten) zeigt diesen einfachen Schaltkreis.
RPTC vs. TPTC
RPTC
105
Ω
104
5
Abbildung 17: Übertemperaturschutz mit Hilfe eines
PTC-Widerstands
103
5
LED-Treiber
LED-Modul
102
LED+
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
LEDset
PTC
Rset
TPTC
Der typische LED-Betriebstrom bei Umgebungstemperatur
kann unter Verwendung des typischen PTC-Widerstandswertes RR = 470 Ω wie folgt berechnet werden:
LED-
(9)
Der LED-Strom kann unter Verwendung der folgenden
Formel berechnet werden:
(8)
ILED =
5V
x 1000
Rset + RPTC
Da der PTC-Widerstandswert RPTC, nachdem seine Referenztemperatur überschritten wurde, steil ansteigt, sinkt der
LED-Strom, wenn die Temperatur des LED-Moduls den
gewählten Temperaturgrenzwert Tth überschreitet.
Der Schaltkreis in Abbildung 17 wurde unter Verwendung der
folgenden Komponenten simuliert:
— PTC EPCOS B59421A0095A062
(SMD_0402, RR = 470 Ω, tsense = 95 °C)
— Rset = 6800 Ω
5V
x 1000 = 687 mA
6800 + 470 Ω
Unter Verwendung der PTC-Eigenschaften aus dem EPCOS-Datenblatt (siehe Abbildung 18, oben), kann der LEDStrom als Funktion der PTC-Temperatur berechnet werden.
Das nachfolgende Diagramm (Abbildung 19) zeigt den
LED-Strom über die PTC-Temperatur; dabei ist der reale
LED-Strom eine Kurve innerhalb des Minimums und des
Maximums des berechneten LED-Stroms.
Abbildung 19: LED-Strom über PTC-Temperatur
RPTC
Beispiel 1:
ILED typ =
Min. LED-Strom
Max. LED-Strom
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
PTC-Temperatur [°C]
11
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
Das nachfolgende Diagramm (Abbildung 20) zeigt die
Abweichung des LED-Stroms in Hinblick auf den typischen
Nominalwert von 687 mA.
Wenn, wie in Abbildung 21 gezeigt, zwei parallelgeschaltete
PTCs verwendet werden, kann der LED-Strom unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:
Abbildung 20: LED-Stromabweichung über PTCTemperatur
(10)
LED-Stromabweichung [%]
Min. LED-Stromabweichung
Max. LED-Stromabweichung
10
ILED =
5V
x 1000
R
Rset + PTC
2
Beispiel 2:
Der Schaltkreis in Abbildung 21 wurde unter Verwendung der
folgenden Komponenten (die gleichen Komponenten wie in
Beispiel 1) simuliert:
0
-10
-20
— PTC EPCOS B59421A0095A062
(SMD_0402, RR = 470 Ω, tsense = 95 °C)
— Rset = 6800 Ω
-30
-40
-50
Der typische LED-Betriebsstrom bei Umgebungstemperatur kann unter Verwendung des typischen PTC-Widerstandswertes RR = 470 Ω wie folgt berechnet werden:
-60
-70
-80
-90
(11)
-100
ILED typ [A] =
5V
6800 +
-30 -20 -10 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
x 1000 = 710 mA
470
2
PTC-Temperatur [°C]
3.2.2 Anwendungsbeispiel 2
Die Genauigkeit der in Abschnitt 3.2.1 präsentierten Übertemperaturschutzlösung kann erhöht werden, indem man
einfach zwei parallelgeschaltete PTCs verwendet (siehe
Abbildung 21, unten). Tatsächlich wird in diesem Fall, da die
PTCs parallel geschaltet werden, die Widerstandstoleranz
aufgrund der PTC-Komponenten verringert; wenn zwei
identische PTCs verwendet werden, wird diese halbiert.
Abbildung 21: Übertemperaturschutz durch zwei
PTC-Widerstände
LED-Treiber
LED-Modul
LED+
PTC
PTC
Rset
LEDset
LED-
12
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
Unter Verwendung der PTC-Eigenschaften aus dem
EPCOS-Datenblatt (siehe Abbildung 18 auf Seite 11), kann
der LED-Strom als Funktion der PTC-Temperatur berechnet
werden. Das nachfolgende Diagramm (Abbildung 22) zeigt
den LED-Strom über die PTC-Temperatur; dabei ist der
reale LED-Strom eine Kurve innerhalb des Minimums und
des Maximums des berechneten LED-Stroms.
Das nachfolgende Diagramm (Abbildung 23) zeigt die
Abweichung des LED-Stroms in Hinblick auf den typischen
Nominalwert von 710 mA.
Abbildung 22: LED-Strom über PTC-Temperatur
Abbildung 23: LED-Stromabweichung über
PTC-Temperatur
LED-Strom [mA]
Min. LED-Strom
Max. LED-Strom
LED-Stromabweichung [%]
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Min. LED-Stromabweichung
Max. LED-Stromabweichung
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
PTC-Temperatur [°C]
-100
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
PTC-Temperatur [°C]
13
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
3.2.3 Anwendungsbeispiel 3
Abbildung 24 zeigt den Standard-Temperaturüberwachungsund Stromeinstellschaltkreis des LED-Moduls. Er besteht
aus dem Rset-Widerstand (in diesem Beispiel werden zwei
Widerstände verwendet, um eine genauere Stromeinstellung zu erzielen) und der Schaltung für den Übertemperaturschutz. Dieses Beispiel bezieht sich auf ein LED-Modul
mit 50 V (±8 %) Betriebsspannung und einer maximalen
Betriebstemperatur von 76 °C.
Abbildung 24: Beispiel eines Schaltkreises zur Temperaturüberwachung – auf der Seite des LED-Moduls
(V LED = 50 V ±8 %)
LED+
D6
R1
27 k
R4
Vref
3k9
D2
R3
LED-Modul
D1
D3
11 V
LED-Treiber
R5
4k7
C2
3k9
Optional
Optional
NTC
47 k
D4
Q1
Vb
BC846BW
C1
D5
220 p
R2
Rtg
10k5
Ve
Vset
C3
Rset
Übertemperaturschutz
LEDset
Optional
(oder offen)
47
Rset1
Optional
LED-
Die Widerstände R1 und R4 wurden so gewählt, dass damit
genügend Strom für die Übertemperaturschutzschaltung
zur Verfügung gestellt werden kann (siehe Abbildung 24).
Um die Verlustleistung zu verringern, können R1 und R4 an
eine Spannungsquelle mit niedrigerer Spannung angeschlossen werden (zum Beispiel eine Zwischenstelle in der
LED Serienschaltung), vorausgesetzt, dass die minimale
Zwischenspannung höher ist als die Spannung der D1-Zenerdiode (vgl. die folgenden Anmerkungen hierzu). C2 und C3
sind optionale Kondensatoren zur EMV-Filterung, die in der
finalen Anwendung feineingestellt werden können.
14
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
Rset1 ist ein optionaler Widerstand, der zur Feineinstellung
des LED-Stroms verfügbar ist. R5 ist ebenfalls ein optionaler Widerstand, der dazu verwendet werden kann, die
Verlustleistung des Widerstandes R4 während der Übertemperatur zu verringern (im Beispiel 24 auf Seite 14 ist
der Widerstand R5 notwendig, um R4 in der Bauform 1206
nutzen zu können).
R 3 -Berechnung
Um die Temperaturempfindlichkeit des Systems zu bewahren, muss ein Wert für R3 gewählt werden, der bei der
Tth-Temperatur niedriger ist als der RNTC_th-Wert. Dieser Widerstand wird verwendet, um die Empfindlichkeit der Stromrückregelung einzustellen, wie in Abbildung 26 gezeigt.
R 2-Berechnung
Abbildung 25: Simulation der Stromrückregelung –
Iout [mA] vs. LED-Modultemperatur [°C]*
(15)
R2 =
Vset + V be_BC846W_th
x (RNTC_th + R3)
Vref_th – Vset – V be_BC846BW_th
wobei Vset = 5 V
LED-Strom vs. LED-Temperatur
LED-Strom [mA]
Abbildung 26: Simulation der Stromrückregelung –
Iout [mA] vs. LED-Modultemperatur [°C] – mit
verschiedenen R 3 - und R 2-Wert-Kombinationen*
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
R3 = 1 kΩ R2 = 7,15 kΩ
LED-Strom [mA]
ΔT = 4 °C
T1 = 74,5 °C
T2 = 78,5 °C
72,5 73 73,5 74 74,5 75 75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 79,5
LED-Modultemperatur [°C]
* Basierend auf dem Schaltkreis, den Abbildung 14 auf Seite 8 zeigt
Entwurfsschritt 1 – Berechnung der temperaturabhängigen Parameter:
Nachdem der Temperaturgrenzwert Tth ausgewählt wurde,
können alle temperaturabhängigen Parameter berechnet
werden:
R3 = 4,7 kΩ R2 = 10,5 kΩ
R3 = 6,8 kΩ R2 = 12,5 kΩ
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
72,5 73 73,5 74 74,5 75 75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 79,5
LED-Modultemperatur [°C]
* Basierend auf dem Schaltkreis, den Abbildung 26 zeigt – fester Temperaturgrenzwertpunkt –
R NTC = 6844 Ω bei 75 °C
RNTC-Wert bei T th:
(12)
RNTC_th = 47 k x e
Bx
( 273,151 + T
–
th
1
298,15
)
V be_BC846BW-Wert bei T th:
(13)
V be_BC846BW_th = 0,55 – 2,3 mV/°C x (Tth – 25 °C) 1)
Vref-Wert (unter Verwendung von BZX384-B11) bei Tth:
(14)
Vref_th = 11 + 7,4 mV/°C x (Tth – 25 °C) 2)
wobei Tth = Ansprechtemperatur des Übertemperaturschutzes, B = NTC-B-Parameter (B = 4000 für NTC
EPCOS B57423V2473H062). Am Temperaturgrenzwert
ist der Strom durch R tg sehr niedrig, daher kann der
Spannungsabfall vernachlässigt werden.
1) -2,3 mV/°C ist der typische Temperaturkoeffizient des Basis-EmitterÜbergangs des BC846BW-Transistors – 0,55 V bestimmt unter Verwendung der Ebers-Moll-Gleichung im Betriebspunkt Tamb = 25 °C
bei Ic = 30 μA
2) 7,4 mV/°C ist der typische Temperaturkoeffizient des Bauteils BZX384-B11.
15
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
R tg-Berechnung
Um den Widerstandswert R tg auszuwählen, ist es
notwendig, den äquivalenten Ersatzwiderstand R tot
zu berechnen:
Abbildung 27: Ersatzschaltkreis-Analyse – basierend auf dem Schaltkreis aus Abbildung 24
R3
LED-Modul
Vref
LED-Modul
Req
LEDset
+
–
Veq
Q1
BC846B
Rtg
Rset
Veq und Req sind die Modellparameter aus Sicht der Basis
von Q1, welche wie folgt berechnet werden:
(17) Veq =
(R3 + RNTC_th) x R2
R3 + RNTC_th + R2
Vref x R2
R3 + RNTC_th + R2
R total kann wie folgt berechnet werden:
(18) R total = R tg +
Req
1 + hFE_min
Q1
BC846B
LEDset
+
–
Veq
Rtotal
Vset
Q1
BC846B
Rtg
Vset
R2
(16) Req =
LED-Modul
RNTC
Vset
+
–
Rset
LEDset
Rset
Abbildung 28 (unten) zeigt das Übertemperaturverhalten
mit verschiedenen R tg-Werten; die Empfindlichkeit der
Rückregelung ist bei höheren R tg-Werten niedriger.
Ein Nachteil bei der Verwendung von hohen R tg-Werten ist
der Einfluss dieses Parameters auf die finale Abschalttemperatur T2. Werden hohe R tg-Werte verwendet, dann steigt
die Empfindlichkeit der Rückregelung, wenn der Rset-Wert
verkleinert wird. Aus diesem Grund wird empfohlen, den
niedrigsten R tg-Wert zu wählen, der die Stabilität des Übertemperaturschutzes gewährleistet (muss in der entsprechenden Anwendung überprüft werden). Nachfolgend
eine Faustregel für die R tg-Auswahl:
R tg >
Req
(1 + hFE_min)
wobei hFE_min die minimale statische Stromverstärkung des
Transistors Q1 ist.
(19)
Um das Übertemperaturverhalten im Falle der Parallelschaltung mehrerer Module oder bei einem niedrigen RsetWert beizubehalten, muss für R total ein Wert unter 100 Ω
gewählt werden.
Abbildung 28: Simulation der Stromrückregelung –
Iout [mA] vs. LED-Modultemperatur [°C] bei verschiedenen R tg-Werten*
LED-Strom [mA]
Rtg = 10 Ω
Rtg = 47 Ω
Rtg = 68 Ω
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
72,5 73 73,5 74 74,5 75 75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 79,5
LED-Modultemperatur [°C]
* Basierend auf dem Schaltkreis, den Abbildung 14 auf Seite 8 zeigt (mit festem R 2 und R 3)
16
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
Die nachfolgende vereinfachte Tabelle dient dazu, die
Auswahl von R2 und R3 zu erleichtern:
Andere feste Daten
Minimaler Strom der Zener-Diode (Ibias_z):
0,5 mA
Maximaler Schnittstellenstrom (Iinterface_max): 5 mA bei Iout = 5 A
Q1 - BC846BW min. statische
200 bei Ic = 2 mA
Stromverstärkung (hFE_min = Ic/ib):
Tabelle 6: R 2 , R 3 und R tg_max-Werte gemäß
T th-Temperaturgrenzwert*
T th [°C]
R NTC_th [Ω]
R 3 [Ω]
R 2 [Ω]
R tg_max [Ω]
45
20 222
13 975
33 349
16
50
16 647
11 505
27 163
31
55
13 786
9 527
22 257
43
60
11 481
7 973
18 342
53
65
9 613
6 644
15 199
61
70
8 091
5 592
12 660
67
75
6 844
4 730
10 599
72
77
80
5 817
4 020
8 916
85
4 966
3 432
7 535
80
90
4 258
2 943
6 395
83
95
3 666
2 534
5 452
86
100
3 170
2 191
4 666
88
105
2 751
1 901
4 009
89
110
2 396
1 656
3 458
91
115
2 095
1 448
2 993
92
120
1 837
1 270
2 600
93
125
1 617
1 117
2 266
94
R1-Berechnung
Durch Anwendung der Gleichungen (20) und (21) kann man
die Minimal- und die Maximalspannung der Zener-Diode
(Vref_max, Vref_min) ermitteln:
(20) Vref_max = V Zener_nom + V Zener_nom x tol % + Ktemp x (Tmax – 25 °C)
(21) Vref_min = V Zener_nom – V Zener_nom x tol % + Ktemp x (Tmax – 25 °C)
Maximale Spannung der Zener-Diode (BZX384-B11):
Vref_max = 11 V + 11 V*2 % + 9 mV/K * (80 °C-25 °C) = 11,715 V
Minimale Spannung der Zener-Diode (BZX384-B11):
Vref_min = 11 V - 11 V*2 % + 9 mV/K * (80 °C-25 °C) = 11,275 V
Nun ist es notwendig, den Strom IR1 (24) als Summe dreier
Ströme zu berechnen: BC846BW-Basisstrom (22),
maximaler Strom durch den NTC (23) und der minimale
Strom der Zener-Diode Ibias_z.
* Tabelle basierend auf dem Schaltkreis, den Abbildung 14 auf Seite 8 zeigt
Entwurfsschritt 2 – Auswahl von R1:
R1 muss so gewählt werden, dass der minimal benötigte
Strom des Schaltkreises bei gleichzeitiger Minimierung
seiner Leistungsverluste bereitgestellt wird.
Iinterface_max
hFE_min
(22)
Ib_max_BC846BW =
(23)
INTC_max =
(24)
IR1_min = Ib_max_BC846BW + INTC_max + Ibias_z
Vref_max
R2 + R3
Entwurfsbeispiel:
Eingangsdaten
Maximale Modultemperatur (Tmax):
Maximale LED-Modulspannung (VLED+_max ) 3):
Minimale LED-Modulspannung (VLED+_min):
Minimale LEDset-Spannung (Vset_min):
Maximale LEDset-Spannung (Vset_max):
Nominalspannung der Zener-Diode
11 V
(V Zener_nom):
Spannungstoleranz der Zener-Diode
(tol%):
2%
Temperatur-Koeffizient Zener-Diode
9 mV/K
max. (Ktemp):
Maximale Verlustleistung der
300 mW
Zener-Diode (PD1_Zener_max):
80 °C
54 V 4)
46 V 5)
4,75 V
5,25 V
Maximaler BC846BW-Basisstrom (Ib_max_BC846BW ):
Maximaler NTC-Strom (INTC_max):
IR1min ≈
25 μA
746 μA
1,3 mA
(BZX384-B11)
(BZX384-B11)
(BZX384-B11)
(BZX384-B11)
3) V LED+ ist die Spannung zwischen den Polen LED+ und LED-.
4) Im Fall eines Anschlusses innerhalb der LED-Reihe verwenden Sie
bitte ihren Maximalwert.
5) Im Fall eines Anschlusses innerhalb der LED-Reihe verwenden Sie
bitte ihren Minimalwert.
17
Die LEDset-Schnittstelle (Gen2) | LEDset-Anwendungen
Unter der Bedingung, dass VLED+_min > Vref_max:
(25)
VLED+_min – Vref_max
IR
R1_max =
1_min
R1 muss so gewählt werden, dass die beiden Bedingungen
(26) und (27) erfüllt werden; um Verlustleistung einzusparen,
muss R1 so nahe wie möglich am Wert R1_max gewählt werden:
(26)
R1 < R1_max
(27)
P R1 =
(VLED+_max – Vref_min)2
< PR1_max
R1
wobei PR1_max die maximal erlaubte Verlustleistung ist, die
durch die Bauform des ausgewählten Widerstands R1
(vgl. Datenblatt des Widerstands) vorgegeben ist; PR1 ist
seine maximal berechnete Leistung.
Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt werden können,
wählen Sie bitte eine größere Bauform von R1, um den
Wert PR1_max zu erhöhen.
Nach der Auswahl von R1 ist es notwendig, die erlaubte
Verlustleistung der Zener-Diode zu überprüfen (28):
(28) PD1_Zener =
(VLED+_max – Vref_min)
x Vref ≤ PD1_Zener_max
R1
wobei PD1_Zener_max die durch D1 maximal erlaubte Verlustleistung darstellt.
Der Nutzer muss die maximale Verlustleistung unter Verwendung von Gleichung (28) gemäß der maximal erlaubten
Verlustleistung (vgl. Datenblatt der Zener-Diode) überprüfen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, wählen
Sie bitte eine größere Bauform von D1, um den Wert
PD1_Zener_max zu erhöhen.
Req muss so gewählt werden, dass die beiden Bedingungen (31) und (32) erfüllt werden: Um Verlustleistung einzusparen, muss Req so nahe wie möglich am Wert Req_max
gewählt werden:
(31)
Req < Req_max
(32)
PReq =
(VLED+_max – VCEsat_BC846BW – Vref_min)2
≤ PReq_max
Req
PReq ist die gesamte berechnete Verlustleistung von R4 + R5
und PReq_max ist die gesamte für die beiden Widerstände
erlaubte Verlustleistung. Um Komponenten einzusparen,
ist es möglich, für R5 = 0 Ω anzunehmen und somit PReq_max
= PR4_max zu setzen. Die Bauform von R4 muss so gewählt
werden, dass Bedingung (32) erfüllt wird. Wenn diese
Bedingung nicht erfüllt wird, wählen Sie bitte eine größere
Bauform von R4, um den Wert PR4_max zu erhöhen oder verwenden Sie eine Serienschaltung mit dem Widerstand R5,
um die Verlustleistung aufzuteilen (wobei Sie R5 und R4
gemäß der Gleichung (29) auswählen, wie im nachfolgenden Beispiel gezeigt).
Beispiel:
Entwurfsbeispiel eines Übertemperaturschutzes
Tth = 75 °C
RNTC@75 °C = 6844 Ω
V be_BC846BW@75 °C = 0,435 V
Vref_nom@75 °C = 11,37 V
VCEsat_BC846BW = 90 mV
R1 = 27 kΩ – SMD-Bauform: 0805 – Pmax = 125 mW 6)
R2 = 10,5 kΩ – SMD-Bauform: 0805 – Pmax = 125 mW
R3 = 4,7 kΩ – SMD-Bauform: 0805 – Pmax = 125 mW
R4 = 3,9 kΩ – SMD-Bauform: 1206 – Pmax = 250 mW
R5 = 3,9 kΩ – SMD-Bauform: 1206 – Pmax = 250 mW
Entwurfsschritt 3 – Auswahl von R4 und R 5
Unter Beachtung der Gleichung:
(29) Req = R4 + R5
muss Req so gewählt werden, dass der maximale Schnittstellenstrom (Iinterface_max = 5 mA) mit der Spannung VLED+_min,
der BC846BW-Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung
VCEsat_BC846BW und dem R tg-Spannungsabfall eingehalten
wird. Der maximale Req-Widerstandswert muss wie in
Gleichung (30) angegeben berechnet werden:
(30) Req_max =
VLED+_min – Vset_max – VCEsat_BC846BW – R tg x Iinterface_max
Iinterface_max
6) Pmax ist die maximal durch den Widerstand erlaubte Verlustleistung
bezogen auf seinen Übertemperaturschutz.
18
09/14 OSRAM CRM MK AB Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten.
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