Energieeffiziente LED-Stromversorgungen - Mit dem Meanwell Schaltnetzteil Ökodesign auch für Maschinenbauer

Serie HBG für High Bay / Low Bay Leuchten

Was ist bei der Maschinen- und Hallenbeleuchtung mit LEDs zu beachten
Beim flüchtigen Überfliegen der Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EC und der Verordnung 1194/2012 könnte man meinen, nur die Hersteller von Lampen und Leuchten seien von den aktuellen Energieeffizienz-Grenzwerten betroffen – und nicht der Maschinenbauer, der diese einsetzt. Aber bei der Maschinen- und Hallenbeleuchtung mit LEDs müssen auch die Netzteile den Richtlinien entsprechen.

Auch Maschinenbauer müssen sich an die Öko-Richtlinien halten, wenn sie Beleuchtungen in ihre Maschinen integrieren wollen. Denn die Verordnung 1194/2012 gilt für Lampen mit gebündeltem Licht, für LED-Lampen und für Geräte, die für die Installation zwischen dem Netz und den Lampen ausgelegt sind.

Die besonderer Herausforderung für Maschinenbauer
Der Knackpunkt für Maschinenbauer liegt aber darin, dass die Verordnung auch Betriebsgeräte für Lampen, Steuergeräte und Leuchten einschließt, auch wenn diese in andere Produkte integriert sind. Ausgenommen sind nur Vorschaltgeräte und Leuchten für Leuchtstofflampen und Hochdruckentladungslampen.

Viele Geräte mit Lichtquellen lassen sich zu den von der Verordnung 1194/2012 ausgenommenen Spezialprodukten einordnen. Dennoch ist hier trotz der Ausnahmeregelung die Einhaltung der Informationsanforderung zu prüfen. Die erste Stufe der Ökodesign-Verordnung ist am 1. September 2013 in Kraft getreten, die Stufe 2 wird ab dem 1. September 2014 wirksam, und die Stufe 3 am 1. September 2016.

PWM Netzteile mit PWM-Ausgangsspannung

Die Zündzeit von LED-Lampen darf 0,5s nicht überschreiten
Gemäß der Verordnung darf ab der Stufe 2 die Leerlaufleistung eines Betriebsgeräts für Lampen, das zwischen dem Netz und dem Ein/Aus-Schalter zum Einsatz kommt, nicht mehr als 1 W betragen. Ab der Stufe 3 liegt der Grenzwert bei 0,5 W. Für Betriebsgeräte für Lampen mit einer Ausgangsleistung von größer als 250 W gilt die Regel: maximale Leerlaufleistung = Ausgangsleistung/250.

Als neue Anforderung an die Betriebseigenschaften darf die Zündzeit von LED-Lampen mit ungebündeltem und gebündeltem Licht 0,5 s nicht überschreiten. Die Zündzeit bezeichnet die Zeit, die eine Lampe nach Anlegen der Versorgungsspannung benötigt, um stabil zu leuchten.

Getrieben von der Verordnung 1194/2012 konzentrieren sich die Hersteller wie z. B. MeanWell auf die Entwicklung neuer Netzteile, um die Forderungen in Bezug auf die Leerlaufleistungsaufnahme und Zündzeit der Netzteile möglichst frühzeitig zu erfüllen und sich Marktanteile zu sichern. So soll die NPF-Serie als erste MeanWell Schaltnetzteil Baureihe beide Kriterien der Verordnung (Leerlaufleistung und Startzeit von 0,5 s) erfüllen und bereits ab Mitte dieses Jahres verfügbar sein.

Verbesserte Startzeit und Leerlaufleistung bei dem MeanWell Schaltnetzteil
Zusätzlich überprüft der taiwanesische Hersteller, ob ein Upgrade der bestehenden LED Netzteil Serien durch Modifikationen in puncto Startzeit und Leerlaufleistung möglich ist. Weil die aktuellen MeanWell Schaltnetzteil Serien HLG und LCM nur die Startzeit erfüllen, sind sie für die Anwendung mit einem Primärschalter geeignet. In Verbindung mit diesem erreichen sie die Zündzeit von 0,5s und halten die 1194/2012 ein.

Durch Designverbesserungen bei der MeanWell Schaltnetzteil Serie HLG-Serie stehen heute Typen mit Wirkungsgraden von knapp unter 90 % (HLG-40) bis zu Versionen mit Wirkungsgraden von 95 % (HLG-320H) zur Auswahl. Dafür nutzen die MeanWell Schaltnetzteil Entwickler auf der Primärseite sanft schaltende Technologien wie Quasi-Resonante-Wandler oder LLC-Converter (L = Magnetisierungsinduktivität des Transformators; zweites L = Streuinduktivität des Transformators; C = Kapazität des zusätzlichen Kondensators).

Auf der Sekundärseite verringern Komponenten wie Synchronous Rectifier MOSFET-Driver die Verluste. Die geringere Erwärmung führt zu einer längeren Lebensdauer und Betriebszuverlässigkeit der Netzteile. Es ist auch möglich die Kühlkörper kleiner auszulegen und damit ein geringeres Volumen und niedrigeres Gewicht zu erreichen. Zugleich spart die geringere Verlustleistung Energie bei dem MeanWell Schaltnetzteil.

Trend: Lampen drahtlos dimmen
Dimmen, insbesondere drahtloses Dimmen mithilfe eines Steuergeräts -, ist ein Trend bei LED-Leuchten. Hier lassen sich nicht nur das Gebäudemanagement, sondern auch beliebige mobile Geräte mit Wireless-Schnittstelle zur LED-Beleuchtungssteuerung einbinden. Als Übertragungstechnik bei einem Netzteil kommt Bluetooth oder Zigbee in Frage.

Zur Dimmung der Netzteile mit der Drei-in-Eins-Dimming-Funktion, Dimmen über einen Eingang mit Widerstand/Potenziometer, externer Spannung 1 bis 10 V DC oder mit Pulsweitenmodulation, erweitert Meanwell sein Programm mit dem DAP-04, einen Adapter für das Digital Adressable Lighting Interface (Dali). An das Modul lassen sich bis zu vier Netzteile mit analogem Dimming-Eingang ansteuern. Der Adapter übersetzt Dali in analoge Signale und ermöglicht, dass MeanWell Schaltnetzteile mit analogem Dimming-Eingang mit Dali verwendet werden können.

Erste Modelle der MeanWell Schaltnetzteil Serien LCM-40 und LCM-60 bieten entweder eine Dali-Schnittstelle und Push-Dimm-Funktion oder einen Analog-Eingang für die Helligkeitsregelung. Bei der Push-Dimm-Funktion geht die Lampe bei kurzer Betätigung des Lichttasters an, hält man die Taste länger gedrückt, fährt die Lampe ihre Lichtstärke nach oben. Lässt man die Taste los und drückt sie wieder, fährt die Lampe die Leuchtstärke runter und beim kurzen Antasten geht das Licht aus.

Das MeanWell Schaltnetzteil eignet sich dadurch für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen von -30 bis 60 °C. Ein Anschluss für einen optionalen externen Temperatursensor (Heißleiter) an dem MeanWell Schaltnetzteil ermöglicht es, den Ausgangsstrom abhängig von der Temperatur so zu regeln, dass die LED möglichst lange leuchtet.

Gekürzte Version; der Originalartikel ist erschienen in der Fachzeitschrift IEE 1/2014 vom 14.1.2014 Textauszüge mit freundlicher Genehmigung des Hüthig-Verlags, Inhalt ohne Gewähr