Turck duotec GmbH

Bild: Turck Duotec

Steuerung von LED-Leuchtsystemen Es werde Licht!

30.06.2017

Die perfekte Raumstimmung zu erzeugen oder Gegenstände ins rechte Licht zu rücken, ist eine Herausforderung. Mit dem Tuneable White Module, welches LEDs neu organisiert, könnte sich beides in Zukunft deutlich vereinfachen.

Mit dem Tuneable White Module bietet Turck Duotec im Bereich Electronic Engineering and Manufacturing Services (E2MS) eine kompakte Basiselektronik zur Steuerung von LED-Leuchtsystemen. Dahinter steckt ein intelligentes Konzept, das die erforderliche Elektronik von LEDs neu organisiert, verschlankt und dadurch für LED-Hersteller Design-Flexibilität schafft.

Im Gegensatz zu konventionellen LED-Steuerungselektroniken liegt dem Tunable White Module (TWM) ein Konzept zu Grunde, welches sich auf den gesamten Produktlebenszyklus einer LED-Leuchte auswirkt und für LED-Designer wie für den Endkunden Vorteile mit sich bringt. Im Wesentlichen zeichnet sich das TWM durch seinen modularen Aufbau sowie die grundsätzliche Neuorganisation der Steuerungselektronik aus. Diese konzeptionellen Kernpunkte schlagen sich in einer gestalterischen, konstruktiven und anwendungsbezogenen Flexibilität des LED-Designs nieder.

Konventionelle Vorschaltgeräte ersetzt

In seiner Grundkonfiguration ist das TWM mit Intelligenz ausgestattet. 80 Prozent der LED-Steuerungselektronik sind auf dem TW-Plattformmodul vorinstalliert. Das umfasst im Wesentlichen die LED-Platine sowie die Platine mit der Steuerungselektronik, auf der unter anderem eine Light Management Unit mit Mikrocontroller, LED-Treiber sowie weitere Elektronik-Komponenten untergebracht sind. Die finale anwendungsspezifische Auslegung, die letzten 20 Prozent, werden erst im Finishing vorgenommen. Hier sind die Anforderungen des Kunden maßgeblich: Wünscht er etwa eine DMX- oder DALI-Schnittstelle zur Ansteuerung, welche LED-Typen und wie viele LEDs insgesamt soll das TWM tragen, wie hoch soll der Lumen-Output des Systems sein oder welchen Formfaktor muss das Modul besitzen – diese und weitere Anforderungen konfiguriert Turck Duotec nach individuellen Kundenpräferenzen. Am Ende des Entwicklungsprozesses erhält der Kunde eine komplette, marktfertige und durchgetestete LED-Systemlösung.

Steuerungselektronik verlagert

In diesem schlanken Entwicklungsprozess steckt viel Know-how. Während konventionelle LED-Systeme oft für jedes Leuchtmittel ein eigenes Vorschaltgerät mit mindestens zwei getrennten LED-Kanälen für die Ansteuerung der warm- und kaltweißen LEDs benötigen, können mit dem TW-Modul-gesteuerte LED-Leuchten parallel verschaltet werden und zentral mit einem einfachen 48V-AC/DC-Netzteil versorgt werden. Sowohl die Kommunikation (DALI, DMX, etc.) als auch das Einstellen des LED-Stroms übernimmt dann das in die Leuchte integrierte TW-Modul. Dadurch entfallen beim TWM die mit DALI oder DMX versehenen Vorschaltgeräte. Das entbindet die Hersteller von der oft langwierigen Suche nach unterschiedlich konfigurierten und designten Vorschaltgeräten. Dieses Leistungsmerkmal wird über die Elektronik des TWM geregelt.

Unternehmenseigenes DALI-Testgerät

Insbesondere für die Steuerung von professionellem Licht, das Szenen, Raumstimmungen oder Lichtzonen präzise und zügig managen muss, eröffnet dieses wirtschaftlich wie technisch Grundkonzept viele Möglichkeiten zur flexiblen und komfortablen Einstellung der Farbtemperatur im Weißlichtbereich. Ist das TWM zum Beispiel mit der busfähigen DALI-Schnittstelle ausgestattet, lassen sich bis zu 64 in Reihe geschaltete LED-Leuchteinheiten mit lediglich einem vorgeschalteten Netzteil konstant mit Strom versorgen und über das TWM individuell ansteuern. Dieses BUS-System adressiert alle LED-Leuchten einzeln durch und stellt so deren exakte Ansprache sicher. Die für die DALI-Zertifizierung erforderliche DALI-Prüfung findet bei Turck Duotec im Haus statt. Hierfür steht das eigens angeschaffte und offizielle ProbitLab2-DALI-Testsystem zur Verfügung.

Die sonst übliche Beauftragung eines Lichtlabors zur Erstellung eines DALI-Gutachtens ist somit nicht erforderlich. Wahlweise kann das TWM die Steuerungskommunikation über eine DMX-Schnittstelle herstellen oder per Bluetooth über mobile Endgeräte kontrolliert werden. Weitere Funktechniken stehen auf Anfrage zur Verfügung.

Zentrale Stromversorgung

Die LED-Ansteuerung über das TWM ist kostensparend und attraktiv für professionelle LED-Systeme am Arbeitsplatz, in Bildungseinrichtungen, der Industrie, der Medizin oder auch für Hotels sowie als Shop- oder Museumsbeleuchtung. Gleichzeitig erfüllt sie in diesen und weiteren Umgebungen die Anforderung der individuellen Ansteuerbarkeit jeder einzelnen Leuchteinheit innerhalb des LED-Systems und kann systemintern auf unterschiedliche Lichtstärken parametriert werden. Das eröffnet vielfältige Möglichkeiten für das Lichtdesign, wie das Erzeugen von speziell auf den Biorhythmus des Menschen ausgerichtete Licht, das wiederum physiologische Prozesse wie Konzentration, Aufmerksamkeit, Leistungsfähigkeit, Wohlbefinden sowie den Tag-Nacht-Rhythmus positiv unterstützt und beeinflusst. Diese wissenschaftlichen Erkenntnisse untermauern einerseits die hohe Wertigkeit des Lichts, weil es andererseits auf sehr wirtschaftliche Art und Weise an die jeweiligen Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden kann.

Interoperabilität durch Zhaga-Standard

Neben den technischen Vorteilen hat die intelligente Neuorganisation der Steuerungselektronik im TW-Modul auch baulich günstige Konsequenzen. Insbesondere die ohnehin schon personal-, zeit- und kostenintensive Leuchtenplanung hatte bisher stets ausreichend Raum für Vorschaltgeräte zu berücksichtigen und diese einzudesignen. Wird das TW-Modul eingesetzt, sind die von den Leuchtenherstellern nicht gern gesehenen bauraum- und designkritischen Verkleidungen, Gehäuse und Vorrichtungen zur Unterbringung der Vorschaltgeräte nicht mehr erforderlich, weil LED-Leuchten und Steuerungselektronik vollständig auf dem TWM integriert sind. Der modulare Aufbau nach Zhaga-Standard ermöglicht außerdem eine hohe Interoperabilität zu bereits bestehenden Leuchten und Kühlkörpern, womit eine einfache und schnelle Modulintegration in bestehende Systeme möglich ist.

Aktives TWM-Wärmemangement

Auch aus thermischer Sicht bringt das Konzept mit einer Zentralen Spannungsversorgung Vorteile. So werden die im Netzteil platzierten thermisch empfindlichen Bauteile, wie Elektrolytkondensatoren, nicht der Hitzestrahlung der LEDs ausgesetzt, welche einen bedeutenden Einfluss auf die Lebensdauer der Netzteile hat. Das sieht bei konventionellen Aufbauten – bei denen das Vorschaltgerät mit den empfindlichen Bauteilen direkt am Leuchtmittel platziert ist – anders aus. Hier werden die Vorschaltgeräte der Hitzeentwicklung der LEDs direkt ausgesetzt und beeinflussen die Lebensdauer der Leuchte negativ. Weiterhin schützt eine Temperaturregelung mit einer Temperaturerfassung auf der LED-Platine sowie die thermische Entkopplung der Steuerungsplatine von der LED-Platine vor thermischen Schäden der Elektronik.

Durch die ebenfalls von Turck Duotec entwickelte Mischkammer wird nicht nur ein homogenes Farbbild und damit eine gute Farbdurchmischung der verschiedenen Farben der LED erreicht. Bei einem Wirkungsgrad der LED-Steuerungsplatine von 94 Prozent und einem flackerlosen, analogen Dimmbereich von 5 Prozent bis 100 Prozent können außerdem hohe Qualitätsanforderungen erfüllt werden. Ist zusätzlich dazu ein größerer Dimmbereich erforderlich, kann mittels einer TWM der Helligkeitsgrenzbereich bis 0,1 Prozent gesenkt
werden.

Bildergalerie

  • 80 Prozent der LED-Steuerungselektronik sind auf dem TW-Plattformmodul vorinstalliert. Das umfasst im Wesentlichen die abgebildete LED-Platine sowie die Platine mit der Steuerungselektronik. Auf dieser sind unter anderem eine Light Management Unit mit Mikrocontroller, LED-Treiber sowie weitere Elektronik-Komponenten untergebracht.

    Bild: Turck Duotec

Firmen zu diesem Artikel
Verwandte Artikel