Next-Gen LED Driver: Mehrere Patente aus einem Forschungsprojekt

Wie entsteht aus einer konkreten industriellen Herausforderung eine Reihe technologischer Innovationen? Ein aktuelles Forschungsprojekt von V-Research zeigt eindrucksvoll, wie aus einer klar definierten Entwicklungsaufgabe ein umfassender Innovationsprozess entstehen kann – von der ersten Idee über patentierte Technologien bis hin zum erfolgreichen Technologietransfer in die Industrie.

Im Mittelpunkt des Projekts stand die Entwicklung einer neuen Generation von LED-Treibern. Ziel war es, zentrale Herausforderungen moderner LED-Stromversorgungen zu adressieren: eine höhere Leistungsdichte, verbesserte Effizienz und Zuverlässigkeit sowie eine deutliche Reduktion von Bauteilen und Systemkomplexität. Gleichzeitig sollte eine kompaktere und stärker integrierte Bauweise realisiert werden, um den steigenden Anforderungen moderner
Beleuchtungsanwendungen gerecht zu werden.

„Dieses Projekt zeigt beispielhaft, wie aus einer industriellen Herausforderung durch gezielte Forschung und Entwicklung mehrere innovative Technologien entstehen können. Die daraus resultierenden Patente, wissenschaftlichen Publikationen und der erfolgreiche Technologietransfer unterstreichen das Potenzial moderner Leistungselektronik für industrielle Anwendungen.“
Dr. Alireza Ghanbari, Senior Researcher & Team Leader Power Electronics V-Research GmbH

Die Innovation Journey: Von der Idee zur industriellen Anwendung
Was als konkrete Entwicklungsaufgabe begann, entwickelte sich im Laufe des Projekts zu einer umfassenden Innovationsreise:

Industrielle Herausforderung → Forschung & Entwicklung → Innovative Technologiekonzepte →
Patente & Publikationen → Funktionsprototyp → Technologietransfer

Dieser Weg verdeutlicht, wie Forschung weit über die Lösung eines einzelnen technischen Problems hinausgehen kann. Durch die enge Verbindung von wissenschaftlicher Expertise, innovativen Schaltungskonzepten und praxisnaher Entwicklung entstanden mehrere neue Technologien mit hoher industrieller Relevanz.

Innovative Konzepte für die nächste Generation von LED-Treibern
Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene neuartige Ansätze im Bereich der Leistungselektronik und LED-Treiber-Technologien entwickelt. Im Fokus standen insbesondere Lösungen zur Integration mehrerer Funktionen in eine kompakte Systemarchitektur sowie Konzepte zur Verbesserung von Effizienz, Leistungsfaktor und Zuverlässigkeit.

Zu den Innovationen zählen unter anderem:
• Integration von PFC- und EMI-Filter-Induktivitäten in einem einstufigen LED-Treiber
• Neue Resonanzwandler-Konzepte und Methoden zur Schwingungsunterdrückung
• Gleichrichterkonzepte mit inhärentem Leistungsfaktor nahe 1
• Integrierte Power-Factor-Correction-Lösungen für LED-Anwendungen
• Neue Wandlerstrukturen für LED-basierte Lasten

Die entwickelten Technologien tragen dazu bei, den Bauteilaufwand zu reduzieren, die Leistungsdichte zu erhöhen und die Zuverlässigkeit zukünftiger LED-Stromversorgungen weiter zu verbessern.

Patente und wissenschaftliche Publikationen als Ergebnis erfolgreicher Forschung
Die Forschungsarbeiten führten zu mehreren Patentanmeldungen und wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Zu den daraus hervorgegangenen Entwicklungen zählen unter anderem:

• Integration of PFC and EMI Filter Inductors in a Single-Stage LED Driver
• Oscillations Suppression during Off-Time Periods of a LF PWM Modulated Resonant Isolated Converter for LED Supply
• A Rectifier with Inherent Unity Power Factor
• Converter for Supplying a LED-based Load and System Comprising the Latter
• An Asymmetrical Half-Bridge Flyback Converter with Integrated Power Factor Correction for LED Driver Applications
• Variable-Inductor-Controlled Integrated LLC-PFC Converter for Wide Output Regulation
• Integrated Quasi Resonant Power Factor Correction for an Asymmetrical Half-Bridge Flyback Converter

Im Rahmen des Projekts entstanden zudem mehrere wissenschaftliche Veröffentlichungen, die die wissenschaftlichen Grundlagen der Technologie belegen:

• Variable-Inductor-Controlled Integrated LLC-PFC Converter for Wide Output Regulation, PCIM Europe 2026, Nuremberg, Author: Alireza R. Ghanbari
• Integrated Quasi Resonant Power Factor Correction for an Asymmetrical Half-Bridge Flyback Converter, ECCE Europe 2026, Valencia
• An Asymmetrical Half-Bridge Flyback Converter with Integrated Power Factor Correction, ICEEE 2026, Authors: Alireza R. Ghanbari, Sonali K. Sonawane
• A Feedforward Control Method for Second Harmonic Ripple Reduction in Single-Stage LLC AC-DC Converter, ICEEE 2025, Authors: Rashid Kazemi, Alireza R. Ghanbari, Fabian Ammann
• Electrolytic Capacitor-Less Integrated Stage Converter for AC-DC Applications, PCIM Europe 2025, Nuremberg
• A Rectifier with Inherent Unity Power Factor, ECCE 2024, Phoenix, Authors: Sayed Reza Afzali Arani, Alireza Ramezan Ghanbari, Heinz Seyringer, Dietmar Klien, Lukas Saccavini, Norbert Linder

Diese Ergebnisse unterstreichen den Innovationsgrad des Projekts und zeigen, wie aus gezielter Forschung neue technologische Lösungen entstehen, die sowohl wissenschaftlichen als auch industriellen Mehrwert schaffen.

Erfolgreicher Prototyp und Technologietransfer
Ein zentraler Meilenstein des Projekts war die erfolgreiche Entwicklung eines funktionsfähigen Prototyps. Dieser wurde nach Abschluss der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an den Industriepartner übergeben und demonstriert den vollständigen Innovationsprozess von der Konzeptentwicklung bis zur Anwendung.
Der erfolgreiche Technologietransfer zeigt, wie Forschungsergebnisse in konkrete industrielle Lösungen überführt werden können und Unternehmen dabei unterstützen, neue Technologien schneller und effizienter in den Markt zu bringen.

Forschung als Motor für Innovation
Das Projekt ist ein Beispiel dafür, wie moderne Leistungselektronik Innovationen ermöglicht. Gleichzeitig verdeutlicht es, welchen Beitrag angewandte Forschung bei der Bewältigung komplexer Entwicklungsherausforderungen leisten kann.

Mit ihrer Expertise im Bereich Power Electronics begleitet V-Research Unternehmen entlang des gesamten Innovationsprozesses – von der Analyse technischer Herausforderungen über die Entwicklung neuer Technologien bis hin zur erfolgreichen Umsetzung und Industrialisierung.

Bildcredits: © Alireza Ghanbari, V-Research GmbH, © Alexandra Folie, WISTO