Flickern, Flimmern & Co, die IEEE P1789, aktuelle Netzteile und eine spezielle LED

[Gast1961]

Sie verstehen mich miß: Gerade das Flimmern ist für das Auge störend. Das L und das C mitteln die Schaltimpulse zu einem Gleichstrom, dessen Größe vom PWM-Tastverhältnis abhängig ist und die LED kontinuierlich leuchten läßt. Die Dimmbarkeit wird keineswegs eingeschränkt.

Nein, kein Missverständnis. Wenn das Ziel ohnehin die "analoge" Stromregelung ist (glatt, ohne Pulse) dann gibt es dafür genug Treiber die genau das machen. Ohne Umweg über PWM.

Die PWM-Dimmung nutzt man bei LED dort, wo die Stromreduktion nicht reproduzierbar/vorhersehbar funktioniert, bei sehr kleinen Dimmwerten. Damit hat man Helligkeitsunterschiede durch Streuung der LED (Toleranz der Flußspannung) ausgeschaltet, weil die LED mit PWM nur in den Betriebpunkten 0% und 100% betrieben wird und die Helligkeit alleine durch das Tastverhältnis der PWM bestimmt wird.

Ja, der Preis den man dafür bezahlt ist das PWM-Flimmern. Daher alternativ die analoge Dimmung, mit den genannnten Einschränkungen.

Das einzige Problem ist, dass das Angebot an Konstantstrom-Leuchtmitteln gegen Null geht

Wie meinst du das? Es gibt doch eine riesige Auswahl an Konstantstrom-Leuchtmitteln.

[rosebud]

Wegen der grausam krummen U/I-Kennlinie der LED (und der p/n-Übergänge in den Halbleitern allgemein) lassen sich LED nur durch eine Stromvariation kontinuierlich modulieren. Eine primitive Stromquelle besteht aus einer Konstantspannungsquelle und einem ohmschen Widerstand, an dem Spannung verheizt (!) wird, um einen Strom zu erzeugen. In PWM-basierten Reglern wird eine Spannung zwischen 0 und Umax geschaltet, mit der die krumme LED-Kennlinie nichts anzufangen weiß außer zu flimmern. Ausbügeln mit C ist ebenso nicht drin, weil der C bei jedem Schaltimpuls ge- und entladen wird und eher als Spannungsquelle taugt. Was spricht dagegen, die Spannungsimpulse durch eine Induktivität mit Zubehör (Freilaufdiode) aufintegrieren und ausbügeln zu lassen, wobei die Spule in gewissem Rahmen als Konstantstromquelle fungiert? Jedenfalls ist das Flimmern erledigt. Nachteil: Die Spule braucht Platz.

[DerKilian]

Gast1961
[...]
Danke für die Bilder. Und, ja, stimmt. Der theoretische Rechteckpuls wird wegen der Grenzfrequenz des Spots rund und runder. Was aber eigentlich egal ist solange es noch leuchtet, und es zudem meines Erachtens nach ausgeschlossen werden kann, dass hierbei irgendwas kaputt geht.

Die Meanwell PWM60-24KN Netzteile mit Dimmung kann man durchaus auf 4KHz PWM-Frequenz einstellen, aber dann sind wegen der begrenzten PWM-Zeitauflösung und begrenzten Anstiegszeiten nur sehr grobe Dimmschritte möglich und der minimale Dimmwert liegt recht hoch. Insoweit sind das tatsächlich gegenläufige Optimierungen, PWM-Frequenz vs. Dimmauflösung.

Ich habe nochmal auf der Meanwell-Seite gestöbert. Und, zumindest für die PWM-nnn-DAy-Serie (DALI-Schnittstelle), wird eine PWM Frequenz von min. 1.47kHz angegeben (gut, da >1.25kHz nach P1789), und eine minimale Dimmung von 0.15% (das sollte reichen). Zu den Dimmstufen leider keine Angaben, aber es käme auf einen Versuch an. Doch - und das ist nun wirklich schade - kein TW ... schade, schade. Das TW steht doch in meinem imaginären Lastenheft.

Gruß
Kilian

[DerKilian]

Technisch gesehen wäre die beste und m. M. nach einzige Lösung wenn das jeweilige LED Leuchtmittel die Dimmerelektronik gleich mit eingebaut hätte und man über ein Standard Interface den Dimmwert.... übertragen könnte.
[...]

Ich denke, dass trifft nicht den Kern. Auch für eine interne Dimmerelektronik müßte eine Technologie gewählt werden, die zur Konformität mit der IEEE P1789 führt. Dass umgekehrt nur eine Technologie existert, die zwingend nur in einer integralen Lösung realsiert werden kann, glaube ich hingegen nicht.

[scw2wi]

Die Diskussion ob nun 230V, 24V oder 12V die ideale Versorgung für Beleuchtungen ist, kann man getrost als antiquiert bezeichnen. LED-Stromquellen werden in aller Regel mit 230V Eingangsspannung betrieben und haben zum Dimmen entweder einen 1..10V-Eingang oder direkt KNX.

Hast du da jetzt DALI oder 48V vergessen oder absichtlich weggelassen?

[DerKilian]

Die Dimmung wird durch gleichzeitiges analoges Dimmen und PWM Dimmen erreicht. Da noch kein anderer Hersteller das anbietet, vermute ich das EldoLed hierauf das Patent hat.
TCI wirbt zwar auch mit Hybrid, aber da wird nur zwischen ca. 100%-10% analog gedimmt und zwischen 10%-0,1% dann auf PWM umgeschaltet. Eine Kombination wie es EldoLed anbietet ist das nicht.

EldoLed CC-Dali-Treiber mit einer guten CC-LED-Lampe.

Nun, aber eben alles in CC, nicht in CV. Leider habe ich im WWW keine dem ConstaLED TW-"CV"-Spot äquivalente "CC"-Variante gefunden (außer in einer kompletten Lösung mit "Einbaurahmem und Co" drumherum zu einem schwer zu rechtfertigten Preisaufschlag); auch wenn ich gefühlt das halbe Internet diesbezüglich leergelesen habe - womöglich wird er in der anderen Hälfe beworben 😉. Daher: kennst du eine konkrete Lösung? Meistens scheitert es am CRI ...

[Gast1961]

Leider habe ich im WWW keine dem ConstaLED TW-"CV"-Spot äquivalente "CC"-Variante gefunden

Wenn es nicht genau äquivalent sein muß, sondern mehr Leistung haben darf ist der 9W+9W Spot von Vectorlicht interessant:
https://knx-user-forum.de/forum/öffe...76#post1569376

Preis ca. 15$ ab Hersteller in Kleinmengen, siehe Beitrag #20 im genannten Thread.
Beim Treiber ist knxodernix wohl hierbei gelandet: https://knx-user-forum.de/forum/%C3%...-white-gesucht

Interessant für dich dort auch Beiträge ab #15 zum Flicker

[DerKilian]

Osram dimmt bei den kleinen oti dali nur die amplitude ohne pwm. Bin sehr zufrieden damit

Für die CV-Varianten finde ich 1kHz PWM Frequenz (ich schaue nochmal genauer hin, ob was für meine Anwendung dabei ist), bei den CC-Varianten nur den Hinweis Amplitudenmodulierung. Wobei ich zugeben muss, ich weiß noch nicht wie das genau gehen soll ... also, es müßte ja sowas wie ein getaktete Konstantstromquelle sein ..., oder?

[Gast1961]

Hinweis Amplitudenmodulierung. Wobei ich zugeben muss, ich weiß noch nicht wie das genau gehen soll ... also, es müßte ja sowas wie ein getaktete Konstantstromquelle sein ..., oder?

Eben nicht getaktet wie bei PWM, sondern der Strom wird runtergeregelt.

[DerKilian]

Da ist mein Eindruck ein ganz anderer: Der Leuchtstoff der weißen LEDs leuchtet duchaus nach ...

Ich fürchte, dass eine Blendung des Auges als Nachleuchten der LED missinterpretiert wird. Irgendwann früher habe ich für einen etwa ein paar Wochen währenden Zeitraums verstanden, warum aufgrund welcher physikalischen Zusammenhänge LEDs überhaupt leuchten (wo es doch normale Dioden eben nicht tun). An einen zeitlich länger anhaltenden Speichereffekt kann ich mich nicht erinnern. Obwohl es sicherlich einen gibt: die Dinger leuchten, weil "etwas" von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres fällt. Undd während "An" da eine Reihe von energiereicheren "Etwas (wie gesagt: vergessen)" im Kristallgitter herumschwirren, braucht es bei "aus" sicherlich einen Moment, bis alle energetisch gesehen Reißaus genommen haben. Das geht bestimmt recht flott.

Alle diese Probleme verschwinden mit einem Schlag, wenn man LEDs nicht mit einer geregelten Spannung, sondern direkt mit einem geregelten Strom betreibt. Das spart die Elektronik an der LED und macht das Dimmen sehr viel einfacher, weil die Lichtausbeute in erster Näherung linear mit dem Strom geht. Es reicht deshalb, den Strom durch die LED feinstufig verstellbar zu machen -- ganz ohne PWM. Soweit ich weiß, tun das auch die meisten LED-Stromquellen.

Das einzige Problem ist, dass das Angebot an Konstantstrom-Leuchtmitteln gegen Null geht, weil es für sie -- anders als z. B. für 12V Konstantspannungs-Leuchtmittel -- keine Normsockel gibt. Deshalb macht man das oft nicht, obwohl es die technisch ideale Lösung ist.

Zumindest bei den Typen von Fassungen, wo Austausch von konventionellen Leuchtmitteln erreicht werden soll, oder? Ansonsten ja: wo ist der CC-TW-Spot mit augenschmeichlendem CRI?

[DerKilian]

Was spricht dagegen, die Spannungsimpulse durch eine Induktivität mit Zubehör (Freilaufdiode) aufintegrieren und ausbügeln zu lassen, wobei die Spule in gewissem Rahmen als Konstantstromquelle fungiert? Jedenfalls ist das Flimmern erledigt. Nachteil: Die Spule braucht Platz.

Ich denke vom Prinzip her wenig. Klassisches Set-up bei etwas Gleichstrommotoren, wobei dort die Induktivität dann Teil des Motors ist.
Problematisch dürfte eher sein, dass die Induktivität bzw. die in ihr gespeicherte Energie während eine Schaltzyklus nicht nur zu einem großen Last-Bereich passen müßte (bedingt durch eine kaum zu vermeindende Fehlanpassung von maximaler Ausgangsleistung des Netzteils zu Nennleistung des Leuchtkörpers), sondern eben auch noch einen Dimmbereich abdecken muß. Keine Ahnung, ob da am Ende zum Beispiel mit einer zweistufigen Regelung (außen: Strommittelwert, innere Schleife: Stromrippel (ewa mit einer Hystereseregelung)) sich was Vernünftiges bauen läßt - vermutlich schon). Und was die Spule angeht: Hätte nur einen Effekt auf die resultierende Frequenz im inneren Regelkreis (geht bei kleinen Induktivitäten nach oben). Pauschal aus meiner Sicht kein Argument (also, solange man nicht mal Zeit findet ein paar Formeln auf ein Blatt Papier zu kritzeln, um eine Abschätzung zu machen, und dann ggf. vom Gegenteil überzeugt wird 🙄).

[DerKilian]

Eben nicht getaktet wie bei PWM, sondern der Strom wird runtergeregelt.

Hmmm, wenn ich das mit einem Stromspiegel mache, dann funktioniert das zwar prima, aber ich habe eine Verlustleistung im Stromspiegel abzuführen. Die ließe sich in gewissen Grenzen halten, wenn zuvor eine geeignete getaktete DC-Spannung intern erzeugt wird, oder? Wird das so gemacht?

Was ich ausdrücken will: Stromregelung geht so, dass der Stromregler die Spannung am Leuchtmittel soweit reduziert, bis sich der gewünschte Strom einstellt. Die restliche Spannung bleibt am Stromregler hängen ... und macht es sich gemütlich warm, sofern dies nicht irgendwo durch eine taktende Arbeitsweise des Stromreglers vermieden wird. Aber wie gesagt, ich kenne die nach Verlustleistung optimierten Lösungen nicht - linear klappt das.

[Gast1961]

Die ließe sich in gewissen Grenzen halten, wenn zuvor eine geeignete getaktete DC-Spannung intern erzeugt wird, oder? Wird das so gemacht?

Ich arbeite nicht auf dem Gebiet, insoweit Spekulation: ja, vermutlich.

Du kannst mal die Blockschaltbilder von Meanwell PWM60 und LCM40 vergleichen, ersteres macht PWM und letzteres AFAIK eine analoge Stromreduktion. Beim PWM60 gibt's im Ausgang die nicht näher erklärte "Dimming Circuit", beim LCM nur eine Strommessung mit Feedback zum Schaltregler.


https://www.meanwell-web.com/content...WM-60-spec.pdf
https://www.meanwell.com/Upload/PDF/...-40DA-SPEC.PDF

[knxodernix]

Ansonsten ja: wo ist der CC-TW-Spot mit augenschmeichlendem CRI?

Hättest Du den Post #22 von Volker gelesen, dann würdest Du ihn finden.

Und viel interessanter ist der Re - Wert, da er aus den gesamten 15 Referenzfarben besteht. Noch besser wäre der TLCI mit 24 Farben, den aber kaum einer aufführt.

[concept]

Wegen der grausam krummen U/I-Kennlinie der LED (und der p/n-Übergänge in den Halbleitern allgemein) lassen sich LED nur durch eine Stromvariation kontinuierlich modulieren.

wieder mal ein grausamer text... aber klar, wenn man gühobst als alleiniges heiligtum verehrt kommt einem eine led-kennline möglicherweise grausam krumm vor...

Was spricht dagegen, die Spannungsimpulse durch eine Induktivität mit Zubehör (Freilaufdiode) aufintegrieren und ausbügeln zu lassen, wobei die Spule in gewissem Rahmen als Konstantstromquelle fungiert? Jedenfalls ist das Flimmern erledigt.

genau so funktionieren doch die die dali-treiber mit amplitudendimmung von tridonic, osram, meanwell etc. das ist doch stand der technik!