LED-Fluter entflimmern

Sep 14, 2022 Last reply: 3 years ago 32 Replies

Hallo!



Dieser 100W LED-Baustrahler flimmert:



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Innenleben sieht so aus:



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. 5A-Sicherung, Netzdrosseln(?), X2-Kondensator und anderes unbekanntes Entstörzeugs. Danach ein DB 207S Brückengleichrichter, L 1050 G1NB "L1050 SOP16 LED driver chip L1020 high voltage linear constant current integrated circuit IC" aus abskurer chinesischer Quelle [1] [2], CM



2N60C N-MOSFET.

Besteht da eine reelle Aussicht auf Erfolg, wenn ich hinter dem Brückengleichrichter einen 350V/10uF Elko anbringe, nutzt das rein gar nichts oder raucht mir sogar die Schaltung ab (Einschltstromstoß am Brückengleichrichter z. B. wegen "Non-repetitive peak forward surge current: 60A")?



Fand leider kein Applikations-PDF und Oszi ist grad nicht zur Hand. Irgendwie fehlen mir auf der Platine ausreichend große Induktivitäten und auch der Beschreibung nach wäre der L1050 evtl. ein Linearregler-IC und die MOSFETs verheizen die Spannungsdifferenz zu den schon halbwegs hinoptimierten LED-Strängen?



Schon im Voraus herzlichen Dank für Hypothesen und Anregungen.



Volker



[1]
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Am 14.09.2022 um 15:32 schrieb Volker Bartheld:

Ursache für das Flimmern: Die Linearregler liefern nur Strom, wenn der Sinus über der Flussspannung der in Reihe geschalteten Dioden liegt. Das ist oft so ausgelegt, dass dies nur ca. 50% der Zeit so ist und deshalb flimmert das auch übel mit einem nahezu rechteckigen Lichstrom.

Wenn Du nun nach dem Brückengleichrichter einfach nur Elkos plazierst, dann leuchten die LEDs länger, die Lampe wird heller und geht thermisch kaputt. Das Problem mit dem Einschaltstrom hast Du ja schon selbst gesehen.

Ich habe das mal bei einer 6flammigen Zimmerbeleuchtung gelöst:

Sense-Widerstand der Linearregler verdoppelt -> halber LED-Strom. Elko nach Brückengleichrichter eingebaut und möglichst knapp ausgelegt, um den Einschaltstromstoß in Grenzen zu halten. Ein leichtes Restflimmern ist ja meist kaum sichtbar. Ich glaube, ich habe in Reihe zum Elko noch einen Widerstand parallel zu einer Diode verbaut, so dass der Einschaltsstromstoß weiter reduziert wird. Der Widerstand muss so ausgelegt sein, dass der Elko in den zur Verfügung stehenden ca. 5ms pro Halbwelle wieder ausreichend geladen wird, um die LEDs 10ms versorgen zu können.

Funktioniert jetzt seit zwei Jahren.

Am 14.09.2022 um 15:53 schrieb Michael S.:

Mir fällt da aber gerade noch ein:

Diese Fluter funktionieren manchmal etwas anders und haben mehrere LED-Stränge mit einer unterschiedlichen Zahl an LEDs. Die Gruppen mit weniger LEDs leuchten dann in der Netzperiode, wenn der Sinus noch am steigen oder wieder am Sinken ist, die Stränge mit vielen LEDs leuchten, wenn der Sinus sich in der Nähe des Maximums bewegt. Oder es werden bei niedrigeren Spannungen ein paar LEDs kurzgeschlossen, damit es auch dann noch leuchtet.

Zerobrain hat das mal in einem seiner Videos erklärt:

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Sowas umzubauen dürfte ungleich schwieriger sein.

Örgs. Na so ein Mist. Und der Sinn der Übung? Ausgaben für einen 1€-Elko zu sparen?

Hachja. Den Aspekt hatte ich ja noch gar nicht berücksichtigt. Das thermische Design ist also derart auf Kante gebügelt, daß man auf den

50%-Dutycycle vertraut? Ufff. Da gehen sie endgültig hin, meine Illusionen.

Also quasi ein Neudesign der Schaltung. Weiß nicht, ob ich dafür die Motivation aufbringe. Sind alles SMDs auf schutzlackierter Keramik(?)platine.

Volker

Am 14.09.2022 um 15:32 schrieb Volker Bartheld:

Datenblatt (und darin Hinweis auf den Hersteller):

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Mir scheint, die machen über hell-/dunkel-Tastung der einzelnen Stränge die PFC [1]. Unter Verlust der PFC-Funktion könnte das mit dem Elko evtl. funktionieren. Ich würde allerdings dringend(!) dazu raten, die Leistungsbilanz sowohl der LEDs als auch der MOSFETs der einzelnen Stränge und auch des Gesamtsystems zu prüfen, da sich da einiges verschieben/ändern wird.

HTH Markus

[1] Power-Factor Correction

Hmmm. Ist aber nur ein Reglerchip drauf. Hat der dann mehrere Kanäle und für jeden Kanal einen Sensewiderstand? Im aktuellen fall sehe ich 9 MOSFETs, d. h. wir wären schon bei 18 Pins allein dafür. Das IC ist aber SOT16. Schau nochmal auf:

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, da kann man die Leiterbahnen durchschimmern sehen. Absolut symmetrisch sind die Kanäle aber schonmal nicht aufgebaut.

Spätestens jetzt bin ich davon zu 100% überzeugt.

Volker

Oh! Perfekt. Herzlichen Dank. Das ist sehr aussagekräftig. Nein, den simplen Elko kann ich mir da total verreiben. Das geht garantiert schief.

Und ob!

Viele Grüße, Volker

Michael S. schrieb:

Das deckt sich mit meinen Messungen (an schwächeren solcher Strahler). Die Intensität ("Helligkeit") folgt einer Teppenfunktion auf und ab. So etwas wie zwei Bit plus enable. Intensitätskurve etwa amplitudenmässig:

0 1 2 3 4 4 4 4 3 2 1 0 Netter Fourier-Frequenzkamm bis 4.1 kHz. Formfaktor etwa 1.23, allerdings bis auf Null moduliert, sodass man 100% Modulation angeben muss.

Danke für das Posting. Werde mal versuchen, einzelne LED anzupeilen.

Allerdings.

Diese Teile mit den goldenen Ringen sehen nach fusible resistor aus. Die würden bei Nachrüstung eines Elkos nebenbei noch den Einschaltstromstoß begrenzen.

Keramik? Ich hätte Alu erwartet. Leitet die Wärme besser ab.

Gerrit

Die 100W hat der aber nicht wirklich, oder? Soll vermutlich eher 100W Halogen ersetzen.

Bei so einem Fluter wären vermutlich so um die 50µF notwendig, um die ca. 5ms puffern können. Das bringt dann ganz neue Probleme mit sich, wie:

- Einschaltstromstoß

- Power-Faktor

- Lebensdauer

- ...

In Summe muss man da ganz schnell auch mehr als 1€ investieren.

Dem kann man doch ganz gut vertrauen. Kann man ja leicht Worst-Case-Rechnen, dann liegts Effektiv je nach Netzspannung halt in einem Band von z.B. 40% bis 70%. Warum sollte der Ing. das ganze thermisch doppelt so gut auslegen wie nötig? Kostet nur Geld.

Michael

Michael S. schrieb:

Es gibt ja solche Fluter in "industrial" oder "facility" oder wie auch immer, die flimmern nicht. Mir wär auch, dass die Strassenlampen LED nicht flimmern.

Und wenn die keinen Elko drin haben wollen (kann ja auch thermische Gründe haben), dann könnten sie wenigstens ein dreiphasiges Modell anbieten :-] *duck*

Gerrit Heitsch schrieb:

Könnte das nicht auch ganz einfach 5.1 Ohm 5% bedeuten? (oder andere Zehnerpotenz)

Am 14.09.2022 um 21:38 schrieb Rolf Bombach:

Ja, dann macht man es aber gleich komplett anders mit einem Schaltregler und umgeht damit obige Probleme. Wird aber automatisch teurer, denn dann sind auch EMV-Maßnahmen usw. notwendig.

Machbar ist das, aber eben nicht für billig.

Wenn das Ding wirklich 100W aufnimmt, dann dürfte das Teil eh sehr heiß werden. Laut Amazon-Seite bringt das Ding 10000 Lumen, also 100Lumen pro Watt. Kaum zu glauben, dass das mit der Technik geht. Ich glaube, da ist so einiges auf Kante genäht.

Michael

Am 14.09.2022 um 21:38 schrieb Rolf Bombach: ...

Ist ja auf einer Baustelle gar nicht so abwegig, am Baustrom-Verteiler ist oft noch eine CEE16 frei. ;-)

Wenn man einen kleinen Baustromverteiler mit CEE16 Stecker und mehreren

230V Steckdosen (auf die Außenleiter verteilt) hat, würde IMO auch schon ein 2. Strahler an einem der anderen Außenleiter helfen.

Das Flimmerproblem ist ja schon aus der Leuchtstoffröhren-Zeit bekannt, wenn viele von selbigen an nur einem Außenleiter angeschlossen waren, auf alle 3 verteilt, war das flimmern weg.

Mit kräftig Aufwand kann man die Cent Einsparungen bei vielen "CE" Geräte schon kompensieren...

Warum nicht? Bei 144 LEDs auf Alu-PCB sind 100W nicht völlig unrealistisch.

cu Michael

Der Baustrahler im OP hat lt.

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Leistungsaufnahme von 100W. Die angegebenen 9500 Lumen passen auch dazu.

Wieso? Ich hab' meinen "100 W" gerade extra für Dich einmal nachgemessen: 71 W. Soviel Betrug muß bei Billigkram wohl sein und der war billig genug, um nur zum Ausprobieren mal einen zu bestellen.

Halogen fängt bei 500 W an, alles darunter ist für Puppenhäuser.

Sicher, aber es ist eben die spezielle Bauform und Farbe:

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Gerrit

Hallo Volker,

Wieso? Das ist doch nahezu perfekt. Die Stromshunts werden wohl zu finden sein. Damit kannst Du direkt die Helligkeit vorgeben. Ich würde da eben mal konservativ einsteigen und den Widerstand verdoppeln. Mit Angstfaktor leg noch was drauf und nähere Dich dann langsam, sodass das Teil nicht zu warm wird. Ich würde wohl mit 2,2 Ohm einsteigen. Eine Anlaufstrombremse vorschalten sollte Dich nicht überfordern, den Brückengleichrichter durch vier 1N4007 auszutauschen auch nicht.

In einem ähnlichen Projekt einer Lupenlampe (Leistung allerdings eine Dekade tiefer) hab ich einfach einen herumliegenden Blitz-Elko direkt parallel zu den LED hinter den Vorwiderstand gesetzt und weg war das Flimmern. Dabei war in der Lupenleuchte außer einem Brückengleichrichter, einem Vorwiderstand und 88 LEDs in Reihe keine Elektronik mehr verbaut. Die 100 µF 330 V werden von Pollin fast verschenkt. Ja, ich weiß, dass das auf Naht genäht ist, hält aber seit 5 Jahren nahezu täglicher Einsatz mit klaglos.

Ich hab gerade mal das Datenblatt zu DeepL geschickt. Faszinierender Dienst. Fußstellung 3 alias CP an VS angeschlossen, sollte einen Konstantleistungsmodus ergeben. Pin3 an GND ergibt einen Konstanstrommodus, der dann elendig flimmern dürfte, aber eben weniger Stress mit der Norm zur Stromaufnahme liefert. Da lohnt sich also mal, ob das Teil im Konstantleistungsmodus oder im Konstantstrommodus eingestellt ist.

Hallo, wo sind wir denn hier gelandet?

Marte

Der zieht meiner damaligen Messen mittels "Energiekostenmeßgerät" ~100W. Ja, das Ding ist gut hell, sicher deutlich heller als der

500W-Halogenstabfluter, den ich für Notfälle noch herumliegen habe und auch heller als der IIRC 50W Gasentladungsstrahler, den ich gelegentlich für Fotozwecke einsetze. Bei Letzterem ist der Nachteil, daß er nicht heiß zünden will und etliche Minuten braucht, bis er auf Betriebs(farb)temperatur kommt.

Vermutlich. Und deswegen haben die flimmerfreien LED-Fluter auch nur vergleichsweise bescheidene Leistungen. Darauf habe ich aber keine Lust. Der Plan war, einen 500W-Halogenbrenner zu ersetzen, weil ich mir nicht immer den Hintern rösten wollte.

"Nötig" ist bei aktuellen LED-Leuchten ein recht dehnbarer Begriff und wird häufig synonym zu "muß etwas länger als 6 Monate halten" verwendet.

Volker

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