LEDs flackern unregelmäßig

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

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ggm2133
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Mo, 18.08.14, 15:20

Hallo,
zuerst einmal, das ist mein erstes größeres LED-Projekt. Ich habe Spots für die Küche gebaut. Wenn ich sie einschalte flackern (also Helligkeitsschwankung für den Bruchteil einer Sekunde, aber schon sehr nervig) sie unregelmäßig, im Durchschnitt 2x direkt hintereinander alle 2 Sekunden. Das fängt gleich an und hört auch nicht auf. Ich habe folgende Schaltung:

Netzteil+KSQ: Meanwell PLM Serie 40W Konstantstromquelle PLM-40-700 (700mA) (http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... 700mA.html)
Dann 6 Spots à 2 Luxeon TX warmweiß (also insgesamt 12 LED) (http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lumi ... x10mm.html) in Reihe geschalten.
Dazwischen sind 30m Kabel mit 0,75mm² gespannt.

Interessant ist noch, dass das Flackern bei den beiden gedimmten Schaltzuständen fast gar nicht auftritt.

Was könnten denn die Ursachen sein? Irgendwie weiß ich nicht, wo ich anfangen soll zu suchen. Netzschwankungen? Konnte aber keine Assoziation mit Kühlschrank, etc. herstellen.

Vielen Dank für eure Hilfe!
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Achim H
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Mo, 18.08.14, 16:02

Irgendwie ergibt das alles keinen Sinn. Im Prinzip müsste es ordnungsgemäß arbeiten.

Die Ausgangsspannung der Konstantstromquelle fängt bei 29V an.

Jede Led benötigt @ 700mA ca. 2,8V
Bei 12 Leds in Reihe sind das 33,6V.
Die 30m Kabel (hin + zurück = 60m) bewirken einen Spannungsabfall von ziemlich genau 1V (genau: 0,996V).
Damit werden ca. 34,6V angefordert (Wert gerundet).

Die Leds haben einen negativen Temperaturkoeffizenten von -1,6mV/°C.
Bei 50°C Temperaturunterschied wären das gerademal 0,96V für 12 Leds.
Damit würden noch mindestens 33,6V angefordert werden (Wert gerundet).

Das ist in beiden Fällen mehr als die KSQ minimal abgeben kann.

Wenn man den Spannungsunterschied (33,6V - 29V = 4,6V) auf 12 Leds aufteilt, wären das ca. 0,38V je Led. Um soviel weicht die Spannung einer Led nicht ab.
Wäre zumindest arg ungewöhnlich.


Lange Rede - kurzer Sinn: ich habe keine Ahnung.

Falls Du ein Messgerät hast: mess doch bitte mal die Ausgangsspannung der Konstantstromquelle (mit angehängten Leds).
Schau aufs Netzgerät, ob dort wirklich PLM-40-700 draufsteht.

Willkommen im Forum.
Borax
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Mo, 18.08.14, 23:10

30m Kabel ist allerdings sehr viel. Prinzipiell sollte das zwar nichts machen, aber wenn es möglich wäre, würde ich es mal mit maximal 5m versuchen. Nur um zu testen, ob das Flackern dann aufhört. Ich betreibe auch 12 LEDs in Reihe (Gartenkugelbeleuchtung) an einer Meanwell KSQ (LPC-20-350) mit ca. 40m Gesamtleitungslänge (2 mal 10 m Kabel). Überhaupt kein Problem. Diese KSQ ist aber nicht dimmbar.
ggm2133
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Mi, 20.08.14, 09:56

Vielen Dank schonmal für die ausführlichen Antworten! Also ich habe gemerkt, dass es abends weniger flackert. In den beiden gedimmten Zuständen flackert es gar nicht. Das Voltmeter bleibt wenn ich es direkt an das Netzteil zusammen mit den LEDs anschließe im ungedimtmen Zustand meistens bei 36.4V, springt dann aber auch mal auf 36.0 und bis 37.2V. Ich weiß nicht, ob das mit dem Flackern zusammenhängt, könnte es mir aber vorstellen. Denn im gedimmten Zustand bleibt es die ganze Zeit konstant bei 34.5V.

Hat irgendjemand noch eine Idee, woran das liegen könnte?
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Achim H
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Mi, 20.08.14, 11:31

Das Voltmeter bleibt wenn ich es direkt an das Netzteil zusammen mit den LEDs anschließe im ungedimtmen Zustand meistens bei 36.4V, springt dann aber auch mal auf 36.0 und bis 37.2V.
Ein leichtes Pendeln in der Spannung ist immer vorhanden, weil das Schaltnetzgerät permanent nachregelt. Das erklärt nicht das sichtbare Flackern des Lichts. Sorgen hätte man sich machen müssen, wenn man Aussetzer oder deutliche Spannungseinbrüche messen könnte.
im gedimmten Zustand bleibt es die ganze Zeit konstant bei 34.5V
Auch das ist völlig normal. Weil weniger Strom geliefert wird, ist auch die Vorwärtsspannung der Leds geringer.


Möglicherweise ist der Ausgangskondensator etwas zu klein bemessen (ist allerdings nur eine Annahme).
Falls Du einen Kondensator rumliegen hast, der einige hundert oder tausend Mikrofarad (µF) hat, könntest Du diesen noch mit an den Ausgang schalten (Plus an Plus, Minus an Minus). Die Spannungsfestigkeit sollte etwas höher als die maximal mögliche Ausgangsspannung des Schaltnetzgerätes sein (mindestens 60V). Ob es etwas oder vollständig hilft, weiß ich nicht.

Unter Umständen beeinflusst die Kapazität des hinzugeschalteten Kondensator das Umschalten der Konstantstromquelle. Auch das weiß ich nicht.
Loong

Mi, 20.08.14, 13:17

ggm2133 hat geschrieben: Das Voltmeter bleibt wenn ich es direkt an das Netzteil zusammen mit den LEDs anschließe im ungedimtmen Zustand meistens bei 36.4V, springt dann aber auch mal auf 36.0 und bis 37.2V.
Gibt es einen sichtbaren Zusammenhang mit den Schwankungen am Voltmeter und dem Flackern? Falls ja, hast Du den Grund gefunden. Die Vorwärtsspannung von LEDs ist zwar temperaturabhängig, unterliegt aber im Betrieb keinen plötzlichen Fluktuationen.

Gibt es keinen visuellen Zusammenhang, ist es ein Meßfehler. Begründung wie oben.
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Eine mögliche Fehlerquelle könnten auch Netzschwankungen sein.
Laut Datenblatt (letzte Seite, ganz unten) kann der Ausgangsstrom um bis zu 18% variieren, wenn die Netzspannung um bis zu 10% abweicht.
Es wird zwar zügig nachgeregelt (40ms), aber das würde man wahrscheinlich trotzdem noch sehen.
ggm2133
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Mi, 20.08.14, 17:33

Ich habe jetzt nochmal alles nachgemessen:

Die Spannungsschwankungen um bis zu 1,5V ausgangsseitig am Netzteil treten mit den Helligkeitsschwankungen auf. Diese Treten aber nicht immer, sondern manchmal auch über Minuten gar nicht, dann wieder gehäuft, dann mal wieder gar nicht und fast immer im ungedimmten Zustand auf. Im gedimmten Zustand (40%/10% Helligkeit) tritt dieses Phänomen nur extrem selten auf. Die Spannungsschwankungen laufen so ab, dass es zuerst zu einem Spannungsabfall kommt, der dann ausgeglichen wird. Das springt dann häufig ein bisschen hin und her, bis es sich meistens nach etwa 1-2 Sekunden wieder beruhigt.

Eingangsseitig am Netzteil konnte ich konstante 229V messen, auch während der Helligkeitsschwankungen.

Was könnte ich denn dagegen machen? Einen Kondensator habe ich keinen hier herumliegen, würde aber natürlich einen kaufen, wenn das das Problem lösen würden. Oder doch Störsignale?
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Ein Kondensator speichert die Spannung und gibt diese wieder ab, wenn sie benötigt wird. Und das wäre genau in dem Moment, wo die Spannung einknickt, sodass ein sichtbares Flackern entsteht. Ein Kondensator würde (je nach Kapazität) die Zeit verlängern, sodass das Flackern weniger bis gar nicht mehr sichtbar ist.

Der Nachteil eines Kondensator ist, dass beim Ausschalten noch Energie im Kondensator gespeichert ist. Das Licht ist somit nicht sofort aus, sondern die Leds würden etwas nachleuchten. Wie lange hängt von der Kapazität ab.

Die Frage ist jetzt, wieviel Kapazität soll man einbauen?
Ich würde mit mindestens 470µF anfangen.
Aufgrund eines 1-2 Sekunden Aussetzer kann man auch mit dem Doppelten, also 1000µF anfangen.

Link zu Ebay:
4 Stück Elko 1000µF/63V (4,90 EUR, kostenloser Versand).

Gewöhnlich ist ein Beinchen seitlich am Becher gekennzeichnet.

Davon nimmst Du 1 Stück und schließt diesen (Plus an Plus, Minus an Minus) an den Ausgang (also parallel zu den Leds).
Danach testen.
Sollte das Flackern weniger, aber noch nicht vollständig weg sein, kannst Du einen 2. Kondensator parallel schalten.
usw.

Ein Hinweis:
Die Angabe der Spannung sagt nur aus, an welche Spannung der Kondensator maximal angeschlossen werden darf. Du brauchst keine Angst haben, das da jetzt 63V heraus kommen. Ein Kondensator kann nur soviel Spannung abgeben, mit der er auch geladen wurde.
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Do, 21.08.14, 08:17

Vielen herzlichen Dank schon mal! Habe die Kondensatoren mal bestellt und schaue dann mal. Werde dann hier wieder berichten.
ggm2133
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Fr, 19.09.14, 08:21

So, ich habe jetzt 4 der Kondensatoren parallel dran gehängt. Einen großen Unterschied macht das allerdings nicht, außer dass die LEDs beim Ausschalten langsam herunterdimmen (was ohne Frage schick ist). Leider kommt das Flackern immer noch vor. Mittlerweile auch in den beiden gedimmten Zuständen recht häufig. Gefühlt häufiger als zu Beginn.

Könnte vielleicht das Netzteil einfach defekt sein? Ansonsten hatte ich über einen Netz-Entstörfilter nachgedacht, den ich vor das Netzteil hängen könnte. Meint ihr der hier würde etwas bringen: http://www.pollin.de/shop/dt/Mjk1OTQ3OT ... IM_K1.html?

Vielen Dank!
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Fr, 19.09.14, 08:52

Ein Schaltnetzgerät produziert parasitäre Frequenzen, die sich nicht nur über Funk, sondern auch kabelgebunden (auch rückwärts zur Stromrichtung) ausbreiten können. Ein Netzfilter filtert die kabelgebundenen, parasitären Frequenzen, damit andere Geräte im gleichen Stromnetz nicht (weniger) gestört werden. Es verhindert aber nicht, dass die Leds am Ausgang der KSQ entstört werden. Schaden tut ein Netzfilter aber auf keinen Fall.

Das Einzige, was mir dazu noch einfällt, wäre, eine Induktivität in Reihe zu den Leds zu schalten.
Wieviel µH (MikroHenry) bis mH (MilliHenry) diese haben muss --> keine Ahnung. Und ob es hilft, weiß ich auch nicht.
Borax
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Fr, 19.09.14, 11:36

Könnte vielleicht das Netzteil einfach defekt sein?
Möglich ist das. Aber um das festzustellen brauchst Du ein anderes (nicht defektes). Außerdem könnte es auch sein, das der Hersteller eine maximale Kabellänge angibt. Und da bist Du mit 30m definitiv drüber. In diesem Fall kann es zwar sein, das ein anderes Netzteil helfen würde, aber Geld zurück gibt es dann nicht. Hast Du schon getestet ob das Flackern aufhört, wenn die maximale Kabellänge < 3m ist?
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