Beim Einschalten blitzen LED's kurz auf

[Büchi]

Ich habe schon einiges in den Foren und Internet gelesen über LED’s die blinken oder aufblitzen im Betrieb oder beim Ausschalten.
Mein Problem bezieht sich auf das Aufblitzen beim Einschalten.
Ich habe von Osram 8 x LED Einbaustrahler à 5 Watt/12 Volt. Die LED’s sind parallel geschaltet und dimmbar. Als Dimmer verwende ich einen Phasenabschnitt Dimmer und einen elektr. Trafo der keine Mindestlast benötigt. Die LED Lampen kann ich in einem grossen Bereich dimmen bis die LED’s nur noch ganz wenig leuchten. Wenn der Dimmer nun auf einem minimalen Wert von ca. 10 – 30% steht und ich das Licht einschalte, so blitzen die LED’s kurz auf bevor sie konstant leuchten. Eigentlich nicht so tragisch, aber dennoch stört mich dieses Verhalten beim Einschalten.

Ich dachte zuerst, dass es am Dimmer oder am Trafo liegt. Ich machte danach einen Test mit einem einzelnen LED Einbaustrahler und einem regelbaren Netzgerät. Das Aufblitzen konnte ich auch bei diesem Versuch feststellen.
Die LED braucht grundsätzlich eine angelegte Spannung von 3.8 Volt, dass sie beginnt zu leuchten. (Knickspannung ?).
Im Spannungsbereich von 3.8 – 7 Volt blitzt die LED beim Anlegen der Spannung kurz auf, erst ab einer Spannung von 7 – 12 Volt entfällt das Aufblitzen beim Einschalten. Somit muss dies an den verwendeten LED’s liegen?

Für das Dimmen von LED’s gibt es heute auch die PWM LED Driver. Am Ausgang des Drivers steht somit eine getacktete 12 Volt Spannung zur Verfügung mit einer Frequenz von ca. 200 Hz. Die Helligkeitsregelung von den LED’s wird mit dem Dimmer durch die sich ändernde Pulsbreite bestimmt und kann auch im grossen Bereich gedimmt werden. Auch bei dieser Konfiguration macht sich im unteren Regelbereich beim Einschalten das Aufblitzen der LED’s bemerkbar.
Durch den Einsatz von PWM erhoffte ich mir, dass auch im unteren Regelbereich mit jedem, auch schmalen Puls von 12 Volt auf jeden Fall die Knickspannung überschritten wird.

Kann mir jemand einen Tipp geben oder gar eine Lösung anbieten.
Oder gibt es LED’s die das Aufblitzen nicht machen? Die LED’s die ich verwende sind von Osram 5 Watt/12 Volt.

Danke und Gruss Büchi

[Achim H]

Oder gibt es LED’s die das Aufblitzen nicht machen? Die LED’s die ich verwende sind von Osram 5 Watt/12 Volt.

Du verwendest keine Leds, sondern Led-Leuchmittel. Led-Leuchtmittel bestehen aus einer oder mehreren Leds mit einer integrierten, vorgeschalteten Elektronik.
Diese Elektronik kann ein Schaltwandler oder ein linearer Regler sein.
Nach der Fehlermeldung zu urteilen ist ein Schaltwandler integriert. Ein solcher ist auch im elektronischen Trafo enthalten.
Schaltwandler starten immer mit 100% und müssen sich anschließend auf den gedimmten Wert einpendeln.
Eine Lösung gibt es dafür aber auch: starte das Licht mit 100%.

[Büchi]

Vielen Dank Achim für die themabezogene Antwort
Deine Aussage ist für mich sehr verständlich und somit nachvollziehbar.
Wenn es sich um einen integrierten Schaltwandler handelt der beim Einschalten mit 100% startet, so kann dies genau diesen Blitzeffekt haben.
Du sprichst von einem Schaltwandler oder einem linearen Regler. Dazu hätte ich gleich eine Frage:
Wäre bei einem linearen Regler das Problem beim Einschalten mit dem Aufblitzen gelöst?
Wenn ja, wie kann ich beim Kauf von einem Led-Schaltwandler oder ein linearer ReglerLeuchtmittel feststellen, ob es intern einen Schaltwandler oder linearen Regler hat?

[Borax]

Wäre bei einem linearen Regler das Problem beim Einschalten mit dem Aufblitzen gelöst?

Ja. Da wäre ein ggf. vorhandenes Aufblitzen so kurz, dass es nicht mehr wahrnehmbar ist.

Durch den Einsatz von PWM erhoffte ich mir, dass auch im unteren Regelbereich mit jedem, auch schmalen Puls von 12 Volt auf jeden Fall die Knickspannung überschritten wird.

Vorsicht! Das (eine PWM 'zerhackte' Gleichspannung) vertragen Schaltregler oft nicht.

Wenn ja, wie kann ich beim Kauf von einem Led-Schaltwandler oder ein linearer ReglerLeuchtmittel feststellen, ob es intern einen Schaltwandler oder linearen Regler hat?

Nein. Wobei ich auch keine Retrofit Leuchtmittel mit linearem Regler kenne.

[Achim H]

Wobei ich auch keine Retrofit Leuchtmittel mit linearem Regler kenne.

Doch, kennst Du. Die Mini-Maiskolben aus China.
12V Leuchtmittel (zumeist Stiftsockellampen) mit einem Gleichrichter, vielen Leds und einem Vorwiderstand gibt es dort massenhaft.
Mindestens 50% von dieser Seite (Link zur Google Bildersuche): Led Lamp G4

Nachwievor werden auch diese Leuchtmittel mit einem Schaltnetzgerät angetrieben. Und auch dieses startet stets mit 100% und pendelt sich anschließend auf den gedimmten Wert ein. Das Einschwingen dauert nur wenige Milli-/Nanosekunden. Aufgrund der hohen Frequenz, mit der der Schaltwandler arbeitet, bekommt man davon aber nichts mit.

Das sieht ungefähr so aus.

einschwingen.jpg

Zum Einschwingen braucht der Schaltwandler mindestens 1 Zyklus. Die Spannung muss mindestens 1x gewandelt werden.
Am Ausgang des Ferrittransformator ist dann der Optokoppler angeschlossen, der die Information zurück zum Schaltwandler schickt.

[Büchi]

Guten Tag Achim
Vorerst vielen Dank für deine schnelle Antwort zu meinem Thema.
Um deine Antwort besser zu verstehen hätte ich zu deiner nachfolgenden Antwort doch noch eine Frage.

"Schaltwandler starten immer mit 100% und müssen sich anschließend auf den gedimmten Wert einpendeln"

Wie ich geschrieben habe, machte das Led-Leuchtmittel das Aufblitzen auch wenn ich es als Test an einem regelbaren Netzgerät betreibe.
Beispiel: wenn ich das Netzgerät auf 5 Volt einstelle und ich die Lampe anschließe blitzt sie kurz auf. Woher soll nun der Schaltwandler die nötige Energie von 100% nehmen wenn ich nur 5 Volt vom Netzgerät zur Verfügung stelle?

Um deine Antwort besser verstehen zu können, wäre ich dir dankbar für die Zusätzliche Erklärung.

Freundliche Grüsse
René

[Büchi]

Antwort von Achim:

Hallo René,

Woher soll nun der Schaltwandler die nötige Energie von 100% nehmen wenn ich nur 5 Volt vom Netzgerät zur Verfügung stelle?

In der Lampe gibt es gewöhnlich einen Kondensator. Dieser dient dazu, die Spannung zu stabilisieren. Wenn eine Spannung angelegt wird, lädt sich der Kondensator auf diese Spannung auf und gibt sie wieder ab, wenn die Spannung schwankt. Ist eine gewisse Energiemenge (Kapazität) vorhanden, startet der Schaltwandler. Ist die Energie aufgebraucht, stoppt der Schaltwandler wieder.

5V sind aber schon arg wenig, insbesondere wenn es auch noch eine Gleichspannung ist/war. Led-Leuchtmittel funktionieren mit einer Wechselspannung. In der Lampe befinden sich Dioden, die die Wechselspannung (AC) in einer Gleichspannung (DC) wandeln. Spannungsabfall: ca. 0,7V je Diode. Bei einem Brückengleichrichter = 4 Dioden sind je nach Halbwelle (positiv oder negativ) immer nur 2 Dioden aktiv, sodass der Spannungsabfall 2x ca. 0,7V = ca. 1,4V beträgt.

5V AC nach DC:
5V x SQRT[2] - ca. 1,4V = ca. 5,67V.

Werden 5V DC angelegt, muss auch diese an den Dioden vorbei.
5V - ca. 1,4V = ca. 3,6V.

mfg Achim

[Achim H]

Nachtrag
Es gibt eine Unzahl Schaltwandler-ICs (Switches) von verschiedenen Herstellern, unter anderem von Power Integrations, On Semiconductor, usw. Viele von diesen Switches benötigen am BP-Pin (By Pass) eine Spannung von typ. 5,8V (5,55 - 6,1V). Eine Spannung von 3,6V (5V DC vor den Dioden) würde somit gar nicht ausreichen, damit der Switch kontinuierlich starten kann. Die Spannung muss höher sein. Die Spannung wird aber im Kondensator gespeichert.
Hat der Kondensator eine gewisse Kapazität erreicht, kann der Switch trotzdem starten, wobei die Spannung im Kondensator allerdings einbrechen wird und die Kapazität sehr schnell aufgebraucht ist, sodass der Switch wieder stoppt. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig. Dieses kurzzeitige Anlaufen erzeugt auch ein Aufblitzen der Leds.

[dieterr]

Beispiel: wenn ich das Netzgerät auf 5 Volt einstelle und ich die Lampe anschließe blitzt sie kurz auf. Woher soll nun der Schaltwandler die nötige Energie von 100% nehmen wenn ich nur 5 Volt vom Netzgerät zur Verfügung stelle?

Da ich gerade sehe, dass sich das mit meiner aktuellen Problemstellung teilweise überdeckt:
Du vermischt da zwei Dinge: Spannung ist nicht Energie (Leistung mal Zeit). Die Schaltwandler konvertieren Spannung und Strom relativ frei nach Bedarf. So können zB auch mehrere LEDs dann mit 1,5V betrieben werden. Die Leistung (Strom mal Spannung) bleibt natürlich gleich.
Wie ich gelesen haben, starten die Schaltregler so mit 5komma irgendwas Volt, sprich ab da leuchtet die LED dann, bzw. springt der Schaltwandler an. Bei einer Spannung am unteren Ende der zugelassenen Versorgungsspannung ist dieses Anlaufen ein komplexer Vorgang. Und ich vermute mal, dass dieses erste Einschwingen halt sichtbar wird weil es bei den Bedingungen einfach länger dauert, bzw. bei höherer Spannung der interne Regler nicht wieder runter gefahren werden muss.

Nachtrag
Die Spannung wird aber im Kondensator gespeichert.
Hat der Kondensator eine gewisse Kapazität erreicht, kann der Switch trotzdem starten, wobei die Spannung im Kondensator allerdings einbrechen wird und die Kapazität sehr schnell aufgebraucht ist, sodass der Switch wieder stoppt. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig. Dieses kurzzeitige Anlaufen erzeugt auch ein Aufblitzen der Leds.

Das mag für eine hochohmige Spannungsquelle so gelten, ist in dem Fall aber nach meiner Ansicht nicht relevant. Auch würde die LED dann ja nicht nur einmal sondern dauernd blinken.

Und wer sagt, dass als Gleichrichter Standarddioden verbaut sind? Mit 0,6V (2x Schottky) sieht die Rechnung schon ganz anders aus.

@Büchi
Aus Gründen der Effizienz sind elektronische Spannungswandler schon sinnvoll.