230V LED-Leuchten: Flimmern, Flickern, Flackern und Lösungen

  • Für Querleser: flimmerfreie und hochwertige LED-Birnen sind hier gelistet (Biolicht PureZ, LEDON).


    Ich hab mir nun mal zu Testzwecken ein paar Filament-LEDs gegönnt, von dieser Sorte: http://www.ebay.de/itm/251707036463
    (Hersteller: V-Tac)


    Mein Fazit:
    Die Abstrahl-Charakteristik ist bei der 4W-Version schon recht gut, damit könnte ich leben.
    Die Lichtfarbe von (angeblich?) 2700K ist mir noch zu "künstlich".


    Am meisten stört mich aber das Flimmern (Frequenz: Größenordnung mindestens zig Hz), das man sieht, wenn man z.B. eine Hand zügig im Licht der LED bewegt, oder wenn man den Blick schnell hin und herwandern lässt und dabei die Birne im Augenwinkel sieht.


    Die Birne enthält laut Packungsaufdruck "hochwertigen LED-Treiber" ;-) Mir fällt auf, dass der Treiber sehr klein ist und nur die untere Hälfte des E27-Sockels ausfüllt. Kann es sein, dass das hautpsächlich ein Gleichrichter und DC-Wandler ist, der ohne große Glättung auskommt?


    Könnt ihr entsprechendes Flimmern auch bei anderen LED-Leichtmitteln beobachten, oder gibt es auch LED-Treiber, die wirklich "100% Gleichstrom" liefern und damit flimmerfreies Licht? Wahrscheinlich sparen alle Hersteller gern an den teuren Filtern und Glättungsgliedern...

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-

    3 Mal editiert, zuletzt von Weidemann () aus folgendem Grund: Thema geteilt

  • In LED-Lampen und -Bändern habe ich schon verschiedenes angetroffen:
    Von einem simplen Folienkondensator, welcher die LED nur in einer Richtung (also Halbwellen-schieflastig) speist, über Brückengleichrichter mit und ohne Hochvoltelko für etwa 100 LED in serie (Röhre), bis zu hochwertigen AC/DC-Netzteilen für 12 oder 24 Volt in Step-down, oder bewährter Trafotechnik.
    In einem 12 Volt-Band hatte ich mal berechnet, dass über die Hälfte der Leistung in Vorwiderständen verheizt wird.
    Offenbar scheint das Gelbe vom Ei noch nicht gefunden und ich betreibe meine 24 VDC LED-Lampen (7-Array)
    allesamt über Stromregler an 24 - 30 VDC ab konventionellen Kleintrafos.
    Wenn aber das "Flimmerlicht" dereinst Megawattweise verbaut wird, stellt sich schon die Frage, ob unsere Wechselrichter neben Blindleistung und der Phasen-Schieflast auch noch die ungenutzten Halbwellen ausgleichen müssen :idea:
    einstein0

    33 J Erfahrung mit PV im Netzverbund. Erster zweiachsiger Tracker in Australien.
    2 kW- Hybrid-Insel im Camper, BEV: Hyundai Kona. 30kW-PV-Anlage Ost/West.
    PV-Notstromversorgung 10 kWh im MFH mit Infini 3 kW Hybrid-WR und 10 kWh Li-Testspeicher.

  • Einstein: interessante Infos, mir war nicht bewusst dass da soviel im Argen liegt :shock:


    Hier die Ergebnisse einer kurzen Recherche:
    http://www.prad.de/new/monitore/specials/backlight.html
    http://led-flimmern.blog.de/
    Die Flimmerverschmelzungsfrequenz, ab der Flimmern in einen konstanten Lichteindruck übergeht, liegt im Zentrum der Netzhaut bei ca. 50 Hz, aber im peripheren Sehfeld erst irgendwo oberhalb von 70 Hz.
    Manche Menschen sind besonders empfindlich gegen Flimmern, und werden selbst von 400Hz noch gestört.


    Das LED-Backlight in PC-Displays ist teils PWM-getaktet (zumindest im gedimmten Betrieb), wobei Frequenzen bis hinunter zu 60Hz gemessen wurden, meist liegen die Frequenzen aber bei 500-1000Hz oder höher.
    Bei anderen LED-Displays ist dagegen keine Frequenz messbar, weil andere Verfahren zum Einsatz kommen (Glättung?).


    Ob das eigene Auge ein Flimmern wahrnimmt, kann man feststellen, wenn man (bei niedriger Umgebungshelligkeit) die Hand mit gespreizten Fingern schnell vor dem gedimmten Bildschirm hin und herbewegt. Wenn die Konturen dabei genauso weich erscheinen wie vor einner hellen Wand, kann das Auge kein Flimmern wahrnehmen. Wenn man dagegen harte Kanten sieht, nimmt das Auge ein Flimmern wahr. (Das entspricht der schnell bewegten Hand vor der LED-Lampe.)


    LEDs in der Auto-Beleuchtung (Rücklicht, Tagfahrlicht) sind mit 100-200 Hz getaktet, und fallen vielen Menschen unangenehm auf (bei mir persönlich nur starkes Flimmern bei Bewegung der Augen). 4% der Bevölkerung sind stärker betroffen. Die Autohersteller wollen aber wegen EMV-Bedenken die Frequenz nicht über 200Hz hinaus erhöhen.


    Wozu ich leider keine Informationen gefunden habe: Ab welcher Glättung bzw. Restwellligkeit nimmt man auch bei tieferen Frequenzen kein Flimmern mehr wahr?
    Oder anders gefragt: Genügt für flimmerfreies LED-Licht ein Gleichrichter (100Hz) mit passend dimensioniertem Filter/Glättungsglied, oder muss man zwingend ein elektronisches Schaltnetzteil (mit höheren Schaltfrequenzen) einsetzen?

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-

  • einfache Kondensatornetzteile erzeugen einen hohen Einschaltstromstoß welcher die Lebensdauer der Lampen verkürzt.
    Ideal wäre deshalb eine einfache Konstantstromquelle als Stromversorgung. Diese schützt sowohl bei EInschaltströmen sowie bei hohen Netzspannungen.

    Komplizierte Vorgänge immer dem faulsten Mitarbeiter geben. Er wird die einfachste Lösung finden!

  • Und hier noch die schön einfache Methode, um die Frequenz zu messen:


    Ein Foto mit Digitalkamera oder Smartphone aufnehmen und dabei die Kamera seitlich bewegen, dann sieht man im Foto bei niederfrequent gepulsten Lichtquellen mehrfach erscheinende Linien, und anhand der Belichtungszeit kann man auf eine volle Sekunde hochrechnen.


    Beim Bildschirm fotografiert man am besten eine dünne weiße Linie/Punkt auf schwarzem Hintergrund (natürich bei halb gedimmtem Display), und für LED-Leuchten irgendein kleines, helles Element, das von der Leuchte beleuchtet wird (weißer Papierrand, der nur sehr schmal unter dunklerem Papier hervorschaut...).


    Meine Ergebnisse:
    -V-Tac Filament LED-Leuchte: 100 Hz, starker Stroboskop-Effekt beim Vorbeiwischen mit der Hand (so stark wie das flimmert, bezweifle ich ob dort überhaupt Kondensatoren verbaut sind :evil: )


    -LG LED Monitor: 240 Hz; noch deutlich wahrnehmbarer Stroboskop-Effekt


    -Acer Display (wohl noch kein LED-Backlight): nicht messbar = mindestens 1000 Hz, falls überhaupt getaktet.



    Zitat von machtnix

    einfache Kondensatornetzteile erzeugen einen hohen Einschaltstromstoß welcher die Lebensdauer der Lampen verkürzt.
    Ideal wäre deshalb eine einfache Konstantstromquelle als Stromversorgung. Diese schützt sowohl bei EInschaltströmen sowie bei hohen Netzspannungen.


    Fragt sich nur: Was kostet das, und hat es in einer Leucht Platz? ;-)

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-

  • Zitat von Weidemann

    Fragt sich nur: Was kostet das, und hat es in einer Leucht Platz? ;-)


    ein einfacher Transistor oder FET als Konstantstromquelle würde da schon genügen. Damit lässt sich auch das Flimmern der Lampe in einem weitem Bereich ausregeln.

    Komplizierte Vorgänge immer dem faulsten Mitarbeiter geben. Er wird die einfachste Lösung finden!

  • Zitat von machtnix


    ein einfacher Transistor oder FET als Konstantstromquelle würde da schon genügen. Damit lässt sich auch das Flimmern der Lampe in einem weitem Bereich ausregeln.


    Geht allerdings nur auf Kosten der Effizenz.
    Heißt Wärmeentwicklung und größer.
    Da kann man gleich bei der Glühlampe bleiben :roll:

  • Da im September 2016 auch die E27-Halogen-Birnen ("Osram Eco Classic") verboten werden sollen, wäre es gut vorher zu wissen, ob es wirklich genug flimmerfreie LED-Lampen gibt... aus jetziger Sicht werde ich nicht umhinkommen, mir nochmal einen großen Halogen-Vorrat anzulegen ;-)


    Das Dilemma scheint also zu sein:
    Perfekte Flimmerfreiheit kostet entweder hohen Bauteilaufwand mit PWM und Glättungskondensatoren, oder hohe Verlustleistung.
    Effizienter Betrieb ist mit einem einfachen Brücken-Gleichrichter möglich, aber der führt zu starkem 100Hz-Flimmern. (Das hab ich inzwischen z.B. auch bei LED-Lichterketten festgestellt).



    http://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?p=167590#p167590

    Zitat

    Alle mir bekannten LED lampen arbeiten mit bestimmten Schaltfrequenzen, dabei sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Ansätze gängig:


    LED Lampen mit Hochvolt LEDs:
    Hier werden LEDs verwendet, welche durch Ihre interne Schaltung und Struktur des Halbleiters bereits für sehr hohe Spannungen ausgelegt sind. Dann werden mindestens zwei solcher Halbleiter(Reihenschaltungen) antiparallel zueinander geschaltet und mit mehr oder weniger komplexen Zusatzschaltungen ergänzt. Es gibt heute auch schon einige deutlich komplexere LEDs, welche über Halbleiterstrukturen verfügen, die sich bei unterschiedlichen Spannungen nach und nach einschalten um so die Einschaltflanken weniger steil zu gestalten oder die Schaltzyklen überlappen zu lassen. Die zusätzlichen Schaltungen können zum Beispiel die Schaltfrequenz noch mal anheben oder die Lampe vor Spannungsspitzen schützen. In jedem Fall gilt bei diesen Lampen eigentlich immer: Die Schaltfrequnzen sind relativ niedrig. Üblicherweise zwischen 100 und 200Hz.


    Diese Lampen sehe ich kritisch, denn egal ob man das Flimmern bewusst wahrnehmen kann, kommen die Frequenzen im Gehirn an und machen Stress.
    Sind eigentlich alle Filament-LEDs automatisch Hochvolt-LEDs?


    Zitat

    LED Lampen mit Schaltregler:
    In solchen Lampen werden ganz normale LEDs verwendet und die Netzspannung mit Hilfe eines Schaltnetzgerätes auf das gewünschte Level gebracht. Diese Technik ist erheblich aufwendiger, als mit Hochvolt LEDs zu arbeiten, hat aber auch einige Vorteile: In der Regel sind solche Lampen deutlich effizienter und die Schaltfrequnzen solcher Lampen liegen fast immer sehr hoch. Die Schaltfrequenzen können je nach Typ des Schaltreglers üblicherweise im Bereich von einigen hundert KHz liegen!


    Bei einer Schaltfrequenz von einigen hundert kHz sollte die LED ja fast schon durch ihre "Trägheit" annähernd konstant leuchten? Was mir daran jedoch nicht gefällt, ist ein Schaltnetzteil "direkt über dem Kopf" zu haben.
    Am ehesten könnte ich mir noch vorstellen, ähnlich einer Halogen-12V-Installation das Netzteil von der Leuchte räumlich zu trennen.



    Hier eine interessante Messung der Licht-Restwelligkeit verschiedener Leuchten, also dem Unterschied zwischen Wellenberg und Wellental des Lichts, wobei ein spektraler Bewertungsfilter eingesetzt wurde der dem menschlichen Auge entspricht:


    Halogen-Metalldampflampe: konventionelles Vorschaltgerät 42%, elektronisches Vorschaltgerät 5%
    Leuchtstofflampe: konventionelles Vorschaltgerät 40%, elektronisches Vorschaltgerät 3%
    konventionelle Glühbirne direkt am Netz: 10%


    Erstaunlich, dass eine Glühbirne angeblich eine Restwelligkeit von 10%@100Hz besitzt, aber man das nicht wahrnehmen kann! Das müsste man doch deutlich auf Filmaufnahmen bei Kameraschwenks etc. sehen (genau wie Filmaufnahmen eines Bildschirms/Fernsehers), denn dort kann 10% Lichtunterschied doch aufgelöst werden?
    Zur Verifikation dieser Aussage wäre es interessant, mal eine LED mit 10% Restwelligkeit zu betreiben, ob man dort ebenfalls kein Flimmern mitkriegt (weder mit dem Auge, noch bei Aufnahmen).


    Aber vielleicht spielt hier das Spektrum mit herein, was bei der Glühbirne die Helligkeitsschwankungen "überdeckt"?

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-

  • Ja, für mich sind Glühbirnen und Halogenlampen im Wohnbereich immer noch sehr aktuell -und beliebt. Sie erzeugen ein flimmerfreies Licht und lassen sich romantisch dimmen. Im Arbeitsbereich tuts eine Leuchtstofflampe mit EVG.
    LED-Bänder stromgeregelt hinterleuchten unsere Glastreppe, sitzen auf der First und in 2 m langen Plexiglasrohren
    im Carport -nicht über-, wie die ursprünglichen Sondermüllampen, sondern zwischen den Fahrzeugen :idea:
    Weiteres LED-Licht wird per PWM gesteuert und die Speisegeräte mit gesiebtem DC-Ausgang zentral über Dämmerungsschalter und Bewegungsmelder geschaltet.
    einstein0

    33 J Erfahrung mit PV im Netzverbund. Erster zweiachsiger Tracker in Australien.
    2 kW- Hybrid-Insel im Camper, BEV: Hyundai Kona. 30kW-PV-Anlage Ost/West.
    PV-Notstromversorgung 10 kWh im MFH mit Infini 3 kW Hybrid-WR und 10 kWh Li-Testspeicher.

  • Zitat von einstein0

    Weiteres LED-Licht wird per PWM gesteuert und die Speisegeräte mit gesiebtem DC-Ausgang zentral über Dämmerungsschalter und Bewegungsmelder geschaltet.


    Was kommt denn bei "gesiebtem PWM" ungefähr für eine Restwelligkeit heraus?


    Ich habs bis jetzt so verstanden, dass die Hersteller eher sehr hochfrequente PWM machen und dabei auf Glättung verzichten ("weils sowieso niemand sieht")?

    sonnige Grüße,
    -Weidemann-