LED-Dimmen Licht stets in der richtigen Dosis

Kompatibilität zwischen Dimmer und LED-Treiber

Eine Schwierigkeit beim Dimmen von LEDs mit herkömmlichen Dimmern besteht darin, dass die interne Elektronik des LED-Treibers auch dann eine Versorgung benötigt, wenn der Dimmer auf Null steht. Eine externe Spannungsversorgung kommt hierfür nicht in Frage, also muss mit einem Trick gearbeitet werden. Man begrenzt den Phasenwinkel auf einen Bereich von ca. 60 Grad bis 150 Grad, anstatt die volle 180-Grad-Halbwelle zu verwenden (Bild 8). Dabei muss der LED-Treiber vom Nulldurchgang bis zu einem Phasenwinkel von 60 Grad warten, um Trigger-Fehler zu vermeiden bzw. eine stabile Synchronisation zu gewährleisten. Dieser Phasenwinkel entspricht einem Leistungsrückgang auf 85 %. Im weiteren Bereich bis 150 Grad dimmt der LED-Treiber analog zur Erhöhung des Phasenwinkels. Hier liegt dann die natürliche Grenze, da bei 150 Grad nur noch rund 2 % der Leistung zur Verfügung stehen. Dies reicht gerade noch aus, um den LED-Treiber zu versorgen. Danach geht der LED-Treiber bis zum nächsten Nulldurchgang auf Stand-by.
Diese Lösung würde tadellos funktionieren, wäre da nicht noch ein Relikt aus den Anfängen der Elektrifizierung. Viele Dimmer beschränken den Dimmbereich auf max. 130 Grad. Das rührt daher, dass früher aus Sicherheitsgründen die Glühlampe auch bei heruntergedrehtem Dimmer noch leicht glimmen musste. So wusste der Elektriker sofort, dass der Strom noch an war. Dadurch lassen sich aber viele Dimmer-LED-Treiber-Kombinationen nicht bis auf Null dimmen, obwohl der LED-Treiber eigentlich dazu in der Lage wäre.
Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass Dimmer für das Leistungsspektrum von Glühlampen (≥60 W) ausgelegt sind. Sobald der Triac zündet, wird der Stromkreis über die Glühlampe zum Neutralleiter geschlossen (siehe Bild 6). Da LEDs aber viel effizienter sind, benötigen sie lediglich einen Bruchteil dieser Leistung, um dieselbe Helligkeit abzustrahlen. Das bedeutet aber auch, dass weniger Strom fließt. Speziell im niedrigen Dimmbereich kann dann der Haltestrom nach dem Zünden zu gering sein, damit der Triac leitend bleibt. 

Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass Dimmer für das Leistungsspektrum von Glühlampen (≥60 W) ausgelegt sind. Sobald der Triac zündet, wird der Stromkreis über die Glühlampe zum Neutralleiter geschlossen (siehe Bild 6). Da LEDs aber viel effizienter sind, benötigen sie lediglich einen Bruchteil dieser Leistung, um dieselbe Helligkeit abzustrahlen. Das bedeutet aber auch, dass weniger Strom fließt. Speziell im niedrigen Dimmbereich kann dann der Haltestrom nach dem Zünden zu gering sein, damit der Triac leitend bleibt.
Eine einfache Lösung besteht darin, beim LED-Treiber eine künstliche Last einzubauen, um den Haltestrom hoch genug zu halten. Doch dies widerspricht natürlich der Stromspar-Idee der LED. 
Last but not least kann es im mittleren Dimmbereich zu Trigger-Problemen kommen. Das Einschalten eines LED-Treibers bei einem Phasenwinkel von 90 Grad ist der kritischste Moment. An diesem Punkt springt die Spannung von null auf das Maximum und das bei jeder Halbwelle. Dabei entstehen sehr hohe Stromspitzen. Diese können dann im Eingangs-EMV-Filter zu Rückkopplungen (reflected current) führen, die das richtige Zünden des Triacs verhindern. Die Oszillogramme (Bild 9) zeigen, wie so aus einem präzise angeschnittenen Sinus ein völlig verzerrtes Signal wird. Bei der LED äußert sich dieses Phänomen durch unkontrolliertes Flackern oder Flimmern.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass nicht zusammenkommen sollte, was nicht zusammengehört. Denn grundsätzlich ist der klassische Dimmer der Glühbirne vorbehalten. Ist trotzdem ein Dimmer in Kombination mit einer LED-Leuchte notwendig, gibt es zwei Regeln für eine erfolgreiche Installation:

  • Wähle einen LED-Treiber von einem renommierten Hersteller, der entsprechende Unterlagen über den Betrieb mit Dimmern vorlegen kann. 
  • Überprüfe anhand eines Testaufbaus die Dimmer-LED-Treiber-Kombination. Ansonsten kann es zu bösen Überraschungen kommen.