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LED-Beleuchtungstechnik

Flackerfreier Betrieb von LEDs

29. November 2013, 15:00 Uhr | Alexander Craig

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ein Rechenbeispiel

Angenommen, der mittlere LED-Strom liegt bei 0,7 A und es wird eine Restwelligkeit von 20 % zugelassen, dann ergibt sich für I_ausg(max) = 0,84 A und I_ausg(min) = 0,56. Aus Bild 1 lässt sich ∆U_ausg = 14,6 V – 13,2 V = 1,4 V ermitteln, so dass laut Formel 1 die Kapazität von Co(min) größer als 954 µF sein sollte. Eine Restwelligkeit von 10 % würde eine Kapazität Co(min) > 2.451 µF erforderlich machen.

Für eine Anwendung ohne Dimming kann eine Restwelligkeit des Ausgangsstrom I_ausg von 20 % akzeptabel sein. Allerdings stellt sich die Frage: Gilt dies auch für eine Anwendung mit Dimmen?

Bei einem dimmbaren Design darf die Restwelligkeit nicht so groß sein, dass die LED mit der doppelten Netzfrequenz blinkt. Daher muss die LED-Lastcharakteristik genau berücksichtigt werden, so dass sich beim minimalen LED-Strom auch die minimale Helligkeit ergibt. Das Datenblatt der LED enthält hierzu entsprechende Angaben zur abgegebenen Helligkeit und dem dabei durch die LED fließenden Strom.

Im Beispiel der LED-Last sind zwei Kenndaten von Interesse: der minimale Vorwärtsstrom I_F(min) und der relative Lichtstrom für ein Helligkeitsverhältnis von 10:1. Ist I_F(min) im Datenblatt z.B. mit 100 mA angegeben, so ergibt sich mit einer Restwelligkeit von 20 % ein I_ausg zwischen 100 mA und 140 mA. Aus Bild 1 lässt sich dafür ∆U_ausg = 11 V – 11,5 V = 0,5 V ermitteln, so dass nach Formel 1 die Kapazität C_o(min) > 446 µF sein sollte.

Aus Bild 2 lässt sich für relativen Lichtstrom für ein Helligkeitsverhältnis von 10:1 ein Strom I_F von 700 mA ermitteln. Aus der Kennlinie entnimmt man für den niedrigen Strom für I_ausg einen Wert von 60 mA. Aus Bild 1 ergibt sich für ∆U_ausg = 10,5 V – 10,75 V = –0,25 V, so dass laut der Formel die Kapazität C_o(min) größer sein sollte als 458 µF. Da jedoch der Wert von 60 mA niedriger ist als der im Datenblatt mit 100 mA angegebene Minimalstrom I_F(min), kann die LED flackern, obwohl der LED-Treiber den korrekten Iausg-Wert bei 20 % Restwelligkeit liefert. Dies ist kein Fehler des LED-Treibers, sondern eine Fehlanpassung der LED-Last.

Die Steuerfunktion der Helligkeitsregelung für den FL7730 ist in Bild 3 dargestellt. Ein einfacher Spannungsteiler und ein RC-Filter wandeln das Tastverhältnis der Wechselspannung des Stromnetzes in eine Gleichspannung um, die dann an den „DIM“-Pin des FL7730 gelegt wird (Bild 4). Eine spezielle Schaltung bereitet den gemessenen Strom für die Berechnung mit dem Truecurrent-Verfahren auf. Dabei wird die jeweilige Dimmer-Einstellung mit einem übergeordneten Wert für die Helligkeitssteuerung verglichen. Dies ist eine einfache, aber wirkungsvolle Methode zur Steuerung der Helligkeit von LEDs, die sich mit praktisch allen Dimmern verwenden lässt, selbst bei den schwierigsten. Hierzu gehören Triac-Dimmer oder einfachere Lösungen mit Gleichstromeingang oder eine PWM-Schaltung, die mittels Filter eine Gleichspannung erzeugt. Bild 5 zeigt die Abhängigkeit zwischen den elektrischen Spannungen an Pin 5 und dem DIM-Pin.