LED-Beleuchtungstechnik
Flackerfreier Betrieb von LEDs
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Herausforderung Flackern
Die größte Herausforderung bei einer Helligkeitsregelung ist das Flackern. Natürlich lässt sich ein Flackern auch auf viele andere Probleme zurückführen, wie eine falsch angepasste LED-Last und eine I/U-Treiber-Charakteristik, die bei einigen Lastkombinationen ein Flackern verursachen kann. In diesen Fällen ist die Spannung Udd entweder zu hoch oder zu niedrig und das IC geht in eine Abschaltung bei Unterspannung (UVLO) oder den Überspannungsschutz (OVP). Oft ist dies auf eine falsch ausgelegte Hilfswicklung im Transformator zurückzuführen. Hier hilft ein zusätzlicher Widerstand zwischen der Hilfswicklung und der Udd-Diode, der eine Anpassung der Hilfsspannung bei einem geringfügigen Leistungsverlust erlaubt.
Die verzwickteste Herausforderung sind Triac-basierte Dimmer. Das Problem hierbei ist, dass diese Thyristor-Dimmer, die im Jahr 1959 entwickelt wurden und in denen heute Triacs verwendet werden, einen minimalen Haltestrom oder eine Minimallast benötigen, um eingeschaltet zu bleiben. Bei Glühlampen ist dies kein Problem, da diese im Prinzip einen Widerstand darstellen und nur rund 10 Prozent der eingesetzten Energie in Licht umwandeln. Um die gleiche Lichtmenge zu produzieren, benötigt eine LED deutlich weniger Energie, so dass die Haltestromschwelle des Triac zum Problem wird. Für LED-Lampen mit niedriger Stromaufnahme ist daher eine zusätzliche Schaltung notwendig, die das Triac triggert und dafür sorgt, dass es eingeschaltet bleibt. Diese Schaltung verändert zudem das EMV-Verhalten (elektromagnetische Verträglichkeit) der Stromversorgung. In der Regel enthält diese Trigger-and Hold-Schaltung ein ohmsches Element, das sich negativ auf den Wirkungsgrad, aber meist positiv auf den Leistungsfaktor (PF) und die Verzerrungen (THD) auswirkt. Je höher die Leistungsaufnahme der Schaltung ist, desto einfacher kann sie ausgelegt werden, da die Last selbst im gedimmten Zustand ausreichend Strom zieht. Bei stromsparenden LED-Lampen aber kann diese Schaltung ziemlich kompliziert werden, besonders dann, wenn sie mit jedem auf dem Markt angebotenen Dimmer funktionieren soll, da jeder einen anderen minimalen Haltestrom und eine andere Impedanz aufweist. Hier ist eine gute Produktdefinition und eine aussagekräftige Dimmer-Liste eine große Hilfe bei der Entwicklung eines kostengünstigen LED-Produkts.
Vor dem Design
Die Bausteine FL7730 und der FL7732 eignen sich für den Aufbau von Sperrwandlern und Wechselrichtern. Der FL7730 lässt sich mit einem Triac- oder PWM-Dimmer einsetzen. Bei der Auswahl einer Lösung für eine LED-Beleuchtung mit nur einem String und einer Leistung von weniger als 35 W sollten vorab die folgenden Fragen geklärt werden:
- Ist eine Isolierung erforderlich? Welches Dimmer-Verfahren wird eingesetzt?
- Kann eine Dimmer-Liste erstellt werden?
- Wie hoch ist die angestrebte LED-Last?
- Wie hoch ist der minimale LED-Strom, um die minimale Helligkeit zu erzeugen?
- Wie hoch ist der LED-Laststrom?
- Wie sieht die Spannungscharakteristik aus?
- Flackerfreier Betrieb von LEDs
- Ein Rechenbeispiel
- Herausforderung Flackern
