Warum nicht den Strom der LEDs runter regeln, statt per PWM zu dimmen?

  • Wie beeinflusst dich etwas, das du nicht warhnehmen kannst? Einbildung ist auch 'ne Bildung...


    Nein, das bitte nicht böse verstehen, wenn du selber meinst dass dich das beeinflusst, dann sag das doch bitte gleich...


    Ich dachte es geht hier um irgendeinen rationalen Ansatz...


    Esoterik und physikalisch nicht erklärbares lehne ich halt grundlegend ab...

  • Du weisst aber schon, dass jede normale Glüchbirne auch quasi bei 50Hz "flimmert"?

    Es ist richtig, dass eine Glühbirne in der Regel mit 50 Hz AC quasi 100-mal pro Sekunde eine und ausgeschalte wird (bei jeder Halbwelle).
    Allerdings ist der Glühfaden so träge, dass man sogar nach dem Ausschalten das Nachglühen sehen kann.
    Wegen dieser Trägheit ist nur ein geringer Restrippel im Licht einer Glühlampe zu messen.
    Eine LED ist da wesentlich flinker.

  • Ich weiß jetzt nicht in wie weit sich die Frequenzen von den ESL und Led´s unterscheiden hab mich nicht damit beschäftigt aber oft wird bei den vielen Nachteilen von den ESL(Kompaktleuchtstofflampe) auch über die hohe Frequenz mit der sie Flackert gejammert und dass das auch negative Einflüsse(gesundheitlich u. Psychisch) auf den Menschen obwohl man es garnicht wahrnimmt.
    und genau hier bei den Led´s wird es wieder gewollt so gemacht ?(


    Meine Lösung vom Umbau der 5-8x 3W KSQ mittels poti gefällt mir aber bereits sehr gut

  • Ich weiß jetzt nicht in wie weit sich die Frequenzen von den ESL und Led´s unterscheiden hab mich nicht damit beschäftigt aber oft wird bei den vielen Nachteilen von den ESL(Kompaktleuchtstofflampe) auch über die hohe Frequenz mit der sie Flackert gejammert und dass das auch negative Einflüsse(gesundheitlich u. Psychisch) auf den Menschen obwohl man es garnicht wahrnimmt.
    und genau hier bei den Led´s wird es wieder gewollt so gemacht ?(


    Meine Lösung vom Umbau der 5-8x 3W KSQ mittels poti gefällt mir aber bereits sehr gut

    Und was denkst du wie die KSQ dimmt? Auch mit PWM ;) Außer du verheizt den Rest im Poti...


    Nein, es geht darum, dass das Auge gar nicht in der Lage ist das wahrzunehmen. Wenn man mit einer Kamera etwas nicht aufnehmen kann, dann ist es nicht da, gleiches gilt beim Menschen, der Rest ist schlichtweg dummquatscherei und nicht nachweisbar und auch nicht physikalisch erklärbar.


    Die Rezeptoren im Auge haben ein Potenzial, das muss erst wieder aufgebaut werden bevor dern ächste Impuls gesendet werden kann. Um's elektrotechnisch auszudrücken: Der Kondensator muss erst geladen werden, ist er nicht voll bemerkt das Auge nicht was in der Zeit passiert!

  • Und was denkst du wie die KSQ dimmt? Auch mit PWM ;) Außer du verheizt den Rest im Poti...


    ohne PWM
    so ähnlich wie hier nur dass ich die Wiederstände ändere und einen nach außen führe wo zusätzlich noch ein poti sitzt.
    Rechnerisch komm ich bei mir auf exakt 350-750ma (gemessen sind es weniger da mein poti die 10% Toleranz ausnützt)
    da kommen normal keine höheren verluste als sie sowiso hat

  • Ich schaffe im Regelfall 450 Anschläge (groß/Klein, also 450 echte Buchstaben) pro Minute...

    OT:
    Meinst du das jetzt ernst? Ich schreibe kreuz und quer (mehr als 2 Finger, fast blind, aber auch nicht 10 Finger) (aber versuche zur Zeit, mir 10 Finger beizubringen, dauert aber etwas, ich mache damit alle 1 - 2 Monate weiter ;) ) und bin relativ schnell (dachte ich) - aber du schlägst ja alle Rekorde!
    (teste gerade die Anzahl der Anschläge pro Minute bei mir :D )... Womit ich mehr Probleme habe, ist wenn man an englischen Tastaturen schreiben muss - dann ist man wegen yz und der Umlaute usw. (Sonderzeichen /()=?" usw.) auch ganz schnell wieder zurück bei 2 Finger Adler Suchsystem... :D
    EDIT: Habe gerade mal diesen Test hier gemacht: http://schnell-schreiben.de/stv2/ (kannst du den bitte auch mal machen? :D )
    Dabei komme ich auf:

    Zitat

    Du schreibst 254 Zeichen pro Minute
    Du hast
    45 korrekt geschriebene Wörter und
    Du hast
    0 falsch geschriebene Wörter

    Ich denke mal ohne zehn Finger System ist das ganz gut, oder?


    Du weisst aber schon, dass jede normale Glüchbirne auch quasi bei 50Hz "flimmert"?

    Ja, aber da ist ja noch dieses Argument:

    Allerdings ist der Glühfaden so träge, dass man sogar nach dem Ausschalten das Nachglühen sehen kann.

    Was am Ende bedeutet: Die Glühbirnen Helligkeit wird zwischendrin sicherlich auch nicht unter 70 % der Gesamthelligkeit runtergehen - aber ne LED schaltet in dieser Zeit ganz ab... Kein Nachglühen...



    Aber zu der Threadfrage:
    Ersten (wie schon erwähnt: Stromstärke verändert die Lichtfarbe). Außerdem ist PWM soweit ich weiß Effizienter (weil die LED ganz aus ist zwischendrin und wieder abkühlt - aber auf keinen Fall ineffizienter als Stromregelung). Auch ist PWM linear / kann man PWM linear machen... Und zu guter letzt zum Flackern: Es kommt glaub ich wirklich auf die Frequenz an - normalerweise kann man bei gutem PWM kein flackern erkennen - auch nicht mit einer normalen Kamera (wie es mit diesen Hochgeschwindigkeitskameras aussieht weiß ich nicht)...


    Gruß,
    k_s

  • Na, das ist doch mal ein spannendes Thema! Interessiert mich auch, da ein effektiver Schaltregler wesentlich leichter linear gedimmt als gepulst aufgebaut werden kann. Bis jetzt gab es *für mich* eigentlich nur ein überzeugendes Argument für die PWM-Dimmung, nämlich die Farbechtheit:

    dass bei mehr Strom auch die Farbtemperatur leicht ansteigt

    Die anderen Argumente kann ich noch nicht so nachvollziehen:

    PWM ist billiger und einfacher zu schalten als Konstantstromregler,

    Per Poti kann man eine lineare Steuerspannung doch leichter auf direkt auf eine KSQ geben, als wenn sie erst in eine PWM umgesetzt werden muss. Und am µC sind PWM-Ausgänge doch genauso teuer wie Analogausgänge, oder?

    Das Problem für die LEDs sind die Spitzenströme, damit sinkt die Effizienz

    Ich würde jetzt mal vermuten, dass die Effizienz vor allem von der Temperatur und damit von der mittleren Leistung abhängt? Dann wäre sie aber für PWM und lineare Regelung praktisch gleich.

    getaktete Wandler mit einstellbarem Strom über ein einziges Bauteil hab ich auch noch nicht gesehen.

    Sollte aber kein Problem sein, wenn man auf die "Sense"-Spannung einfach eine Steuerspannung aufaddiert, sollte man damit den Strom definiert abregeln können.

    Müsste es nur noch eine KSQ mit regelbarem Strom und 95% Wirkungsgrad geben...

    Die 95% sind generell fast unmöglich zu erreichen, jedenfalls in diesem Leistungsbereich, aber wenn würde ich dieses Ziel eher mit regelbarem Strom als mit Pulsen angehen.


    Die Argumente *gegen* PWM haben mich aber auch nicht überzeugt:

    weil Leds bei niedrigrem Strom effizienter sind


    Der Wirkungsgrad (lm/W) der LEDs ist bei geringeren Strömen außerdem noch höher

    Wie gesagt, ich würde vermuten, dass der Wirkungsgrad von der mittleren Leistung abhängt und damit für PWM- und lineare Dimmung praktisch gleich sein sollte. Korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege.

    Auch wenn man das flimmern der LED nicht bewusst wahrnimmt, so kenn ich nicht den Einfluss auf mich und meine Umwelt.


    aber oft wird bei den vielen Nachteilen von den ESL(Kompaktleuchtstofflampe) auch über die hohe Frequenz mit der sie Flackert gejammert und dass das auch negative Einflüsse(gesundheitlich u. Psychisch) auf den Menschen obwohl man es garnicht wahrnimmt.

    Ich denke mal, dass wir alle einen nennenswerten Teil unseren Lebens vor Fernsehern und Röhrenmonitoren verbracht haben und gemerkt haben müssten, wenn das Flimmern extrem schädlich wäre? Ist jetzt nicht sarkastisch gemeint :D
    Das Fazit für mich ist jetzt erstmal: Wenn es nicht auf Farbechtheit ankommt, ist es erstmal egal, ob linear oder durch Pulsen gedimmt wird. Folglich setze ich die Methode ein, die für mich gerade einfacher ist. Oder habe ich da noch irgendwas übersehen?

  • Bei einem µC (und generell bei allen Digitalbausteinen) sind Analogausgänge prinzipbedingt teurer bzw. mit mehr Aufwand verbunden als PWM-Ausgänge (welche ja eigentlich 'normale' Digitalausgänge sind). Es gibt nur sehr wenige µCs mit integrierten DAC-Ausgängen (im Gegensatz zu ADC-Eingängen), weil DACs mit entsprechend hoher Auflösung, guter Linearität etc. relativ teuer sind und weil man davon ausgeht, dass man externe DAC-Bausteine (teuer) verwendet, wenn man diese unbedingt braucht, oder aber tiefpass-gefilterte PWM als 'Analog-Steuerausgang' in den meisten Fällen ausreicht.
    Da nun aber bei der LED-Steuerung die menschliche Wahrnehmung die Tiefpass-Funktion praktisch übernimmt ;) , ist eine entsprechende externe Beschaltung mit Tiefpassfilter, ev. Impedanzwandler und Spannung-nach-Strom-Umsetzer für die meisten Digital-Steuerungen (inkl µC-Steuerungen) einfach unnötiger Zusatzaufwand und damit eine unnötige Systemverteuerung.


    Bereits erwähnt wurde ja die Stromabhängigkeit der Farbtemperatur bei LEDs. Dies gilt übrigens nicht nur für weisse, sondern auch für rote, grüne, blaue und auch sonst einfarbige LEDs. Auch da verschieben sich die Wellenlängenpeaks in Abhängigkeit der Bestromung etwas, allerdings bei den einfarbigen LEDs wirklich nur ganz leicht.


    Ferner wurde auch schon erwähnt, dass es bei LEDs eine nichtlineare Kennlinie zwischen Strom und Lichtemissionsleistung (und da meine ich nicht die Nichtlinearität der Helligkeitswahrnehmung) gibt. Mittels PWM wird hingegen bezogen auf die Lichtemissionsleistung (in Watt, nicht Lumen) absolut linear gedimmt. Und auch dies hat wiederum grosse Vorteile bei der RGB-Farbmischung, weil die menschliche Farbwahrnehmung rein auf Verhältnis-Unterschieden der Helligkeiten der versch. wahrgenommenen Wellenlängen unabhängig von der nichtlinearen Gesamthelligkeitswahrnemung beruht. Es ist also auf jeden Fall ein Vortei, dabei nicht noch eine zusätzliche Nichtlinearität durch die LED-Kennlinie einzubringen.


    Für genaue Farbsteuerungen, LED-Screens, -Walls, -Cubes und ähnliche Installationen, wo es auf eine möglichst genaue, gleichmässige und schnelle Steuerung einer Vielzahl von LEDs ankommt, und wo man sowieso ohne digitale Steuereinheiten nicht auskommt, eignet sich PWM also deutlich besser als lineare Stromsteuerungen (und das hier auch nicht zuletzt dank des sehr viel geringeren Aufwandes bei Multikanal-Steuerungen). Das heisst aber nicht, dass eine direkte, lineare Stromsteuerung bei analogen Dimmern etc. (ohne die Notwendigkeit von digitalen Steuerungseinheiten) nicht auch ihre Daseinsberechtigung hat. Wenn man mit den oben beschriebenen Effekten leben kann, und das kann man wohl bei Raumbeleuchtungen etc. ganz sicher, dann ist eine lineare Stromsteuerung durchaus legitim (da ja auch im Fall von Poti-Dimmer etc. sehr einfach umsetzbar).


    Gruss
    Neni

  • Im Mittel mag der gleiche Strom fließen, die Belastung der LED ist aber eine andere.
    Stell Dir vor, Du machst dass mit Deinem Auto, Vollgas, bremsen, Vollgas bremsen usw.
    Das Problem für die LEDs sind die Spitzenströme, damit sinkt die Effizienz, die Wärmeentwicklung steigt und somit verkürzt sich die Lebensdauer der LED. (+ 10°C = doppelt so schnelle Alterung)

    Der Vergleich mit dem Auto ist so aber nicht richtig! Wenn dann muss es heißen: Vollgas, Leerlauf, Vollgas, Leerlauf... Und dann ist der Wirkungsgrad wieder so gut wie gleich! Optimal ist ja Wunschgeschwindigkeit schnellstmöglichst erreiche und dann halten.


    Das stimmt aber auch nur solange man die Erwärmung vernachlässigt und damit die dazugehörige Veränderung der Spannung! Deine so Errechneten 37 cent sind damit hinfällig!

  • Ein weiterer Grund für PWM ist die Flexibilität.
    Wenn ich einen RGB Controller habe,der 3*500mA am Ausgang schafft, ich will aber eine ganze Disco oder Bar beleuchten,dann nehme ich ein paar fette Mosfets, und knall' da dann von mir aus tausende Cree's ran. Da die Mosfets dank PWM immer voll durchgeschalten werden,fällt dort kaum wärme ab,kleine Mosfets schalten dann große Ströme.


    Dimmt man nun über den Stromwirds schwieriger,so einen Ausgang zu "Verstärken"
    Man braucht dann einen Verstärker, ähnlich einem Audio-Verstärker, richtig fette Kiste, mit fetten Kühlkörpern und 'nem ordentlich starken Stromanschluß,weil da dann die Transistoren nicht voll durchgeschaltet werden, sondern man im Kleinsignalbereich arbeiten muß. Da fallen dank ohmschen Gesetzen hohe Verluste ab. Neben Platz- und Kühlaufwand und hohen Verstärkerkosten steigt dann auch die Stromrechnugn immens...


    Mag bei 10*5mm leds egal sein,sobalds aber um große Räume und etliche Powerleds gehts,wirds ohne PWM teuer..

    LED the Sun shine. Nur, wer reparieren kann, lebt nachhaltig!
    Selbstgebaut hält Länger. Kampf der geplanten Obsoleszenz!
    Wir sind das Pro-LED-Tariat ;)

  • Tut es nicht. Die Leistung bezieht sich normalerweise auf die zugeführte Energie pro Sekunde. Eine Led kann aber in einer Sekunde mehrere tausend, ja sogar millionen mal aufblinken weil sie so schnell reagiert. In dieser Zeit wo sie an ist, fliesst dann der Maximalstrom ( Oder eben der, den man auswählt) und bei dem ist der Wirkungsgrad geringer als bei einem niedrigerem, weil die Helligkeit der Led nicht linear mit dem Strom zunimmt. Unser Auge integriert dann das schnelle Blinken als durchgendes Leuchten, aber mit geringer Helligkeit. Das liegt wiederrum daran, dass sie Lichtsinneszellen unseres Auges im vergleich zur Led bzw. der PWM-Frequenz sehr langsam sind.


    Von daher hat er schon recht, jedoch ist eine normale Stromregelung mit einem Spannungs und damit auch Leistungsverlust im regelbaren Vorwiderstand verbunden, was den höheren Wirkungsgrad der Led mehr als ausgleicht. Dazu kommen auch noch die Effekte die Synvox aufzählt.

  • Der Punkt ist,wie schon gesagt,daß eine Stromregelung am Regler hohe Verluste erzeugt,eben höhere als daß bisßchen mehr Verlust,was die LED an PWM hat.
    Wenn die led 3% mehr bringt,der Regler aber dafür 30% weniger, hat man einen schlechten Deal gemacht.


    Die Gesammteffizienz eines Leuchtmittels ist immer Leuchteinheit + Vorschaltgerät,da kann die LED noch so effizient sein,wenn das "vorschaltgerät" (Stromregler),das zwischen LED und Netz liegt, die reinste "Heizung" ist,dann wirds nix mit Energieeffizienzklasse A++


    Extrembeispiel: LED an 230 Volt.


    - LED mit 230 Volt Schaltregler, 90% Wirkungsgrad:prima.


    - Absoluter Dau ohne Sicherheitsbewußtsein lötet 2 leds antiparalel mit fettem Vorwiderstand ans stromnetz: 3 volt fallen an den leds ab,durchschnittsstrom 20mA effektiv 227 volt am Widerstand@20mA = 4,54 Watt am Widerstand. Abgesehen,daß das gemeingefährlich ist,und die leds die peaks wohl nicht lange mitmachen, ist der Wirkungsgrad auch noch deutlich utnerhalb jeder Glühbirne..

    LED the Sun shine. Nur, wer reparieren kann, lebt nachhaltig!
    Selbstgebaut hält Länger. Kampf der geplanten Obsoleszenz!
    Wir sind das Pro-LED-Tariat ;)

  • Hi,


    also zum Flimmern, da kann ich nur sagen das ich das bisher bei meinen beiden Controllern, Mini-Fader und Eiwomisa (beide 300Hz), nicht feststellen konnte! Ich habe einen Panasonic HDC-SD300 Full-HD Camcorder und konnte damit bei keinem Video ein Flackern oder Flimmern feststellen. Ok, ausser bei der Feuer und Blitzsimulation :D :P


    Die Bildwiederholrate dieses Camcorders entspricht dieser wie Filme im Kino abgespielt werden, somit denke ich das es im Normalfall kein Problem darstellen sollte. Bei hochgeschwindigkeits Videokameras kann das natürlich anders aussehen. Aber für Anwender mit solchen hochgeschwindigkeits Videokameras sind die paar Watt mehr die in einer Stromregelung verbraten werden wohl egal, die haben andere Sorgen. ;)


    Gruß, Benny.

  • daß eine Stromregelung am Regler hohe Verluste erzeugt,eben höhere als daß bisßchen mehr Verlust,was die LED an PWM hat

    Entschuldigung, das stimmt so nicht. Der Unterschied im Wirkungsgrad besteht zwischen Linearregler und Schaltregler, nicht zwischen linearer Dimmung und Pulsen.

    Absoluter Dau ohne Sicherheitsbewußtsein lötet 2 leds antiparalel mit fettem Vorwiderstand ans stromnetz: 3 volt fallen an den leds ab,durchschnittsstrom 20mA effektiv 227 volt am Widerstand@20mA = 4,54 Watt am Widerstand. Abgesehen,daß das gemeingefährlich ist,und die leds die peaks wohl nicht lange mitmachen, ist der Wirkungsgrad auch noch deutlich utnerhalb jeder Glühbirne

    Auf den halben Strom gedimmt hieße das: Doppelter Widerstand, damit halbe Leistung. PWM-Dimmung für diese Angelegenheit hieße zunächst mal nur, LED und dicken Vorwiderstand immer nur die Hälfte der Zeit ans Netz zu schalten => Gleiche Spitzenleistung, halbe Zeit => halbe Verlustleistung im Mittel. Kommt also aufs Gleiche raus.


    Wenn ein Schaltregler verwendet wird, hat der für vollen Strom 90%, bei halbem Strom vielleicht 85%, unabhängig davon, ob er durchgängig 10mA oder 20mA mit 50% Duty Cycle liefert. Nur ist letztere Variante meist schwieriger umzusetzen.

  • Und gleich wieder Werbung... ;) - bei Kameras gibt es hierzu zwei Dinge, die Bildwiederholrate und die Belichtungszeit - eine Film-/Videokamera macht ja praktisch 24/25 "Fotos" in der Sekunde, jedes dieser Fotos hat eine eigene Belichtungszeit - die kann (beim "Sport-Programm" z.B.) ne 1.000tel Sekunde sein, aber auch länger...


    ist die Belichtungszeit nun sehr kurz, kann es passieren, dass die Kamera genau dann ihr "Foto" macht, wenn die PWM gerade auf dunkel ist, das nächste dann bei hell - also flimmert es...


    ist die Belichtungszeit eher lang (ich stelle für so Fader/Matrixen abfilmen immer 1/30 Sekunde ein und steuere die Belichtung dann über die Blende), dann gibt's *während* der Belichtungszeit mehrere Hell- und Dunkelphasen, also im Schnitt gleichmäßige Helligkeit, kein Flackern...


    ich verstehe nicht, was hier gemeint ist mit "hohe Verluste" etc. - man dimmt LEDs per Strom nicht wie nen Lautsprecher an ner Endstufe, wo ein Transistor den Strom drosselt und den Rest verbrät, sondern mit getakteten Reglern, die sich über eine Spannung einstellen lassen - wie eben z.B. der ZXLD1360, der auch auf dieser Buck-KSQ verbaut ist.


    Der hat nen ADJ-Pin, daran eine Spannung zwischen 0 und 1,25 Volt (kann man auch direkt einfach ein Poti anklemmen) stellt direkt den Strom am Ausgang ein - *ohne* höhere Verluste bei kleinerem Strom, damit wird direkt der Schaltregler beeinflusst. Das ist also so ein Teil, wie Salocin_13 es noch nicht gesehen hat... 8o

    It's only light - but we like it!


    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
    Insbesondere solche von Mitgliedern mit 0 Beiträgen, die dann meist auch noch Sachen fragen, die bereits im entsprechenden Thread beantwortet wurden.
    Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!

  • Sorry... Hab gelogen...


    Sind wohl 550 Buchstaben pro Minute... :/ Wenn man sich das mal vor Augen hält, dann sind das immerhin fast 10 Buchstaben pro Sekunde... Boah...


    Sorry for OT....


    Edit://


    Oh, kann sein dass da Leerzeichen mitgezählt werden. Dann stimmt's wieder. Ich denk aber ich kann (nach diesem Test) auch locker 650 erreichen.


    Flabig


    Ja und wenn ich nun noch damit komme, dass diese zusätzliche Erwärmung die hälfte des Jahres noch an Heizkosten eingespart wird... ;) Dann sind wir auch mit deiner Rechnung nie und auch in egal welcher Stückzahl in irgendeinem Bereich in dem es sich lohnt.

  • Bei einem µC (und generell bei allen Digitalbausteinen) sind Analogausgänge prinzipbedingt teurer bzw. mit mehr Aufwand verbunden als PWM-Ausgänge

    Okay, danke, wieder was gelernt! Bei den µCs kenne ich mich einfach nicht so aus... Mir leuchtet dann ja auch ein, dass es mit 8 Bit Auflösung nicht getan ist, wenn der Strom von 1µA bis 1A eingestellt werden können muss. Das bekommt man natürlich mit einer PWM besser hin.

    tiefpass-gefilterte PWM als 'Analog-Steuerausgang'

    Das klingt nach einer guten Lösung für das Dimmen von Schaltreglern, werde ich mir merken!