Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dimmung per PWM wirklich Energiesparender?


von M. S. (ms111)


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Also im Internet behauptet ja jeder irgendwie das man LEDs, bzw in 
meinem Fall LED Streifen immer per PWM dimmen sollte da bei größeren 
Strömen der Energieverlust durch die Dimmung viel zu hoch wäre da am 
Poti, bzw am Transistor, über den man dann die Helligkeit mit nem Poti 
an der Basis regelt bei der Dimmung zu viel leistung verbraten würde. 
Ich habe das eben einfach mal nachgemessen und bin auf keinen 
schlechteren wirkungsgrad gekommen, jedenfalls bei einer LED. so hab ich 
bei nem 150 Ohm widerstand zB nen strom von 18mA bei einer roten LED und 
5V Versorgungsspannung. Am Widerstand fallen 2,73V, ab das macht bei 
18mA 0,049W, an der LED 2,25V und bei 18mA 0,045W. In meiner nächsten 
messung habe ich einen 300Ohm Widerstand genommen, da hatte ich einen 
strom von 9mA. Zwar ist am Widerstand mehr spannung abgefallen, jedoch 
hat sich die Leistung am Widerstand halbiert. Demensprechend ist doch 
linear dimmen genau so gut wie PWM. Ich meine wenn der strom sich beim 
doppelten Widerstand halbiert und die spannung die am Widerstand abfällt 
nur geringfügig größer wird wird die leistung die ,,verbraten'' wird ja 
auch kleiner. Oder irre ich da?
Weil ich würde linear bevorzugen, da PWM ja bei längerer Kabellänge 
störstrahlung verursacht oder?

von Mike (Gast)


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Malte S. schrieb:
> Zwar ist am Widerstand mehr spannung abgefallen, jedoch
> hat sich die Leistung am Widerstand halbiert.

Wie kann das sein?
Wenn sich der Strom halbiert und die Spannung steigt, kann sich die 
Leistung nicht halbieren. Das solltest du also nochmal prüfen.

von Besucher (Gast)


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Bei dem Thema frage ich mich wieso niemand an Schaltregler denkt. Damit 
hast du geringe Verluste und eine saubere Spannung.
Das ist im Wohnraum auch deutlich angenehmer als 5m PWM Flimmern hinter 
dem Sofa :)
Schau mal bei ST, Linear, TI, ... rein. Die haben da inzwischen ganz 
tolle ICs.

von M. S. (ms111)


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Die Spannung steigt schon. Aber nur sehr geringfügig.
Bei 150Ohm habe ich am widerstand 2,732V Abfall und einen strom von 
18mA.
Bei 300Ohm habe ich am widerstabd 2,903V Abfall und einen Strom von 9mA.
Es ist jetzt nicht genau die hälfte, aber in der gesamtleistung ist doch 
das auch unerheblich. 5V und 18mA sind das doppelte an Leistung wie 5V 
und 9mA.
Also bei 150Ohm ne gesamtleistung von 90mW und bei 300 ne gesamtleistung 
von 45mW

von M. S. (ms111)


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Besucher schrieb:
> Bei dem Thema frage ich mich wieso niemand an Schaltregler denkt. Damit
> hast du geringe Verluste und eine saubere Spannung.
> Das ist im Wohnraum auch deutlich angenehmer als 5m PWM Flimmern hinter
> dem Sofa :)
> Schau mal bei ST, Linear, TI, ... rein. Die haben da inzwischen ganz
> tolle ICs.
Ich weiß :) ich habe auch schon mit welchen gearbeitet. Die schaltung 
war nur ne testschaltung. DIe LED Streifen werden ja eh mit 12V 
betrieben. Da sind ja schon widerstände eingelötet.

von Ulrich H. (lurchi)


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Wenn man zur Strombegrenzung einen Widerstand nutzt, macht es in erster 
Näherung keinen Unterschied ob man die Helligkeit per PWM oder linear 
durch den Widerstand oder einen Transistor einstellt. In erster Näherung 
ist die Lichtmenge bei der LED von der geflossenen Ladung abhängig und 
wird kaum davon beeinflusst ob gleichmäßig oder in Pulsen.

Im Detail kann es da kleine Abweichungen geben, vor allem bei sehr 
kleinen Strömen (z.B. < 1 % des Nennstromes) oder sehr großen Strömen. 
Je nach LED (vor allen den alten) kann man bei sehr kleinen Strömen da 
etwas sparen, aber nicht wirklich viel. Da verliert man ggf. mehr für 
die Erzeugung des PWM Signals.

Etwas anderes wird es, wenn man den Strom nicht per Widerstand, sondern 
per Induktivität begrenzt und auch die nötige Freilaufdiode hat. Dann 
kann man mit der PWM Schaltung Leistung sparen. Die Schaltung wirkt dann 
wie eine Schaltwandler, ggf. auch ohne Messung und Regelung des Stromes.

von Michael K. (Gast)


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Malte S. schrieb:
> Ich habe das eben einfach mal nachgemessen und bin auf keinen
> schlechteren wirkungsgrad gekommen

Bravo !
Linear regeln ist so inefizient wie linear regeln, das hast Du gut 
erkannt.
Das eine Mal regel ich den Widerstand das andere Mal regel ich die 
Pulspause.
Beide Male verheize ich am Widerstand was ich nicht brauche.

Nun kann ein Widerstand mehr Wärme ab als ein Transistor, und den Strom 
elektronisch zu regeln ist schwieriger als die Pulsbreite.
Da macht es Sinn die Verlustleistung auf einen Widerstand bei hohen 
Strom zu legen und über die Pulsbreite zu regeln.

Bei linearer Regelung verscheibt sich der Farbort der LEDs und man sieht 
krasse Unterschiede je weiter man runtergeht.

EMI spielt bei langsamer PWM nicht wirklich ein Rolle.

Natürlich ist das alles Murks und nur ein Schaltregler ist wirklich 
effizient, aber das ist eine ganz andere Geschichte.

von Ulrich F. (Gast)


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Bei PWM bleibt die Farbe in etwa gleich.
Bei Stromänderungen ändert sich diese eher.

von DerDaniel (Gast)


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Wie schon angesprochen ist PWM genauso ineffizient wie "Analog".
Wenn man Haare spalten will, sogar ineffizienter, da die Flux zu Strom 
Kurven von LEDs konkav sind.

Der Hauptgrund ist die Verschiebung des Farbspektrums bei 
Stromänderungen.

Wärmetechnisch nehme ich bei großen Verlustleistungen sogar lieber 
Transistoren, da man die schöner auf Kühlkörper bekommt.

von Trollolol (Gast)


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Hallo Malte,

ich glaube, du bringst einige Dinge durcheinander.

>Ich meine wenn der strom sich beim
>doppelten Widerstand halbiert und die spannung die am Widerstand abfällt
>nur geringfügig größer wird wird die
Das sind redundante Informationen. "Wenn sich der Strom beim doppeltem 
Widerstand halbiert", hast du bereits eine vollständige relative 
Leistungsangabe zur vorigen Messung. P = R*I² und P = U²/R

Ob man durch PWM dimmt, ist was anderes, als linear über Wiederstand 
oder Transistor zu dimmen.

Im fall der linearen Dimmung verbrennt man die überschüssige Spannung an 
einem Wiederstand oder Tranistor. Um so größer die Differenz aus 
benötigter Spannung und Eingangsspannung ist, um so schlechter wird die 
Effizienz.

Bei der PWM macht man den Ansatz, den Verbraucher so zu gestalten, dass 
seine Nennspannung möglichst nahe an der Versorgungsspanung liegt und 
nur noch ein kleiner Teil zur Anpassung an Vorwiderständen verheizt 
wird. So macht bei RGB Anwendungen die Standardspannung von 12V Sinn. 
Von jeder Farbe dann immer 3 LED in Reihe + Vorwiederstand.
Die Helligkeit geht dann über PWM, mit der man je nach Tastverhältnis 
den Effektivwert verändert. Die Verlustleistung fällt natürlich nur in 
den "An-Phasen" ab und muss daher zur Effizienzbetrachtung über die 
Dauer der PWM Periode gemittelt werden.

von wega52 (Gast)


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@DerDaniel
@Michael Knoelke

ich weiss nicht woher ihr die Info über die angebliche Farbverschiebung 
bei gedimmten LEDs habt, aber es ist ein Märchen. Dieser Effekt tritt 
nur bei Glühlampen (incl. Halogen) nicht aber bei LEDs und 
Gasentladungsleuchten auf.

von Trollolol (Gast)


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Da wette ich dagegen.
Es macht physikalisch Sinn, dass sich die Farbe etwas verschieben kann, 
wenn auch nicht so massiv wie es bei Glühstrahlern ist.

Mit der Betriebsspannung hieft man im Halbleitermaterial Elektronen aus 
der Bindung in das Valenzband. Wenn sie von dort (energetisch gesehen) 
wieder runterfallen und Rekombinieren, emitieren sie ein Photon welches 
dem Energieunterschied von Bindung und Valenzband entspricht und direkt 
mit der Betriebsspannung zusammenhängt.
Auch LED´s haben kein 100% monochromatisches Licht, was bedeutet, dass 
der Emitierungsvorgang eine statistische Angelegenheit in verschiedenen 
Energiedifferenzen ist, wo es einen Bereich gibt, in dem signifikant die 
meisten Vorgänge stattfinden. Da es verschiedene 
Energiedifferenzbereiche gibt, die wiederrum mit hilfe jeweils 
bestimmter Spannungen erreicht werden, macht es nur Sinn, dass 
verschiedene Betriebsspannungen an der selben LED den Bereich der 
häufigsten Rekombinationen verschieben und damit die mittlere 
Wellenlänge so somit die Farbe sich verändert.

von jemand (Gast)


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Malte S. schrieb:
> Am Widerstand fallen 2,73V, ab das macht bei
> 18mA 0,049W, an der LED 2,25V und bei 18mA 0,045W.

Da du von Wirkungsgrad redest bedeutet dies einen annährenden 
Wirkungsgrad von 50%. Bei PWM hättest du annährend keine Verluste und 
deshalt geht annährend deine Gesamte Energie in die LED also 
Wirkungsgrad annährend 100%.

Ich vermute mal, das deine 20mA LED nicht das Ziel deiner Forschung ist 
sondern nur ein kleiner Test. Deutlicher wird dies mit 1W, 3W oder sogar 
10W LEDs. Dann fällt der Stromverbrauch der PWM-Erzeugung auch nicht 
mehr ins Gewicht.

von Dirk K. (knobikocher)


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wega52 schrieb:
> ich weiss nicht woher ihr die Info über die angebliche Farbverschiebung
> bei gedimmten LEDs habt

Von den Herstellern der LEDs.

Willkürlich gerade gesucht:
http://www.led-tech.de/produkt-pdf/osram/LCW_CQ7P.CC.pdf

Seite 12, Diagramm OHL04569 - Farbortverschiebung.

Kein Märchen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Trollolol schrieb:
> Ob man durch PWM dimmt, ist was anderes, als linear über Wiederstand
> oder Transistor zu dimmen.
> Im fall der linearen Dimmung verbrennt man die überschüssige Spannung an
> einem Wiederstand oder Tranistor.
Mal davon abgesehen, dass es keinen "Wiederstand" gibt, hast du da noch 
einen eklatanten Denkfehler...

> Bei der PWM macht man den Ansatz, den Verbraucher so zu gestalten, dass
> seine Nennspannung möglichst nahe an der Versorgungsspanung liegt und
> nur noch ein kleiner Teil zur Anpassung an Vorwiderständen verheizt
Das ist jetzt aber noch nicht fertig gedacht. Denn was hindert dich 
daran, auch ohne PWM die Verbraucher so zu gestalten, dass nur noch 
ein kleiner Teil zur Anpassung verheizt wird?

Fazit: durch die PWM allein wird gar nichts gespart oder gewonnen. 
Erst, wenn eine Spule beteiligt ist, wird die Sache interessant! Denn 
dann wird bei eingeschaltetem Transistor Energie in die Spule 
eingelagert, und bei abgeschaltetem Transistor weiterhin an die LED 
abgegeben. Deshalb flackert dann die LED auch nicht mit 100Hz...50kHz 
vor sich hin, sondern sie leuchtet kontinuierlich. Nur dann hat es 
wirklich einen Sinn, PWM einzusetzen.

von WehOhWeh (Gast)


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Besucher schrieb:
> Bei dem Thema frage ich mich wieso niemand an Schaltregler denkt.
> Damit
> hast du geringe Verluste und eine saubere Spannung.
> Das ist im Wohnraum auch deutlich angenehmer als 5m PWM Flimmern hinter
> dem Sofa :)
> Schau mal bei ST, Linear, TI, ... rein. Die haben da inzwischen ganz
> tolle ICs.

Ja, frage ich mich auch. Ich verwende ausschließlich Schaltregler für 
mehr als ein paar 100mW, schon alleine wegen der Fläche.

Wobei ich besonders die ZLED-Serie von ZMDI empfehlen kann. Die neuen 
bekommt man auf einen guten Wirkungsgrad - habe schon einmal 96% 
gemessen (immer eine Nummer größer nehmen hilft da sehr).
Richtig ausgelegt ist das so schön glatt wie linear gedimmt - kein 
Flackern, nichts, nur das man nichts mehr verheizt.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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wega52 schrieb:
> @DerDaniel
> @Michael Knoelke
>
> ich weiss nicht woher ihr die Info über die angebliche Farbverschiebung
> bei gedimmten LEDs habt, aber es ist ein Märchen. Dieser Effekt tritt
> nur bei Glühlampen (incl. Halogen) nicht aber bei LEDs und
> Gasentladungsleuchten auf.
Da verweise ich auf die Datenblätter der Hersteller von Leistungs-LEDs, 
demnach die Farbwiedergabe sehr wohl eine Funktion des Stromes ist. Da 
der Strom auch irgendwie mit der Spannung zusammenhängt und wenn es 
nicht-linear ist, beeinflusst die Regelung die Farbwiedergabe. Wenn du 
mal große Mengen verschiedener Bins verschaltet hast, wirst du es 
feststellen. Glücklicherweise werden auf Streifen oft LEDs derselben Bin 
verwendet, weswegen sie alle hübsch dieselbe Farbverschiebung aufweisen 
und wenn man sie PWM-dimmt, entscheidet nicht der mittlere Strom, 
sondern der Maximalwert.

Und soviel Quatsch zur Dimmung habe ich selten gelesen, denn eine 
Pulsweitenmodulation verheizt gar keine Energie, wenn sie etwa in 
Verbindung mit einem stromgesteuerten Schaltregler kombiniert wird. Jede 
Linearregelung ist dem haushoch unterlegen, da tatsächlich 
kontinuierlich Strom fließt und deswegen kontinuierlich elektrische 
Energie in Wärme umgewandelt wird. Deshalb haben Linearregler 
hochbelastbare Widerstände, große Kühlkörper, manchmal sogar Lüfter und 
große Gehäuse.

Ein Schaltregler hingegen speichert oder drosselt den Stromfluss 
vermittels einer Induktivität. Das ergibt zwar Welligkeiten, aber einer 
LED (und ganz besonders dem menschlichen Auge) ist so eine Welligkeit 
von 500kHz ziemlich egal. Das dann noch mit einer sehr niedrigen 
Frequenz an- und abzuschalten erfordert nur ein kleines Gehäuse, 
SMD-Widerstände von 1/4W und kleiner und MOSFETs mit 2W Verlustleistung 
im SO-8-Gehäuse.

Mit roten LEDs aus dem Arduino-Starterkit ist die Verlustleistung nicht 
ganz so hoch. Wenn man aber 1-3W-Typen bei >12V in Reihe schaltet und 
dann linear dimmen will, müssten alle Hersteller der Welt deine Tür 
einrennen, um die effiziente Lineartechnologie erklärt zu bekommen. 
(Eine 3W-LED bei 3.4V Flussspannung mit 1A zu versorgen bedeutet bei 
4x1.5V satte 2,6V Abfall am Widerstand bei 1A Fluss, womit allein meine 
Fahrradlampe einen 2W-Widerstand bräuchte, der dann auch ca. 120°C heiß 
würde. In der 5W-Keramikausführung blieben noch immer 60-70°C.)

von Trollolol (Gast)


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>Trollolol schrieb:
>> Ob man durch PWM dimmt, ist was anderes, als linear über Wiederstand
>> oder Transistor zu dimmen.
>> Im fall der linearen Dimmung verbrennt man die überschüssige Spannung an
>> einem Wiederstand oder Tranistor.
>Mal davon abgesehen, dass es keinen "Wiederstand" gibt, hast du da noch
>einen eklatanten Denkfehler...

Ja, fahr doch auf Rechtschreibfehler ab, wenn einem sonst nichts übrug 
bleibt.

>> Bei der PWM macht man den Ansatz, den Verbraucher so zu gestalten, dass
>> seine Nennspannung möglichst nahe an der Versorgungsspanung liegt und
>> nur noch ein kleiner Teil zur Anpassung an Vorwiderständen verheizt
>Das ist jetzt aber noch nicht fertig gedacht. Denn was hindert dich
>daran, auch ohne PWM die Verbraucher so zu gestalten, dass nur noch
>ein kleiner Teil zur Anpassung verheizt wird?

>Fazit: durch die PWM allein wird gar nichts gespart oder gewonnen.
>Erst, wenn eine Spule beteiligt ist, wird die Sache interessant! Denn

Nichts hält einen ab, habe ich auch nicht behauptet, dass man PWM 
alleine benutzt. Habe sogar genau den anderen Fall beschrieben, den du 
selbst zitiert hast.

Die Sache mit der Spule kann man wahrscheinlich machen. Wenn man ein 
paar Effekt LED´s in Form von Stripes hat, ist das sicher ok. Aber wenn 
man einen Anwendungsfall hat, wo die Farbspektren der gleichen Farben 
einen bezug zu einander haben, sieht es anders aus. Bilder z.B. - man 
sieht es immer an den LED Videowänden, dass man oft deutlich die Cluster 
erkennt.
Wenn man mittels der Induktivität eine Analogspannung erzeugt WIRD man 
den Farbraum verschieben. Auch PWM wird das tun, allein durch die nicht 
unendliche Flankensteilheit, aber weniger als eine gemittelte Spannung. 
Je nach Anwendung könnte das ein Kriterium sein.

von wega52 (Gast)


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Dirk Knoblich schrieb:
> Von den Herstellern der LEDs.
>
> Willkürlich gerade gesucht:
> http://www.led-tech.de/produkt-pdf/osram/LCW_CQ7P.CC.pdf
>
> Seite 12, Diagramm OHL04569 - Farbortverschiebung.
>
> Kein Märchen.

wenn man sich das Diagramm etwas genauer ansieht, erkennt man das die 
Änderungen sehr klein sind im Bereich 0,002. Wenn mn dann weiss das 
Änderungen von 0,002 von einem geübten Beobachter gerade noch erkannt 
werden können,kommt man zu der Erkenntnis, das der Effekt für die 
praktische Anwendung  völlig irrelevant ist.

von Michael K. (Gast)


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wega52 schrieb:
> ich weiss nicht woher ihr die Info über die angebliche Farbverschiebung
> bei gedimmten LEDs habt

Das kann ich Dir sagen.
Das ist wirklich kein neues Wissen und wenn Du lesen kannst und des 
englischen mächtig bist solltest Du das auch finden können.

Ich designe unter anderem LED Beleuchtungen für die VIP Luftfahrt und da 
sind die Vorstellungend des Kunden ein weniglich härter als bei den RGB 
Weihnachtsbaumbeleuchtungen die Du bei Aldi bekommst.

Du machst Dir keine Vorstellung was die LEDs alles tun über 
Stromverlauf, Temperatur und Alterung.

von jemand (Gast)


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Mal eine Frage meinerseits zu der Farbänderung:
Das hängt doch bestimmt auch von der Temperatur ab. Eine gedimmte LED 
(wie aich immer gedimmt) bleibt kühler. Womit sich nach meiner Therorie 
eine Farbverschiebung unabhänig von der Dimmmethode ergibt.

von Frank B. (f-baer)


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wega52 schrieb:
> wenn man sich das Diagramm etwas genauer ansieht, erkennt man das die
> Änderungen sehr klein sind im Bereich 0,002. Wenn mn dann weiss das
> Änderungen von 0,002 von einem geübten Beobachter gerade noch erkannt
> werden können,kommt man zu der Erkenntnis, das der Effekt für die
> praktische Anwendung  völlig irrelevant ist.

Dem Industriekunden ist diese Argumentation egal. Der will einen 
näherungsweise konstanten Farbort und diskutiert darüber auch nicht. Und 
da dieser Farbort mit Kameras oder Farbsensoren bestimmt wird, ist ihm 
auch der "geübte Beobachter" egal.

von Trollolol (Gast)


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Absolut.
Hängt mit dem Funktionsprinzip zusammen, dass ich oben beschrieben habe. 
Um es genauer zu beschreiben. Die Elektrische >Energie< ist nur EINE 
Methode, um Elektronen in das Valenzband zu kriegen. Wärme ist auch 
Energie, wodurch sich die Elektronen bereits in einem energetisch 
angeregtmen Zustand befinden und mit steigender Temperatur leichter ins 
Valenzband kommen.

von Dirk K. (knobikocher)


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wega52 schrieb:
> Dirk Knoblich schrieb:
>> Von den Herstellern der LEDs.
>>
>> Willkürlich gerade gesucht:
>> http://www.led-tech.de/produkt-pdf/osram/LCW_CQ7P.CC.pdf
>>
>> Seite 12, Diagramm OHL04569 - Farbortverschiebung.
>>
>> Kein Märchen.
>
> wenn man sich das Diagramm etwas genauer ansieht, erkennt man das die
> Änderungen sehr klein sind im Bereich 0,002. Wenn mn dann weiss das
> Änderungen von 0,002 von einem geübten Beobachter gerade noch erkannt
> werden können,kommt man zu der Erkenntnis, das der Effekt für die
> praktische Anwendung  völlig irrelevant ist.

Trotzdem kein Märchen, sondern Realität. Bei dieser willkürlich 
gefundenen  LED mag die Auswirkung gering sein. Gilt das dabei dann für 
alle? Pauschalisieren ist selten gut. ;)

Ich habe als HiWi an einem LED-Forschungsprojekt mitgearbeitet, da 
wurden genau solche Sachen an Hochleistungs-LEDs untersucht. Das Projekt 
läuft noch glaube ich. PQL for SSL - Project Quality Labeling for 
Solid-state lighting glaube ich.

http://f1.hs-hannover.de/index.php?id=15046

Den Herren kannst du mal anschreiben, er wird dich sicherlich 
vollumfänglich aufklären. An der FH gibt es einen Raum, welcher wie ein 
Leuchtturm in der Nacht hervorsticht, da dort die LEDs im Langzeittest 
sind.

jemand schrieb:
> Mal eine Frage meinerseits zu der Farbänderung:
> Das hängt doch bestimmt auch von der Temperatur ab. Eine gedimmte LED
> (wie aich immer gedimmt) bleibt kühler. Womit sich nach meiner Therorie
> eine Farbverschiebung unabhänig von der Dimmmethode ergibt.

Den Grundgedanken teile ich. Wenn die LED aber mit einer PWM betrieben 
wird, schwankt die Temperatur im PWM-Takt. Je nachdem, wie gut die 
Wärmeabführung funktioniert mehr oder weniger stark und auch von der 
PWM-Frequenz dann abhängig. Da das Auge integriert, kann es aber sein, 
dass das nicht bemerkbar ist für den Menschen. (Aber trotzdem kein 
Märchen)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mal ein Impuls zum Innehalten und Nachdenken: auch bei einer Glühbirne 
änderte sich beim Dimmen die Farbtemperatur. Das hat seinerzeit  fast 
keinen interessiert. Nur heute, wenn man LEDs dimmt, muss unbedingt 
immer genau der selbe Farbton herauskommen...

von Steffen R. (steffen_rose)


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Eigentlich hat es schon interessiert. Aber positiv. Daher jetzt an 
manchen Stellen auch die Forderung, dass gedimmte LED Lampen gen Rot 
verdunkeln.

OK. Ich schweife vom Thema ab.

von Ulrich H. (lurchi)


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Die Farbverschiebung mit dem Strom setzt sich aus 2 Teilen zusammen: 
einmal der Effekt der Temperatur und einmal ein Effekt direkt vom Strom. 
Auch wenn man das Dimmen per PWM macht bekommt man eine ähnliche 
Temperatur wie mit der linearen Steuerung - die Schwankungen im PWM Takt 
sollten eher klein sein und sich auch noch größtenteils heraus mitteln.
Es bleibt aber der Effekt rein durch den Strom.

Durch die leicht gekrümmte Kennlinie Helligkeit vs. Strom kann man ein 
kleine Verschiebung in beide Richtungen bekommen. Dabei muss aber auch 
wieder den Temperatureffekt raus halten.
Bei sehr kleinen Strömen steigt die Effizienz mit dem Strom meist an - 
da hat PWM dann einen kleinen Vorteil. Dazu kommt, das man die 
Streuungen bei kleinen Strömen umgeht.  Bei höheren Strömen, so etwa ab 
den Nennstrom (aber abhängig vom LED Typ) nimmt die Effizienz oft wieder 
ab - da hat PWM dann einen Nachteil für den Wirkungsgrad.

von Curios (Gast)


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Michael Knoelke schrieb:
> wega52 schrieb:
>> ich weiss nicht woher ihr die Info über die angebliche Farbverschiebung
>> bei gedimmten LEDs habt
>
> Das kann ich Dir sagen.

Ey Knoelke, dann sach ma.


> Das ist wirklich kein neues Wissen und wenn Du lesen kannst und des
> englischen mächtig bist solltest Du das auch finden können.

Ich bin mächtig, aber finden kann ich et nich.


> Du machst Dir keine Vorstellung was die LEDs alles tun über
> Stromverlauf, Temperatur und Alterung.

Die LED dat unbekannte Wesen.


Lieber nichts als nichtssagende Aussagen.

von Cuck Norris (Gast)


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Aussagende Aussage weiter oben

Mit der Betriebsspannung hieft man im Halbleitermaterial Elektronen aus
der Bindung in das Valenzband. Wenn sie von dort (energetisch gesehen)
wieder runterfallen und Rekombinieren, emitieren sie ein Photon welches
dem Energieunterschied von Bindung und Valenzband entspricht und direkt
mit der Betriebsspannung zusammenhängt.
Auch LED´s haben kein 100% monochromatisches Licht, was bedeutet, dass
der Emitierungsvorgang eine statistische Angelegenheit in verschiedenen
Energiedifferenzen ist, wo es einen Bereich gibt, in dem signifikant die
meisten Vorgänge stattfinden. Da es verschiedene
Energiedifferenzbereiche gibt, die wiederrum mit hilfe jeweils
bestimmter Spannungen erreicht werden, macht es nur Sinn, dass
verschiedene Betriebsspannungen an der selben LED den Bereich der
häufigsten Rekombinationen verschieben und damit die mittlere
Wellenlänge so somit die Farbe sich verändert.

von F. F. (foldi)


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Besucher schrieb:
> Bei dem Thema frage ich mich wieso niemand an Schaltregler denkt. Damit
> hast du geringe Verluste und eine saubere Spannung.
> Das ist im Wohnraum auch deutlich angenehmer als 5m PWM Flimmern hinter
> dem Sofa :)
> Schau mal bei ST, Linear, TI, ... rein. Die haben da inzwischen ganz
> tolle ICs.

Als ich mich vor nicht all zu langer Zeit mit Schaltnetzteilen und Auf-, 
bzw. Abwärtsreglern befasste, habe ich eine Platine zum testen gemacht 
und die auch abwärts regelbar gemacht. Das werde ich mal mit einem Led 
Streifen testen.
Danke für den Hinweis!

von jemand (Gast)


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Ulrich H. schrieb:
> Bei sehr kleinen Strömen steigt die Effizienz mit dem Strom meist an -
> da hat PWM dann einen kleinen Vorteil. Dazu kommt, das man die
> Streuungen bei kleinen Strömen umgeht.  Bei höheren Strömen, so etwa ab
> den Nennstrom (aber abhängig vom LED Typ) nimmt die Effizienz oft wieder
> ab - da hat PWM dann einen Nachteil für den Wirkungsgrad.

Um was geht es in diesem Thread?
Wirkungsgrad der LED oder des Gesamtsystems (incl. Dimmstufe, 
Widerstand/PWM)?

von Michael K. (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Mal ein Impuls zum Innehalten und Nachdenken: auch bei einer Glühbirne
> änderte sich beim Dimmen die Farbtemperatur. Das hat seinerzeit  fast
> keinen interessiert. Nur heute, wenn man LEDs dimmt, muss unbedingt
> immer genau der selbe Farbton herauskommen...

Ja, aber die Argumentation zieht nicht.
Bei Glühlampen ändert sich nicht die Farbe so extrem, sondern alles 
bleibt im Warmweissen Bereich.
Leuchtstofflampen sind da viel extremer, die werden Grün, Braun, Blau je 
nach Art des dahinscheidens.

Du darfst nicht glauben das die Kunden das nicht stört, die konnten nur 
bisher nichts dagegen machen.

Wenn Du eine ganze Kabine voll mit RGBW Moodlights als 
Allgemeinbeleuchtung hast dann sieht das aus wie ein Zirkuszelt wenn man 
die LEDs nicht im Griff hat.

Die Chips, ggf. die Phosphorbeschichtung, das Gehäuse (Reflektion) und 
der Verguß altern unterschiedlich schnell mit unterschiedlichen 
Auswirkungen.

Die Intensität der unterschiedlichen Farben ändert sich unterschiedlich 
stark mit der Temperatur.
Deine Treiber driften, die Chips, die Messwiderstände, die Temperatur, 
die Alterung, alles ist in Bewegung.

Da kämpft man an jedem einzelnen Punkt um jedes einzelne Prozent, sonst 
kann man gleich zuhause bleiben.

Schon bei 'nur' weiss sieht man die Unterschiede zwischen zwei 
unterschiedlichen Produktionschargen weil kaum jemand bezahlbare LEDs in 
einer 3step MacAdams Elipse verkauft.

Ist klar das das für Lieschen Müller oder eine Produktionshalle keine 
Rolle spielt.

Curios schrieb:
> Lieber nichts als nichtssagende Aussagen.
Das ist einfach zu komplex die Nasenbär.
Da kann man Tage drüber referieren und hat es noch nicht mal zu Hälfte 
erfasst.
Du tust Dich ja schon mit Informationen schwer die einem förmlich 
aufgedrängt werden, was soll ich Dir da die Spezialitäten erklären ?

von Joachim B. (jar)


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Die Frage ist schon falsch gestellt, wenn die PWM bz. deren Vorteile an 
dem Vorwiderstand verpufft ist die Erkenntnis aus Beitrag 1 richtig, es 
gibt keine Vorteile mit PWM und Vorwiderstand, aber diese Betrachtung 
ist schon falsch, wird der reine LED Strom per PWM geschaltet ohne 
Vorwiderstand dann ist die Energieeinsparung deutlich sichtbar und 
messbar.

Statt Verluste am Rv hat man nur Schaltverluste im Switcher, Spule, 
Diode und dem LED Stromfühler, ein Widerstand und dessen LED Treiber 
haben kein FB Eingang mit 0,9-1,2V sondern im mV Bereich was die 
Verluste auch noch mal minimiert.


Die Farbverschiebung ist auch bekannt und kann nachgelesen werden. Bei 
RGB LEDs ist noch das Problem das die Bänder recht schmalbandig sind 
also nicht durchgehend im Farbspektrum zu dem gewünschten Weisston 
gemischt werden können, dazu bräuchte man mehr als nur RGB Dioden.

Das haben aber schon andere bestätigt und ich verstehe nicht wie man die 
Physik da anzweifeln kann, Kennlinien gucken kann helfen.

von M. S. (ms111)


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Danke erstmal für die vielen Antworten. ich habe mich in meinem fall 
jetzt für PWM mit nem NE555 entschieden. in meinem fall geht es um 5,4 
meter LED Streifen in dem kaltweiße und warmweiße LEDs drin sind und man 
über ein art farbrad bei der fernbedienung die farbtemperatur einstellen 
konnte. Nun ja, wie das mit Baumarktschrott halt so ist spinnt die 
fernbedienung bzw der controller nur noch rum, also dachte ich mir ich 
baue einfach ein farbrad, mit zwei über eine achse verbundene potis, 
über welche das An-Pause verhältnis über zwei PWM Schaltungen (für die 
warm und kaltweißen LEDs) eingestellt wird.
Allerdings würd ich zum linearen Dimmen gerne noch etwas in den raum 
werfen:
Sagen wir ich betreibe die LEDs an 5V. Wenn die helligkeit auf voll ist 
dann fließen 20mA. Dann habe ich eine Leistung von 0,1W. Erhöhe ich den 
Widerstand (Poti) so hoch das nur noch 10mA fließen habe ich 0,05W. 
Theoretisch die Hälfte. Die spannung die am Widerstand abfällt erhöht 
sich, jedoch wird ja der strom gleichzeitig kleiner. Praktisch sieht das 
wahrscheinlich, insbesondere bei höheren Strömen anders aus, da ich 
sicherlich bei 10mA nicht genau die hälfte verbrauche wie bei 20.

von Stefan F. (Gast)


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Annäherungsweise stimmt das. Die leistung ist Strom multipliziert mit 
Spannung. Die Spannung einer LED ist annähernd konstant.

Tatsächlich hat jede LED einen gewissen Innenwiderstand, an dem Energie 
abfällt. Die aufgenommene Leistung steigt daher schneller an, als die 
zugeführte Spannung. Aber dieser zusätzliche Teil ist Verlustleistung 
(Wärme), keien Lichtleistung.

Bedenke bei deinen Potis, das das Auge logarithmisch reagiert. Um eine 
1W LED sichtbar auf halbe Helligkeit zu reduzieren, musst du sie nicht 
mit 0,5W betreiben, sondern erheblich weniger. Der Unterschied zwischen 
1W und 0,5W ist kaum sichtbar.

von M. S. (ms111)


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Achso oki :) Ja ich habe es jetzt mit nem Ne 555 realisiert.

Ja das mit dem Auge ist mir klar, ich bin am überlegen ob ich mir 
deshalb logaritmische potis hole für die anwendung :) gibt es ja auch :)

eine andere frage: ist es egal wie lang der weg von der schaltung bis 
zum transistor ist? Als transistoren verwende ich TIP41 Darligntons. 
Würde es in meinem Fall sinn machen, bzw nimmt man in meinem Fall 
MOSFETs? Weil an denen fällt ja so gut wie keine spannung ab oder?

von M. S. (ms111)


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Ich habe die schaltung, welche auf dem schaltplan im anhang ist jetzt 
aufgebaut. Jedoch hat sich jetzt ein weiteres problem ergeben. Und zwar 
ist es so das die LEDs in einem gewissen bereich in der mitte sichtbar 
flackern. Es ist jedoch nur in so einem zwischenbereich. Wenn man sie 
ganz dunkel oder ganz hell dimmt tritt dies nicht auf. Wenn man die LEDs 
direkt an den PWM Ausgang anschließt, dann ist dieses flackern sogar 
noch extremer als über dem transistor. Ich habe auch schon die 
Widerstände halbiert, um die frequenz zu erhöhen, das Problem bleibt 
bestehen. Hat jemand ne idee woran das liegen könnte? Und wie man dies 
behebt. Anstelle der Dioden 1N914 habe ich 1N4148 benutzt, was aber 
nichts ändert...

von M. S. (ms111)


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Ich habe mal eine Frage. Wenn ich die LED Streifen in meiner Schaltung 
per PWM Dimmen möchte, sollte ich dann ein lineares oder logarithmisches 
poti nehmen? was macht man da eher? imprinzip nen logarithmisches oder?

von Stefan F. (Gast)


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Logarithmisch ist vermutlich besser.

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