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LED-Streifen dimmen per PWM (Pulsweitenmodulation)

Wenn Sie unseren Blog-Beitrag über LED und Dimmer gelesen haben, wissen Sie bereits, dass diese beiden Komponenten einer Lichtanwendung nicht unbedingt beste Freunde sind – sie gehen derzeit eher eine Zweckgemeinschaft ein.LED-Zubehör

Bei einer Glühlampe reicht es, die Spannung zu verringern, um sie zu dimmen. So einfach geht das bei einer LED aber nicht. Eine LED ist ein Halbleiter, der praktisch immer eine Elektronik vorgeschaltet sein muss. Der Dimmvorgang muss so gestaltet werden, dass die Elektronik wie gewünscht darauf reagiert. Das ist leider ziemlich kompliziert und mit einer einfachen Veränderung von Spannung und Stromstärke nicht zu erreichen. Die LED reagieren nämlich unterhalb einer bestimmten Spannung (Durchlassspannung oder Flussspannung) gar nicht oder nur minimal. Wird der Schwellenwert dagegen überschritten, steigen der Strom und damit auch die Lichtausbeute plötzlich stark an.

Pulsweitenmodulation reguliert die abgegebene Energiemenge über die Zeit

Die vom Elektronik-Konzern Philips entwickelte Pulsweitenmodulation (PWM) löst das Problem in der Weise, dass nicht die Spannung selbst verändert wird, sondern die Zeitdauer, in der die Spannung abgegeben wird. Vereinfacht ausgedrückt: Die LED werden in schneller Folge ein- und ausgeschaltet. Nach dem Hellschalten (Puls) gibt es eine Dunkelphase (Pause). Pulsweitenmodulation bedeutet also eine Veränderung des Verhältnisses zwischen Puls und Pause. Üblicherweise werden mindestens 100 Puls-Pause-Takte pro Sekunde erzeugt. Man spricht auch von einer Frequenz von 100 Hertz. Jeder Takt dauert also nur 0,01 Sekunden oder zehn Millisekunden. Das menschliche Auge ist zu träge, um die Lichtwechsel einzeln wahrzunehmen. Bei geringer Lichtintensität registrieren wir erst bei Frequenzen unter 25 Hertz ein Flimmern, bei zunehmender Intensität und größeren Flächen sind es etwa 75 Hertz. Liegt die Frequenz darüber und wird durch die Pulsweitenmodulation die Dunkelphase verlängert, nehmen wir nur die durchschnittliche Leuchtstärke wahr – das Licht wirkt also dunkler. Das Verfahren entspricht im Prinzip der Regulierung einer Kochplatte am Elektroherd: Wird die Platte in regelmäßigen Abständen ein- und ausgeschaltet, reduziert sich die durchschnittlich abgegebene Wärme. Die Trägheit unserer Augen nutzen wir übrigens im klassischen analogen Kino – aus vielen Einzelbildern entsteht in unserem Kopf ein Bewegungsablauf, obwohl wir in Wahrheit nur Standbilder sehen.

Pulsweitenmodulation

Bild: "PWM" o.V.. Lizenz: CC BY-SA 3.0

PWM als geeignetes Verfahren für LED-Streifen

Auch wenn das Flackerlicht von unseren Augen nicht bewusst wahrgenommen wird, hat es doch seine Tücken. Kameras zum Beispiel „sehen“ die Helligkeitswechsel, und bei bewegten Objekten könnten auch Stroboskop-Effekte entstehen – wir würden im Extremfall bewegte Teile als stillstehend wahrnehmen, und das kann gefährlich sein. Durch den Einsatz von Feldeffekttransistoren (FET) in der Schaltung wird der Flimmereffekt jedoch reduziert und gleichzeitig ein Dimmen bis fast auf Null erreicht.

Beim Dimmen von Effekt- und Hintergrundbeleuchtungen wie den beliebten LED-Streifen sind die unerwünschten Effekte aber vernachlässigbar gegenüber der Möglichkeit, auf einfache Art und Weise gedämpftes bzw. regulierbares Licht zu erhalten. PWM-Dimmer sind günstig zu haben und verbrauchen kaum Energie. Die ankommende elektrische Energie wird nicht in andere Energieformen umgewandelt, es entsteht also keine nutzlose Abwärme. Die Spannung wird lediglich zeitlich dosiert abgegeben.

PWM-Dimmer zwischen Netzteil und LED Streifen

Empfehlenswert ist das sogenannte sekundärseitige Dimmen. Der Dimmer befindet sich also nicht zwischen Spannungsquelle und Netzteil, sondern zwischen Netzteil und LED-Strip. Beim primärseitigen Dimmen, das heißt mit einem dimmbaren Netzteil, entstehen häufig Kompatibilitätsprobleme. Selbst bei hochwertigen Netzteilen ist der Dimmbereich vor allem nach unten hin begrenzt – bei 50 % Lichtleistung ist teilweise schon Schluss. Außerdem können Flackern, Brummen oder Summen bei bestimmten Dimmstufen auftreten. Alle diese Nachteile werden durch sekundärseitige PWM-Dimmer vermieden. Entsprechende Produkte finden Sie in unserem Zubehörprogramm. Die Bedienung des Dimmers erfolgt am komfortabelsten über eine Fernbedienung, alternativ auch über einen Regler am Dimmer selbst.

Achten Sie bei der Zusammenstellung Ihrer Beleuchtungslösung auf dimmbare LED-Streifen, ein geeignetes Netzteil entsprechend der Leistungsaufnahme der angeschlossenen LED und den passenden Dimmer für einfarbige oder mehrfarbige Strips. Auch für die weißen LED mit regulierbarer Farbtemperatur („tunable white“) halten wir spezielle Lösungen bereit. Bei Unklarheiten und ergänzenden Fragen hilft unser kompetenter und freundlicher Kundenservice gern weiter.

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