LED-Strip-Lampe analysiert

      LED-Strip-Lampe analysiert

      Hallo Forenfreunde,

      vor einiger Zeit wurde das Thema im Forum mal angerissen: Wie sind eigentlich die aktuellen LED-Lampen aufgebaut, die die Glühlampen mittels dieser gelben LED-Streifen nachempfinden. Neulich gab eine solche Lampe bei mir den Geist auf, sie fing an unregelmäßig zu flackern. Zeit für eine Analyse:



      So sieht die Lampe teilzerlegt aus. Im Schraubsockel E14 befindet sich erwartungsgemäß die Ansteuerelektronik, umhüllt und zur Schraubsockel isoliert von einer Silikonmanschette. Die Lampe selbst lässt schon von außen erkennen, dass sie vier LED-Streifen enthält. Die LEDs sind mit gelbem Leuchtstoff umhüllt.



      Die Elektronik enthält nicht allzuviele Teile, aber - Überraschung - besteht auch nicht nur aus einer Gleichrichterbrücke, Vorwiderstand und einem Siebkondensator. Erkennbar sind folgende Teile:
      • Ladewiderstand (schwarz umhüllt), dient gleichzeitig auch als Sicherungswiderstand, der bei Kurzschluss ohne Brandgefahr auslöst
      • Gleichrichterbrücke
      • Elko, 2,2 µF, 400V, 105°C, Hersteller SANCON
      • 2 SMD-Widerstände, 47 Ohm, 1 MOhm
      • IC mit 6 Anschlüssen, Aufdruck OB2D



      Die Schaltung ist schnell aufgenommen, da gibt es keine Überraschungen. Beim IC (oder nur ein PowerMOS-FET?) stellt sich heraus, dass mehrere Beine miteinander verbunden sind, nach außen ist es ein Bauelement mit nur noch drei Anschlüssen. Der Elko wird von der Brücke über den 10-Ohm-Widerstand geladen und erreicht so ca. 325V Gleichspannung. Zwischen Plus der Gleichspannungsseite und dem IC liegen die vier LED-Streifen in Reihe, danach folgt nur noch das IC bis zum negativen Pol der Gleichspannung. Der 47-Ohm-Widerstand dient meiner Vermutung nach zum Einstellen des LED-Stromes, der 1MEG-Widerstand sorgt für die Entladung des Kondensators nach Ausschalten der Versorgung.

      Bei Betrieb mit Nennspannung liegen über den vier LED-Streifen 300 V an. Am Oszi konnte ich noch kleine Einbrüche auf 285V jeweils zu Ende einer Halbperiode feststellen. Damit werden sie weitgehend mit Gleichstrom betrieben, leuchten also auch ohne Flimmern.



      Und so sieht es primärseitig aus. Der Spannungssinus (325 V) ist an der Kappe etwas abgeschnitten. Der Elko-Ladestrom beträgt ca. 125 mA in der Spitze, lässt schnell nach, um nach ca. 2,8 ms ganz zur Ruhe zu kommen. Aber insgesamt sind Stromanstieg und -verlauf noch recht gutmütig. Eine Glühlampe mit Phasenanschnittdimmer erzeugt einen stärkeren Impuls, v.a. steilere Flanken.




      Zum Schluss ist hier noch ein Bild von den Streifen, mit sehr geringem Strom betrieben. Da wird deutlich, dass jeder Streifen 24 einzelne LEDs enthält. Da sie rundum sichtbar sind, besteht der Träger sehr wahrscheinlich aus Glas oder Quarz. Jedenfalls habe ich in keiner Lage eine starke Abschattung gesehen, wie sie ein undurchsichtiger Träger erzeugen müsste. Kommt das hin? 300 V in Summe Flußspannung, 4 x 24 LEDs --> pro LED eine Flußspannung von 3,125V. Ja, liegt im üblichen Bereich weißer LEDs.

      Der Defekt kam übrigens vom Elko. Während die Ursprungsschaltung auch zerlegt wieder zu flackern begann, war dies verschwunden, als ich einen intakten Elko parallel geschaltet habe. Die Lampe werde ich trotzdem nicht wieder zusammensetzen. Es handelt sich immerhin um eine netzbetriebene 230V-Schaltung und ich kann weder die Berührsicherheit noch den Brandschutz nach einer Bastelei umfassend wiederherstellen. Trotzdem, schade eigentlich. Ein Centteil führt dazu, dass die Lampe nach ca. 1,5 Jahren Betrieb nicht mehr nutzbar ist, obwohl Leuchtstreifen, Chip und Gleichrichter noch problemlos funktionieren. Jetzt ist ein Markenteil drin, ich bin gespannt, ob das länger durchhält.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Danke Christian,

      Der IC ist wohl eine China-Schaltung für Konstantstrom (20mA vermutlich).

      Kenne ich auch von AC/DC LED-Lampen. Sie flackern erst, dann, ein paar Tage später sind sie "tot". Nie sind es die LEDs selbst, bei mir waren es unterdimensionierte Gleichrichter. Denn wenn ich die kaputten Lampen an mein 12V Labornetzteil angeschlossen habe, leuchteten sie wieder. Da wird uns Murks angedreht. Die könnten VIEL länger halten, wenn die Bauteile ordentlich dimensioniert/spezifiziert würden.

      Der ganze Hype um "Sustainability", "Care for the Environment", Energy Conservation", "CO2-Footprint" ist auf den Prüfstand zu stellen. Eher ist anzunehmen: Niedrigere Herstellkosten und mehr Umsatz". Wie soll ein auf Wachstum und Profit ausgerichtetes Unternehmen auch sonst anders funktionieren?

      Gruß
      Reinhard
      Auch von mir vielen Dank an Christian -- so in etwa hatte ich das erwartet, aber noch keine aufgemacht (meine laufen zum Glück alle noch). Natürlich ist es massiv ärgerlich, wenn da wieder über so etwas wie den Elko die Lebensdauer eingestellt wird. Wenn wir Müll vermeiden wollen, muss man m.E. genau an der Stelle ansetzen ... jetzt bin ich natürlich gespannt, wie sich ein Markenprodukt im Vergleich schlägt.

      Besten Gruss,

      Michael
      Kleiner Nachtrag:

      Ich habe mich noch etwas mit dem Konstantstrom-IC beschäftigt, es ausgelötet und mit einer LED, Strommesswiderständen und diversen Spannungen betrieben, um der Innenschaltung auf die Spur zu kommen. Ob ich das jemals wieder brauche? Keine Ahnung, aber es befriedigt meine Neugier.

      Die Spannungsmessungen und die ursprüngliche Beschaltung am Strombegrenzer-IC ließen Rückschlüsse auf das Arbeitsprinzip zu. Unter der aufgedruckten Bezeichnung habe ich keine Daten im Web gefunden, also musste es so gehen. Das ist nicht weiter tragisch, kompliziert ist die Sache nicht. Das Ding arbeitet nach dem folgenden Prinzip, die IC-Innereien sind im blauen Rechteck dargestellt:



      An R2 fallen 0,625V ab. Das spricht für eine BE-Strecke eines Transistors in derselben Schaltungsmasche, der die Strombegrenzung aktiviert. Der Rest ist schnell erzählt. Dieser Transistor Q1 klaut dem anderen - Q3 - den Basisstrom, wenn er öffnet, und begrenzt so den fließenden Strom durch die LED-Kette, Q3 und R2 auf den ungefähren Wert Ube/R2.
      Ob Q3 nun ein Bipolartransistor oder ein N-Mosfet ist, kann ich nicht sicher sagen. Beides ist denkbar, die geringe Restspannung von ca. 4 V zwischen IC+ und IC-sense deutet eher in Richtung Bipolartransistor.

      In den Chip integriert ist R1, der den Basisstrom für den Regeltransistor Q3 liefert. Er ist in Wirklichkeit mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Konstantstromquelle. Am Anschluss IC- verließen den Chip stets 130 µA, egal, ob nun 8, 15 oder 20V an IC+ anlagen. Das passt nicht zu einem Festwiderstand, da müssten die Ströme mit zunehmender Spannung ansteigen. Es ist bei integrierten Schaltungen ja auch einfacher, eine Stromquelle vorzusehen, als einen Widerstand.

      Alles in allem: eine kleine, aber effektive Schaltung. Vielleicht nutze ich sie, um eine Stromquelle zum schnellen Testen von Zenerdioden, LEDs u.ä. aufzubauen. Diskret ginge das auch mit der obigen Schaltung, aber nun liegt mal so ein nettes IC herum. Wer etwas Vergleichbares sucht, der BCR 420UW67 ist ähnlich, arbeitet aber mit Dioden zum Klauen des Basisstroms.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Hallo Christian,

      interessant!

      Ich finde in unseren Garten-Solarlampen einen kleinen China-IC mit vier Beinchen und der Bezeichnung YX805A. Ich vermute einfach mal, der ist ähnlich wie der, den Du analysiert hast oder noch einfacher.
      datasheet-pdf.com/PDF/YX805A-Datasheet-ETC-912097
      https://www.datasheet4u.com/datasheet-pdf/Shiningic/YX805A/pdf.php?id=1260309

      Dazu ist ja ein ganz neues Experimentierfeld offen, um China-Technik auf die Spur zu kommen!
      dzrmo.wordpress.com/2017/01/02…edux-aka-joule-thief-p-1/


      Gruß
      Reinhard
      Hallo Reinhard,

      Danke für Deine Reaktion und die geteilten Links. Ich würde da gerne nochmals präzisieren, vor allem im Hinblick auf Mitleser.

      Die diskutierten ICs für Gartenlampe mit Akku, beziehungsweise für eine 230V- Lampe unterscheiden sich deutlich in der Funktion.

      Erstere treiben meist eine LED mit einer Spannungsquelle, deren Ausgangsspannung unterhalb der Fließspannung der LED liegt. Dazu nutzen sie stets eine mit der Last in Reihe liegende Induktivität und realisieren eine primitive Art von Aufwärtsregler. Am Ausgang entsteht ein pulsierender Gleichstrom.

      Letztere sind oft sehr simple Konstantstrom-Schaltungen und laufen unter dem Überbegriff Low-Side-Constant-Current-LED-Driver. Sie liefern ungepulsten Gleichstrom und verheizen gezielt einen gewissen Teil der zugeführten Energie.

      Zu den Aufwärtsreglern gibt es eine nachbausichere und diskret aufgebaute Variante bei Burkhard Kainka, die ein dankbares und einfaches Bastelprojekt abgibt.

      b-kainka.de/bastel36.htm

      Viele Grüße,
      Christian
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      Hallo zusammen,

      gestern war es soweit. Der OSRAM-LED-Strahler, Lebensdauer angeblich 15000 Stunden, hat nach ca. 3000 Stunden aufgegeben.

      An sich macht der Strahler einen guten Eindruck, Alu-Druckgussgehäuse, breiter Abstrahlwinkel durch Kunststofflinsen ... nützt aber nix, wenn kaputt.

      Nach Entfernen der Kunststofflinse lassen sich drei Schrauben rausdrehen, zwei Drähte ablöten und danach kann man die vollvergossene Elektronik entnehmen. 30 Minuten später sah das Ganze so aus:



      Die Elektronik ist erstaunlich aufwändig, zweiseitig bestückte Platine, es gibt vier Spulen und (leider) einen Rubycon-Elko. Womit sich meine Hoffnung auf eine schnelle Reparatur erledigt hatte. Der Elko hat noch 204µF anstatt 220µF, was heute aber normal ist. Verwunderlich: 35V Nennspannung.




      Der zweite Test waren die sechs LED. Diese sind in Reihe geschaltet und brauchen zum Leuchten ca. 20 V, was die Nennspannung des Elkos erklärt. Die LED sind i.O., werden aber extrem heiß, obwohl sie guten thermischen Kontakt zum Gehäuse haben.

      Dann kam der Test der Gesamtschaltung. Darin befindet sich ein Step-Up-Wandler, der als Stromquelle gefahren wird. Und dieser funktioniert einwandfrei, am Elko liegen 29V. An den LED leider nur 0,1V. Der Spielverderber ist der große Unbekannte, als Typbezeichnung lese ich: 01=900 oder 01=90G. Unter beiden Bezeichnungen gibt es nichts im Netz:

      P1010790.JPG

      Am Schaltbild (oben) erkennt man, dass dieser zwischen dem Minus-Ausgang des Schaltreglers und dem Minuspol der LED geschaltet ist. Und genau da ist die Unterbrechung. Ein Anschluss scheint der Steueranschluss zu sein (???), aber da tut sich nichts.
      Darunter habe ich noch das Schaltbild der Applikation des Herstellers kopiert.



      Die Frage an Alle ist jetzt: Weiß jemand irgendwas über diesen Baustein?

      Gruß

      Rolf
      Leider nein. Ein zusätzlicher Konstantstromregler?
      Aber da sieht man's mal wieder: Das Papier der Packung ist geduldig, wenn es darum geht, Lebensdauerangaben aufzudrucken. Früh ausfallende LEd-Lampen kennt mittlerweile jeder.
      Tipp für die Zweitverwertung: Nimm die LEDs auch noch raus und du hast einen prima Siebeinsatz für den Abfluss, wie im Bild. Gespart ist verdient.

      VG Stefan
      Bilder
      • Abfluss-Sieb.jpg

        7,19 kB, 225×225, 10 mal angesehen
      Hallo Tommy,

      vielen Dank für Deine Mühe. Volltreffer, er ist es. Im Datenblatt findet sich folgendes Bild:



      Das erklärt den seltsamen Aufdruck:

      P1010790.JPG

      Das erklärt dann auch die zweite Induktivität. Somit haben die Osram-Entwickler einen Step-Up-Regler (RT8485) realisiert, der aus den 12V -> 29V erzeugt und dahinter einen PWM-Regler (RT8471) geschaltet, der als geregelte Konstantstromquelle arbeitet.
      Eigentlich ist dieser Baustein für dimmbare LED-Lampen gedacht, was aber auf meine offiziell gar nicht zutrifft. Vielleicht war ja überall das Gleiche drin ... .

      Mal schauen ob man mit den Informationen noch etwas retten kann.

      Gruß

      Rolf

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „KOR“ ()

      Neu

      Hallo,

      um die Sache zum Abschluss zu bringen. Der PWM-Regler (RT8471) hat (nach Ausschlussverfahren) wohl das Zeitliche gesegnet. Alle Bauteile, die dazu gehören sind i.O., bleibt eigentlich nur er selbst übrig.

      Was folgt daraus? Osram-LED-Lampen besser nicht mehr kaufen? Nein, aber Tipp an Osram. Das Kleingedruckte einfach größer drucken. Diese LED-Lampen dürfen nur in "offenen" Leuchten eingesetzt werden, damit die Kühlung über das Alu-Gehäuse funktioniert. Bei mir steckten Sie in der Decke, wo wenig bis keine Konvektion möglich ist. Dort befand sich noch ein weiteres, noch funktionsfähiges Exemplar, die Gehäusetemperstur bei ca. 80°C, bei aktueller Raumtemperatur von 20°C. Im Sommer war es hier noch deutlich wärmer. Die Lampe ist jetzt in den Keller umgezogen, da hängt sie an einer offenen LED-Leiste und hat nur noch 60°C.

      Gruß

      Rolf