HmIP-BDT - dimmbare LEDs

[Schalterrei]

Nabend,

vermutlich eine dumme Frage, aber ich werde aus der Beschreibung zu o.g. Dimmer nicht ganz schlau:

Ermöglicht das Dimmen von [..] dimmbaren LEDs

Ich habe im Wohnzimmer (an einem Stromkreis) zwei LED Deckenleuchten. Beide arbeiten über 230V. Diese sind nicht explizit als "dimmbar" gekennzeichnet.
Lasst mit dem Phasenabschnittsdimmer auch dieses Leuchtmittel dimmen, oder funktioniert das nur bei speziellen LEDs?
Kann man so etwas um/nachrüsten?

Dankeschön

[Familienvater]

Hi,

bei LEDs muss das Leuchtmittel explizit "dimmbar" sein, ich kann Dir noch nicht mal sagen, was passieren könnte, wenn die Leuchtmittel gänzlich ungeeignet sind (ob das nur das Leuchtmittel himmelt, oder sogar den Dimmer auch).

Und je nach dem, "was" für Leuchtmittel in der Lampe sind, kann man die einfach gegen dimmbare Leuchtmittel wechseln (z.B. GU10-Birnen). Wenn die nicht wechselbar sind, dann hat man verloren.

Wie gut ein dimmbares LED-Leuchtmittel mit einem Dimmer harmoniert, und ob es evtl. flackert, oder nicht ganz ausgeht, etc. ist leider eher durch ein Selbstversuch zu ermitteln, und im Idealfall hat man zusätzliche Infos vom Leuchtmittelhersteller, was der für Dimmer empfiehlt (Phasenan- oder Phasenabschnitt) -> und das sollte zur Technologie des eigenen Dimmers passen.

Der Familienvater

[Schalterrei]

Guten Morgen - vielen Dank für die Infos.
Ärgerlich. Leider sind die Leuchtmittel fest verbaut (die eine eine gebogene Pendellampe, die andere ein quadratisches und flächiges Panel). Waren nicht wirklich preiswert - dumm das ich sowas nicht vorher wusste :-/
Trotzdem besser als ggf. beide aus Unwissenheit ins Nirvana zu befördern weil ich herumgefingert hätte..

[bester42]

Dimmbar oder nicht richtet sich nicht nach den LED, sondern nach deren Netzteil.

Eine einzelne weiße LED hat eine Durchlassspannung (die Mindestspannung, die sie zum Leuchten braucht) je nach Modell zum Beispiel von ca. 3,1-3,4 V. Sie hat allerdings einen sehr geringen Widerstand, d.h. sehr knapp über der Durchlassspannung liegt die Grenzspannung, bei der so viel Strom fließt, dass sie durchbrennt.

LED werden daher mit einer Strombegrenzung betrieben. In den gängigen Lightstrips begrenzen Widerstände den Strom. 3 LED in Reihe + ein Vorwiderstand laufen dann an 12V. Am Widerstand fällt die nicht benötigte Spannung ab - bei 3*3,1V=9,3V und einem 12V Netzteil also 2,7V. Wenn der zulässige Strom durch die LEDs 50mA beträgt, kann man über das bekannte U = R*I ausrechnen, dass R ca. 54 Ohmbetragen müsste. Wegen der Tolleranzen und der Temperaturdrift bei LEDs (sinkende Durchlasspannung bei Erwärmung von LEDs) müsste man eher 100 Ohm nehmen, was einen Strom von 27mA entspäche. Wegen Tolleranz und Temperaturdrift kann man die mögliche Helligkeit der LED also nur zum Teil nutzen. Es kommt noch ärger: 0,07W fallen am Widerstand an Abwärme ab. Klingt wenig, aber das gilt je 3 LED, bei 60LED/m sinds schon 2,2W/m, bei einem 5m-Strip 11W reine Abwärme der Widerstände.
Nur als Beispielrechnung.
Über die Spannung kann man nicht wirklich dimmen, zwar würde ein Absenken der Spannung um 1,35V theoretisch die Stromstärke halbieren - je kleiner der Spannungsabfall am Vorwiderstand, um so stärker schlägt aber die Temperaturdrift der LEDs durch. Also dimmt man durch schnelles An-/Ausschalten zwischen Trafo und LEDs, sogenannte Pulsweitenmodulation.
Das gilt aber nur für kürzbare Stripes, bei denen die LED in Dreiergruppen sind (12V) bzw. in Sechsergruppen (24V) mit jeweils einem Vorwiderstand. Energetisch und vom Ausnutzungsgrad der möglichen Helligkeit ist das suboptimal, mit Vorwiderständen zu arbeiten.

Bei Lampen mit fest verbauten LED funktioniert das ganze anders. Die Stromaufnahme aller LED ist dort insgesamt bekannt, kann sich also anders als bei Lightstrips von der Rolle nicht ändern. man braucht also keine 3-er/6-er Gruppen mit Vorwiderständen bilden, sondern kann die LEDs so schaltungstechnisch anordnen, dass z.B. immer 5 parallel und z.B. von diesen 5er-Gruppen 12 in Reihe geschaltet sind - das wären dann 250mA mit 37,2-40,8V. Es wird dann kein Netzteil mit einer konstanten Spannung verwendet, sondern mit konstantem Strom (Konstantstromquelle, KSQ bzw. englisch Constant Current). Etwas weniger als 250mA (Toleranzen!) aber z.B. noch 200mA. Die Leistungsfähigkeit der LED wird besser ausgenutzt. Die Konstantstromquelle regelt ständig die Spannung so nach, dass es bei den 200mA bleibt - es gleicht Termeraturdrift aus. Mehrere Tausendmal je Sekunde.
Zwischen KSQ und LED kann man nicht per PWM dimmen, den "aus" wäre für die KSQ ja Anlass, die Spannung hoch zu fahren. KSQ und PWM stören sich gegenseitig, ggf. mit permanenten Schäden.
Eine nicht dimmbare LED-Beleuchtung hat so eine KSQ.

Eine KSQ kann aber auch so aufgebaut sein, dass sie ein Steuersignal auswertet, das ihr mitteilt, um wie viel Prozent sie den Ausgangsstrom reduzieren soll. Solche KSQ sind teurer.
Folgende Steuersignalprotokolle gibt es:
- DALI (digitales Busprotokoll) - eher für den geweblichen Bereich verbreitet
- PWM - anders als bei lightstripcontrollern wird aber nicht direkt der Strom geschaltet, sondern die KSQ wertet die PWM aus und stellt dann ihre Regelung entsprechend ein.
- 0-10V Steuerspannung
- Auswertung eines Phasenschnittes

Die letzte Methode macht eigentlich technisch keinen Sinn ist aber kompatibel zu alten Dimmern. Anders als bei Glühbirnen wird hier nicht direkt gedimmt, sondern eine Steuerleitung in der KSQ misst sozusagen die Sinuswelle, die am Eingang anliegt, dedektiert den Phasenschnitt und stellt entsprechend den Ausgangsstrom niedriger.
Da der Phasenschnitt aber eben auch die Stromzufuhr unterbricht (eben der "Schnitt" in der Sinuswelle) muss die KSQ entsprechend große Kondensatoren haben - sie braucht durchgehend Versorgung. Da gibts dann aber praktisch eine Grenze, in den meisten Fällen kann man so nur bis 30% runter dimmen, sonst flackerts (weil der Kondensator die Lücken nicht mehr ganz füllen kann).

Der HmIP BDT macht Phasenschnitt. Man muss also die vorhandene, nicht dimmbare KSQ der Lampe gegen eine per Phasenschnitt dimmbare tauschen. Wichtig ist der Spannungsbereich (muss nicht ganz exakt passen, darf z.B. weiter sein, aber nicht kleiner) und die Stromstärke (darf maximal so groß sein, wie bei der vorhandenen. Mehr lässt die LED durchbrennen, weniger sorgt lediglich für geringere Helligkeit. Wenn man also eine 200mA KSQ hatte, kann man eine 180mA KSQ im gleichen Spannungsbereich nehmen. Eine 250mA würde die Lebensdauer der Lampe aber rapide verkürzen - ggf. bis auf 0)

Also: Die Daten der vorhandenen KSQ anschauen. Beliebte und zuverlässige per Phasenschnitt dimmbare Netzteile (auch als "AC-Dimmbar" bezeichnet) gibts z.B. von Meanwell in der PCD-Reihe. Kosten um die 20-35€ (je nach Stromstärke/Spannungbereich)

[bester42]

Ich habe noch mal etwas weiter recherchiert und eine Lösung gefunden, mit der sich eine nicht dimmbare Deckenleuchte umrüsten lässt.

Die KSQ von Mean Well der LCM-xx Reihe haben einen PWM-Eingang, mit dem sie sich dimmen lassen. Die KSQ hat auch einen 12V "Hilfsanschluss" mit 50mA, um Steuergeräte, die PWM erzeugen, mit Strom zu versorgen. In der Homematic-Serie gibt es den HM-LC-Dim1PWM-CV, der eigentlich zum Schalten von Lightstrips gedacht ist. Gibts leider nur für Homematic, nicht für HomematicIP. Ohne Lightstrips braucht er 45mA, kann also am Hilfsanschluss der KSQ angeschlossen werden, ohne dass man dafür noch ein weiteres Netzteil benötigt.
Leider haben der Hilfsanschluss und DIM-Eingang nicht den gleichen Massenpegel; V- und DIM- dürfen nach Datenblatt nicht verbunden werden. Daher kann man die PWM-Schaltung wohl doch nicht aus der KSQ versorgen, sondern bräuchte dafür ein eigenes Netzteil. Schade.

Das "xx" hinter LCM ist 25, 40 oder 60 - die Wattleistung, die die KSQ maximal liefern kann. Bei einer 38W-Deckenlampe kann man die vorhandene nicht dimmbare KSQ also gegen eine LCM-40 oder LCM-60 tauschen; mehr schadet nicht wirklich (sind alle sehr energieeffizient), Preisunterschied ist relativ gering. Ich habe mir eben einen LCM-40 und einen LCM-60 bestellt (bei voltus.de zur Zeit recht günstig um die 26€).
Die KSQ kann auf 350, 500, 600, 700, 900 oder 1050 mA eingestellt werden. Die Spannungsregelung passiert automatisch zwischen 2 und 100V (ernsthaft, sehr weiter Regelbereich. Ist halt eine sehr hochwertige KSQ, nicht zu vergleichen mit den Billigprodukten, die bei den Lampen verbaut sind).

Die Umrüstung einer Deckenlampe funktioniert so:
1. vorhandene KSQ ausbauen
2. lesen, welche Stromstärke sekundär verwendet wird und welche Leistungsaufnahme die Lampe hat
2b - bei weniger als 350mA kann man die LCM nicht nehmen, dann muss man weiter suchen, was es alternativ gibt.
3. Mean Well LCM nehmen, welche mindestens genausoviel Watt liefert
4. Mit den Dip-Schaltern die Stromstärke einstellen - und zwar diejenige, welche nicht größer als die der alten KSQ ist (also: alte KSQ 400 -> neue 350 (wird also etwas dunkler werden), 500 -> 500, 550->500 usw.)
-> Zwischentest, ob die Lampe jetzt auch läuft und man alles richtig gemacht hat
5. HM-LC-Dim1PWM-CV an den 12V Hilfsausgang der LCM mit 10V versorgen. PWM-Ausgang der HM-LC-Dim1PWM-CV an den PWM-Eingang der KSQ anschließen.
6. HM-LC-Dim1PWM-CV im Homematicnetz anmelden
7. Das dimmbare Licht genießen

Achtung: Bisher ergibt sich das aus den verschiedenen Anleitungen; ich habe das noch nicht getestet.

Ich steuere mein Licht auch nicht via Homematic, sondern über Zigbee.
allerdings habe ich zwei nicht dimmbare Deckenpanele, die ich auf Zigbee umrüsten will. Dafür habe ich mir zwei LCM bestellt. Zur PWM werde ich einen Einkanal-Zigbee-Lightstripcontroller verwenden ( Selbstbau: Siehe http://www.urban.tk/zigbee_lightstrip-controller.pdf ).
Wenn das so funktioniert, wie ich mir das vorstelle - also einen Zigbee-LS-Controller als PWM-Quelle zu verwenden - gibt es keinen Grund, warum es mit einem HM-LC-Dim1PWM-CV nicht funktionieren sollte.

Ich werde voraussichtlich Ostern den Umbau eines nicht dimmbaren Leuchtmittels mit fest verbauten LEDs (Deckenpanel) mittels Mean Well LCM-40 und Lightstrip-Controller durchführen. Bei Interesse werde ich dann hier berichten - man muss für Homematic dann nur gedanklich den Zigbee-LS-Controller durch den HM-LC-Dim1PWM-CV ersetzen.

[RalphP]

Vielen Dank @bester42 für die ausführlichen Informationen was mich einen großen Schritt weiterbringt in einem Vorhaben:

Ich habe im Flur in einer Decke LED Spots eingebaut die nicht dimmbar sind. Über zwei HmIP-BSM werden einmal 3 und einmal 6 Lampen eingeschaltet. Mein Ziel ist, dass Nachts die Lampen über ein Bewegungsmelder nur als Orientierungslicht eingeschaltet werden (~10%).
Jede Lampe hat einen kleinen LED Treiber (KSQ) vorgeschaltet der direkt an 230V angeschlossen wird. Hier steht drauf: 6-12V, 300mA sowie max 3,7 Watt.
Die Mean Well LCM Serie gibt es leider nicht mit 300mA und parallel schalten möchte ich die nicht. Ich habe von ERP eine ESS Serie gefunden. Das Netzteil ESS015W-0300-42 liefert konstant 300mA aber als Ausgangsspannung ist 28-42 Volt angegeben sowie 11-15 Watt. Das irritiert mich. Wie ist das zu verstehen bzw siehst du ein Problem wenn ich je 3 meiner Lampen in Reihe schalte und an einem KSQ anschließe? Dimmbar über 0-10V wobei ich mir überlegt habe als fester dimmwert einfach einen Widerstand über einen HmIP-PCBS dazu schalten. Bei den Mean Well kann ich wohl über einen 10K Widerstand an Dim 10% Helligkeit vorgeben.
Kannst du mir bitte die Volt Geschichte erklären?
Über andere Lösungsvorschläge bin ich natürlich auch sehr dankbar.
Danke, Ralph