Fallstricke bei der Flicker-Messung bei LED-Leuchten vermeiden

| Autor / Redakteur: Guido Körber * / Hendrik Härter

Qualität des Lichts: Um Licht neutral zu bewerten, sind objektive Messwerte notwendig. Man muss wissen, was man misst und die Grenzen der Messgeräte kennen.
Qualität des Lichts: Um Licht neutral zu bewerten, sind objektive Messwerte notwendig. Man muss wissen, was man misst und die Grenzen der Messgeräte kennen. (Bild: ©demarco - stock.adobe.com)

Will man seine LED-Leuchten ausmessen, ist gute Messhardware gefragt. Wichtig dabei ist, die Grenzen des eingesetzten Messgerätes zu kennen und den Werten nicht blind vertrauen. Worauf man achten sollte, um realistische Werte zu bekommen.

Flicker ist aktuell eines der ganz großen Themen bei der Beleuchtung. Nachdem LEDs mittlerweile seit einiger Zeit das Versprechen von Lichtqualität und Lebensdauer einhalten, ist jetzt das Flimmern in den Fokus gerückt. Da eine LED praktisch über keine Trägheit verfügt, resultiert eine Unterbrechung des Stroms durch den LED-Chip auch in einem sofortigen Abreißen des Lichtstromes.

Werden LEDs ohne Treiber direkt am Netz betrieben oder über PWM = Pulsweitenmodulation gedimmt, kommt es zum ungewünschten flimmern. Ob und wie stark dieses Flimmern sichtbar ist, oder nicht direkt sichtbare Auswirkungen hat, hängt von verschiedenen Parametern ab. Bisher waren Probleme durch Flimmern in der Lichttechnik in erster Linie von Leuchtstoffröhren bekannt, wo es durch elektronische Vorschaltgeräte mit höheren Frequenzen schon vor längerer Zeit weitgehend gelöst wurde.

Mit Messtechnik dem Flicker auf der Spur

Bei LEDs ist gerade in der letzten Zeit das Problem immer deutlicher in den Vordergrund gerückt. Zunehmender Preisdruck hat zur Verbreitung von sogenannten treiberlosen LEDs geführt, wo die Netzspannung nur gleichgerichtet und dann mehr oder weniger geschickt auf LED-Ketten geschaltet wird, um einen halbwegs gleichmäßigen Lichtstrom zu erzeugen. Diese Methode hat zwangsläufig ständige Helligkeitsänderungen mit 100 Hz zur Folge.

Am anderen Ende der Preisskala wird die Forderung nach mehr Steuerungsmöglichkeiten immer deutlicher. Der Kunde möchte das Licht möglichst präzise einstellen können oder automatische Funktionen wie Tageslichtsimulation haben. Damit sind Methoden zum Dimmen gefragt. Die erwähnte Pulsweitenmodulation ist technisch einfach zu realisieren und gleichzeitig energieeffizient. Leider ist bei PWM das Flimmern das Funktionsprinzip. So sind immer mehr problematische Produkte in den Markt gekommen und die Anwender werden zunehmend darauf aufmerksam, dass LED-Licht nicht immer gleich LED-Licht ist.

Gerade in den letzten Monaten sind diverse Messgeräte auf den Markt gekommen, die in der Lage sind, das Flimmern optisch zu bewerten. Subjektive Beurteilung hat immer das Problem genau das zu sein: subjektiv. Neben der echten Bewertung fließen hier Erwartungen und Vorlieben mit ein. Für eine neutrale Beurteilung ist es wichtig, objektive Messwerte zu erfassen. Wie bei jeder Messung muss man dazu aber wissen, was man tatsächlich misst und wo die Grenzen des Messgerätes sind. Und Grenzen erreichen können die Messgeräte der aktuellen Generation ziemlich schnell.

Auf den optischen Sensor kommt es an

Das Messprinzip für ein Flickermeter ist technische gesehen recht einfach. Allerdings steckt der Teufel im Detail. Ein Fotosensor mit nachgeschalteten A/D-Wandler liefert die Werte, die dann digital ausgewertet und angezeigt werden. Das erste Glied in dieser Kette ist bereits sehr entscheidend. Der optische Sensor muss schnell genug sein und dabei gute Messwerte liefern. Viele Sensoren sind aber nicht auf beides optimiert, sondern schalten entweder schnell oder liefern eine gute Messauflösung. Das liegt daran, dass die meisten Sensoren für optische Datenübertragung oder für die Messung von statischem Licht vorgesehen sind. Damit begrenzt sich schon die Geschwindigkeit bzw. Abtastrate, mit der gemessen werden kann.

Der verwendete A/D-Wandler ist wahrscheinlich eher kein begrenzender Faktor, hohe Wandlergeschwindigkeiten sind leicht verfügbar, aber die nachgelagerte Datenverarbeitung kann wieder ein Flaschenhals sein, der die Abtastrate beschränkt. Eine hohe Abtastrate ist die wesentliche Voraussetzung für aussagefähige Messungen. Liegt die Abtastrate nicht deutlich über der zu messenden Frequenz, dann ergeben sich Abtastfehler die auch Aliasing genannt werden. Wenn das Signal und die Abtastrate in der Frequenz ähnlich sind, dann kann es dazu kommen, dass die Abtastung mehrfach hintereinander Licht 100 Prozent erkennt, obwohl jedes mal zwischen zwei Abtastungen eine Dunkelphase liegt. So würde eine deutlich niedrigere Frequenz erkannt werden als tatsächlich vorliegt.

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