Das LED-Leuchtmittel flackert

Frage: 
Bei einem Kunden sind drei hochwertige Leuchten eines namhaften Herstellers fest angeschlossen (AC 230 V), die nicht auswechselbare LED-Leuchtmittel mit geringer Leistungsaufnahme beinhalten. Wenn der Kunde nun eine Lichterkette oder ähnliche Produkte mit LED-Leuchtmitteln anschließt (Kleinspannung), fangen entweder diese oder die fest verbauten Leuchtmittel an zu flackern. Die Leuchten bzw. Steckdosen werden von unterschiedlichen Schaltern (normale UP-Einsätze) geschaltet. Im Stromkreis gibt es weitere LED-Leuchtmittel (über Phasenabschnitt-Dimmer geschaltet), Fernseher und ähnliche Geräte. Im gesamten Haus sind weitere Dimmer verbaut, an denen jeweils mehrere LED-Spots mit einer Leistung von ca. 5 W angeschlossen sind. Diese flackern auch von Zeit zu Zeit. In dem Raum, in dem die eingangs erwähnten Leuchten angeschlossenen sind, habe ich nun parallel zu L und N der Lampenleitung einen Entstörkondensator mit 0,1 µF angeschlossen, um zu sehen, ob das die Störung behebt. Können Sie hier weiterhelfen?

Antwort:
Um gleich hinten anzufangen: Die Methode mit dem Entstör-Kondensator hätte ich auch als erstes versucht. Ich konnte hiermit – deutlich größerer Kapazitäten eingeschlossen – bisher allerdings noch keine Erfolge erzielen.

In der Tat geht der Trend bei LED-Leuchten eindeutig in Richtung nicht auswechselbarer Leuchtmittel, sowohl bei fest angeschlossenen wie auch bei Leuchten mit Netzstecker. Dies mag man kritisieren oder auch als marktgerecht hinnehmen. Entsprechende Anmerkungen hierzu fanden sich noch vor kurzem im Elektropraktiker [1]. Seit man von den LED-Modulen eine ähnliche Lebensdauer erwarten darf wie von der gesamten Leuchte, ist für die einfache Auswechselbarkeit des Leuchtmittels – wie noch bei der Glühbirne der Fall – kein Grund mehr gegeben. Sonst müsste bei einem PKW auch das Lenkrad ebenso einfach getauscht werden können wie die Räder, auf denen er rollt.

Entwicklung ohne Norm. Was noch fehlt, ist eine Norm, ein Standard oder eine Konvention über die Dimmbarkeit von LED-Leuchtmitteln, sodass es derzeit zu den unterschiedlichsten Störungen oder Teilerfolgen kommen kann. Eine andere Lampe am selben Dimmer oder dieselbe Lampe an einem anderen Dimmer können das Ergebnis jederzeit in sein Gegenteil umkehren. Bei dieser Technik herrscht zurzeit noch der Wildwuchs. Die Elektrofachkraft ist dabei auf Versuch und Irrtum angewiesen, verärgert so ungewollt ihren Kunden und ist hiergegen machtlos. Dies liegt daran, dass zeitgleich mit verschiedenen Techniken der LED-Ansteuerung auch verschiedene Dimmtechniken aufkamen.

Gegenseitige Beeinflussung. In Anbetracht all dessen kann leider kein konkreter, pauschaler Rat gegeben werden. Da es sich um einen Fall von Versuch und Irrtum handelt, kann der einzelne Handwerksbetrieb hier nur seine Erfahrungen sammeln, was womit funktioniert und was nicht. Auf den Kernpunkt der Anfrage zurückkommend, ist es schon sehr verwunderlich, dass sich hier sogar nicht dimmbare Leuchtmittel und Kleinspannungs-Lichterketten gegenseitig beeinflussen. Nun vor Ort beim Kunden auszuprobieren, wer hier wen beeinflusst, erscheint nicht unbedingt bei jedem Kunden praktikabel und ist offenbar auch hier nicht erfolgt. Deshalb wird dies daheim in der Werkstatt zu erledigen sein – leider jedoch ohne die Gewähr, dass sich die gleiche Geräte-Kombination in einer anderen Elektroanlage ebenso verhalten wird wie am Prüfplatz. Gewöhnlich muss bei Störungen analysiert werden, wie sie sich einkoppelt:

• galvanisch (über die Stromleitung);

• induktiv (durch niederfrequente magnetische Wechselfelder);

• kapazitiv (durch niederfrequente elektrische Wechselfelder) oder

• durch hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder (Funkwellen).

Womöglich handelt es sich im vorliegenden Fall aber um gar keine Art elektrischer Beeinflussung. Da der LED-Strom in den meisten Fällen durch eine Taktung geregelt wird, deren Frequenzen oft verblüffend niedrig liegen, kann es sich auch um eine rein optische Interferenz handeln: Bei der Überlagerung zweier Frequenzen treten außer diesen beiden Frequenzen auch deren Summe und deren Differenz auf. Liegen die Frequenzen nun dicht beieinander, ist diese Differenz gering: Schaltet man die eine Beleuchtung ein, so blinkt diese mit einer Frequenz von mehreren hundert Hertz. Gut, das merkt niemand. Schaltet man die andere Beleuchtung ein, so blinkt diese mit einer ganz ähnlichen Frequenz. Das merkt auch kein Mensch. Schaltet man aber beide Beleuchtungen gleichzeitig ein, so schwillt die gesamte Helligkeit im Takt der Differenz der Frequenzen auf und ab, oder Schatten springen hin und her – und das nervt alle Anwesenden! Auch dieser Vorgang wurde schon früher genauer betrachtet [2].

Beim Aufnehmen von Videos macht sich das Flimmern von LED-Lampen nur allzu oft störend bemerkbar. Hilfreich bei der Diagnose kann es im vorliegenden Fall jedoch sein, die Bildfrequenz der eigenen Kamera genau zu kennen: Je langsamer das Bild flackert, desto näher liegt die Taktfrequenz des LED-Betriebsgeräts an der Bildfrequenz des Films. Unter Umständen findet sich auch eine Smartphone-App zur direkten Messung der Frequenz.

Maßnahmen. Um herauszufinden, ob hier die Ursache des Flackerns liegt, bieten sich zwei Versuche an:

• Man betreibt die Lichterkette gleichzeitig mit den erstgenannten, fest verbauten Leuchten, aber in einem anderen Raum, möglichst (ggf. mit Verlängerungsleitung) von derselben Steckdose aus wie zuvor. Flackert jetzt immer noch etwas?

• Man betreibt die 12-V-Lichterkette provisorisch über eine andere Gleichspannungsquelle, am besten unabhängig vom Stromnetz aus einem Akkumulator. Flackert jetzt immer noch etwas?

In beiden Fällen hilft im Erfolgsfall – also, wenn das Flackern verschwindet – der Austausch des 12-V-Betriebsgeräts gegen ein anderes mit (besser) geglätteter Ausgangsspannung (oft ist diese überhaupt nicht geglättet [3]). Auch ein zusätzlicher Glättungskondensator (je größer, desto besser) schafft in diesem Fall Abhilfe. Allerdings artet das Ganze dann in eine Bastellösung aus, die in einem Verlust der Gewährleistung auf die verwendeten Teile endet. Aus sicherheitstechnischer Sicht dürfte der Eingriff vertretbar sein, wenn durch eine Elektrofachkraft und nur am Kleinspannungs-Ausgang eingegriffen wird. Hier ist der Kurzschlussstrom (in der Regel – bitte prüfen) auf ein sehr niedriges Niveau begrenzt.

• Versorgung aus unterschiedlichen Außenleitern;

• Trenntransformatoren;

• separate Leitungen

sind vom Aufwand her kaum jemals zu vertreten. In einem anderen Praxisfall, bei dem es zum Flackern dimmbarer LED-Lampen kam, sobald ein elektronischer Durchlauf-Erhitzer in Betrieb ging [4], wurde sogar der Versuch unternommen, die gesamte Beleuchtung über eine USV-Anlage zu versorgen – was sich rein technisch als die einzig wirksame Lösung erwies! Zum festen Einbau jedoch war diese Maßnahme natürlich zu aufwändig, zu voluminös und zu teuer.

Bei funkgesteuerten Anlagen und Geräten ist eine Störung durch andere derartig gesteuerte Geräte, also durch hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder, leider jederzeit möglich. Wo die Steuerung leitungsgebunden erfolgt – ob nun durch eine separate Leitung oder über das Stromnetz – sollte die Technik eigentlich funktionieren. Wenn nicht, ist es schwierig, die Störung zu lokalisieren, und ihre Behebung ist oftmals mit unwirtschaftlichem Aufwand verbunden. In jedem Fall kann man sich lange streiten, ob das störende Betriebsmittel zu sehr stört oder sich das gestörte eine zu hohe Empfindlichkeit leistet – diese Frage lässt auch das Elektromagnetische-Verträglichkeit-Gesetz (EMVG) [5] offen. Leider lässt sich zu diesem Punkt bislang noch nichts Schlüssigeres sagen.

Fazit. Ein Standard für die „Schnittstelle“ zwischen einem Dimmer und einem dimmbaren LED-Leuchtmittel bzw. dessen externem Betriebsgerät scheint sich nun als wichtiger zu erweisen als ein Standard für die Austauschbarkeit von LED-Modulen [6]. Hier bleibt uns zur Zeit nur die Hoffnung, es möge bald dazu kommen.