Waarom flikkeren LED-spots bij dimmen? – Oorzaken en oplossingen

Stelt u zich de situatie voor: de spots gaan aan, alles ziet er goed uit. U beweegt de dimmer en het flikkeren begint. Soms nauwelijks merkbaar, bijna of het uw eigen inbeelding is. Soms ronduit storend, en wat een slimme installatie moest zijn voelt nu als een discotheek uit de jaren negentig.

Wat is er precies aan de hand?

Het eerlijke antwoord: de LED-spot zelf is bijna nooit de oorzaak. Flikkeren bij dimmen ontstaat vrijwel altijd door de wisselwerking tussen dimmer, LED-driver en bekabeling. Als u weet waar u moet zoeken, vindt u de oorzaak doorgaans snel. Dit artikel behandelt zes van de meest voorkomende oorzaken en wat u er aan kunt doen.

Oorzaak 1 – De dimmer is niet geschikt voor LED

Dit is veruit het meest voorkomende geval. De dimmer aan de wand is in de meeste gevallen ontworpen voor gloeilampen of halogeen, ook al ziet hij er modern uit. TRIAC fase-aansnijddimmers werken door een deel van de sinusgolf weg te snijden om het vermogen te verlagen. Met een halogeenlamp van 60 W – die zich gedraagt als een zuivere weerstand – werkt dat prima. Met een LED-driver is het een ander verhaal.

Herkenningscriterium: de spots flikkeren of vertonen stroboscopisch effect bij gemiddeld of laag dimpercentage, maar werken probleemloos op vol vermogen. Als het vervangen van het spotmodel het gedrag verandert, is de dimmer vrijwel zeker de gemeenschappelijke oorzaak.

Wat u moet weten: de combinatie van een 230 V TRIAC-dimmer met LED-spots is een van de ingewikkeldste compatibiliteitsproblemen in de verlichtingstechniek. Geen enkele dimmer-fabrikant kan hier 100 % compatibiliteit garanderen. De reden: TRIAC-dimmers zijn niet ontworpen voor de sterk niet-lineaire, capacitieve belasting van een LED-driver, en elke fabrikant verwerkt dit iets anders. De sector lost dit op met geteste compatibiliteitslijsten: specifieke dimmermodellen die in het lab zijn gevalideerd met bepaalde LED-lampen. Controleer altijd die lijst vóór u een TRIAC-dimmer koopt, of spots die daarmee moeten werken. Staat uw spot er niet op, dan is de kans groot dat het niet goed werkt.

Oorzaak 2 – De minimumbelasting van de dimmer wordt niet gehaald

Elke fase-aansnijddimmer heeft een gedefinieerde minimumbelasting. Bij oudere modellen voor halogeen ligt die doorgaans tussen 20 en 40 W. Eén LED-spot verbruikt 3 tot 12 W. In theorie volstaan meerdere spots om die minimumbelasting te halen, en dat klopt op papier. Het probleem: het belastingprofiel van een LED-driver lijkt vanuit het oogpunt van de dimmer in niets op een ohmse weerstand. Ook al is het berekende totaalvermogen voldoende, de dimmer kan toch problemen geven.

Herkenningscriterium: flikkeren treedt alleen op onder 30–40 % dimstand. Daarboven werkt alles zonder problemen.

Oorzaak 3 – De PWM-frequentie is te laag

Dit is het probleem waaraan het minst gedacht wordt wanneer de dimmer er goed uitziet. Veel LED-controllers dimmen via pulsbreedte-modulatie (PWM): de voeding van de LED wordt met extreem hoge snelheid in- en uitgeschakeld, waarbij de pulsbreedte de helderheid bepaalt. Wat telt is de frequentie van die pulsen.

Ligt de PWM-frequentie onder de 100–200 Hz, dan neemt het oog dit waar, vooral in het perifere zichtveld of bij snelle hoofdbewegingen. Het flikkeren wordt niet altijd bewust gezien, maar draagt wel bij aan oogvermoeidheid en dat onprettige gevoel in bepaalde gedimde ruimtes. In de verlichtingssector spreekt men van zichtbaar flikkeren (Visible Flicker).

Snelle test: richt de smartphonecamera op de spot – niet de live weergave, maar de fotomodus – en kijk of er een stroboscopisch effect zichtbaar is. Laat de camera flikkering zien die het oog niet oppikt: dan is dit de oorzaak.

Oorzaak 4 – Constante-stroom LED-drivers en het rijpelstroomprobleem

Constante-stroom LED-drivers zijn verantwoordelijk voor meer flikkerklachten dan vaak gedacht, en de oorzaken vallen uiteen in twee duidelijk te onderscheiden mechanismen die makkelijk over het hoofd worden gezien.

Ten eerste: stroomrijpeling en reactiesnelheid bij belastingswisselingen. Op papier levert een constante-stroom driver gespecificeerd op 350 mA keurig 350 mA, schoon en continu. In de praktijk is de uitgangsspanning geen vlakke lijn. Wie een oscilloscoop aansluit, ziet een zaagtandvorm: de driver bewaakt de stroom, corrigeert, corrigeert iets te ver, corrigeert terug, en herhaalt dit. Deze periodieke regeloscillatie – technische term Ripple Current – is normaal, ook bij kwalitatieve drivers. De amplitude hangt af van de grootte van de filtercondensator aan de uitgang. Een goed ontworpen driver houdt de rijpeling klein; een goedkopere laat die groeien. De stroom is in ieder geval niet volmaakt stabiel, en bij lage dimniveaus wordt het oog gevoeliger.

Ten tweede: drempelspanning van de LED. Bij constante-stroom drivers is de stroom constant, niet de spanning. Een 350 mA driver kan de LED een spanning van 36 V tot 58 V aanbieden afhankelijk van het dimniveau en de belasting. Bij het dimmen naar beneden blijft de stroom op 350 mA maar verkleint de spanningsruimte. Als de rijpeling onder de drempelspanning van de LED zakt, gaat deze momenteel uit – een fractie van elke cyclus. Resultaat: zichtbaar flikkeren of uitval bij laag dimniveau, onafhankelijk van de dimmer.

Bij constante-spanning drivers bestaat een verwant probleem: de dynamische reactiesnelheid. Een CV-driver houdt een vaste uitspanning, bijvoorbeeld 24 V. Maar als de belasting verandert omdat er wordt gedimd of omdat andere apparatuur op hetzelfde circuit loopt, daalt de spanning even voor die zich herstelt. Het sleutelwoord hier is Dynamic Response (gedrag bij belastingstransiënten, of spanningsherstel tijd). Een snelle dynamische respons betekent dat de driver de 24 V vrijwel onmiddellijk herstelt. Bij een trage driver daalt de spanning merkbaar, de LED dimt of flikkert, en dat is zichtbaar. Goedkope CV-drivers scoren hier doorgaans slecht, wat in de praktijk bij dimmen duidelijk merkbaar is.

Diagnose: flikkeren de spots ook als de dimmer niet is versteld, en helpt het vervangen van de dimmer niets, dan is de driver hoogstwaarschijnlijk de oorzaak.

Oorzaak 5 – Spanningsval bij lange kabeltrajecten

Dit probleem doet zich voor wanneer de afstand tussen de voeding en de spots aanzienlijk is. 24 V LED-kabels over lange trajecten leggen zonder de doorsnede aan te passen, leidt ertoe dat de verste spots minder spanning ontvangen dan de driver nodig heeft. In plaats van 24 V ontvangen de laatste spots misschien nog maar 21 V of minder.

Lage spanning maakt de LED minder helder dan gepland. Bovendien werken de drivers buiten hun gespecificeerde werkgebied. Dit leidt tot instabiliteit, onvoorspelbaar gedrag en flikkeren dat verergert naarmate meer spots tegelijk branden.

Precies dit probleem heeft TILLUME opgelost met de 24V LED 2850K Spot Dimming-serie. In plaats van uitsluitend op de driver te vertrouwen om het dimmen op het onderste spanningsuiteinde te handhaven, heeft TILLUME een breed-ingang regelcircuit direct in de module geïntegreerd. Resultaat: de module levert zijn nominale stroom – en daarmee zijn nominale helderheid – zelfs wanneer de spanning aan de module is gedaald tot 21,5 V. Voor installateurs en integrators betekent dit een veel grotere marge bij lange kabeltrajecten zonder kwaliteitsverlies aan het uiteinde van het traject.

Herkenningscriterium: de verste spots flikkeren het meest. Als u enkele dichtbijgelegen spots uitschakelt (minder totale belasting), kunnen de verste stabiliseren, omdat er minder stroom loopt en de spanningsval kleiner is.

Oorzaak 6 – Elektromagnetische interferentie in het circuit

Soms ligt het probleem niet in het LED-circuit zelf, maar komt het van buiten. Motoren, schakelende voedingen en andere apparatuur op hetzelfde circuit kunnen hoogfrequente storingen injecteren in de LED-driver en de uitgang laten fluctueren. De dimmer zelf kan de bron zijn als hij schakelingstransiënten genereert die terugvloeien op het lichtnet.

Herkenningscriterium: het flikkeren verschijnt en verdwijnt afhankelijk van wat er verder in het gebouw actief is. De keukenmotorkap start en de spots in de woonkamer beginnen te flikkeren, terwijl het dimniveau niet is veranderd.

Nagloeien – Als het licht niet volledig uitgaat

Het zogenaamde nagloeien of ghosting is technisch gezien geen flikkering, maar wordt er voortdurend mee verward. Na het uitschakelen blijven de LED's nog een zwak licht uitstralen gedurende enkele seconden of zelfs minuten. Het verontrust gebruikers en de meesten denken dat de dimmer of de driver defect is.

Het mechanisme verschilt van flikkeren: een restspanning bereikt de LED-driver via parasitaire capaciteiten in de bekabeling of via de nulgeleider. Een minieme stroom – te klein om onder normale omstandigheden op te vallen – is voldoende om de LED zwak te laten oplichten. Elektronische dimmers gecombineerd met LED-drivers zonder voldoende ontlaadcircuit zijn de meest voorkomende oorzaak.

Het juiste dimsysteem kiezen – Overzicht

Het loont de moeite de opties naast elkaar te leggen.

Conclusie – Flikkeren is oplosbaar

Wanneer LED-spots flikkeren bij dimmen: dat is geen kleinigheid en zeker geen normale toestand. Het is geen onvermijdelijk nadeel van LED-technologie, het is een probleem met een oplossing – doorgaans een vrij eenvoudige.

De meest voorkomende oorzaken zijn incompatibiliteit tussen dimmer en LED, het niet bereiken van de minimumbelasting, en een te lage PWM-frequentie. Alle drie zijn op te lossen met de juiste componenten. Bij nieuwe installaties: bouw het systeem meteen goed op. Kies het dimprotocol (DALI is mijn duidelijke aanbeveling), gebruik de juiste componenten, let op de kabelberekening en het circuitontwerp.

Een constante-spanning architectuur op 24 V heeft duidelijke voordelen. De lagere spanning betekent minder spanningsvalproblematiek over lange afstanden. De afzonderlijke stuuraansluiting maakt hoge PWM-frequenties zonder compromissen mogelijk. En de parallelle bekabeling, standaard in constante-spanning systemen, is veel fouttoleranter dan seriebedrade systemen. Precies daarom kiest TILLUME voor constante spanning: diverse flikker-oorzaken kunnen al in de ontwerpfase worden geëlimineerd.

Veelgestelde vragen