Fest verbaute LED tauschen bei einer Schreibtischlampe

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

monkel
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Do, 25.04.19, 00:44

Hallo,

ich hoffe ich bin im richtigen Unterforum ... meine Frau hatte sich vor 4 Jahren eine Philips EyeCare LED-Schreibtischleuchte "Mallet" mit fest verbauten LEDs gekauft (https://www.amazon.de/Philips-EyeCare-L ... B00EVSMX52).
LED_Lampe3.jpg
LED_Lampe3.jpg (7.72 KiB) 3048 mal betrachtet
Nun fing sie vor kurzem an zu flackern und inzwischen leuchtet nur noch eine der beiden verbauten LEDs bei höchster Stufe. Da die Garantie abgelaufen ist habe ich mal Hand angelegt und geschaut, was verbaut ist und wo der Fehler liegen könnte:
  • externes 9v Netzteil funktioniert
  • Dimmerfunktion wird auf dem Fuß der Lampe angezeigt - 5 Stufen sind möglich
  • nur bei der höchsten Stufe leuchtet eine LED einigermaßen
Nachfolgend ein paar Fotos und das Typenschild, es sind wohl zwei 2.8 W LEDs verbaut, auf den Fotos ist außerdem der im Ausleger verbaute Kupferkühlkörper gut zu sehen (zumindest vermute ich mal, dass das einer ist).

Ich habe mal die Spannungen über den LEDs (an den +/- Polen des LED Moduls) in den unterschiedlichen Dimmerstufen gemessen:

3,63 / 2,7 / 2,27 / 1,87 / 1,54 V

1. Frage: Wie wertet Ihr meine Einschätzung, dass eine LED defekt ist? Wäre es bei den Spannungswerten auch gut möglich, dass etwas an der Elektronik hinüber ist? Kann ich mit einem Multimeter hier noch irgendwas sinnvoll testen?

2. Frage: Wenn eine LED defekt ist - besteht eine Chance, das Modul gegen ein anderes dimmbares LED Modul zu tauschen? Oder kann man mit den vorhandenen Angaben die LEDs identifizieren und von jemandem mit SMD Löterfahrung tauschen lassen?

Würde mich freuen, wenn die Lampe noch nicht zum Elektroschrott müsste.

LED_Typenschild.jpg
LED_Typenschild.jpg (111.96 KiB) 3048 mal betrachtet
LED_Lampe1.jpg
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LED_Lampe2.jpg
LED_Lampe2.jpg (113.97 KiB) 3048 mal betrachtet
LED_Modul.jpg
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Borax
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Do, 25.04.19, 14:38

Hallo monkel,
welcome on board!

1. Frage: Wenn nur noch eine LED leuchtet, ist es sehr wahrscheinlich dass die andere kaputt ist. Leider können LEDs auf unterschiedliche Weise kaputt gehen, so dass daraus allein noch kein Defekt an der Elektronik ausgeschlossen werden kann. Die Daten des Netzteils lassen darauf schließen, dass die LEDs in Serie geschaltet sind. Daher hat wahrscheinlich die kaputte einen Kurzschluss (sonst würden beide nicht mehr leuchten). Das erhöht zumindest die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektronik noch ok ist. Die Angaben auf dem Netzteil passen aber sowieso nicht zusammen. Wenn es 1.5A Konstantstrom wären dann müssten es LEDs mit fast 5W sein (3V * 1.5A = 4.5W). Da es aber (angeblich) 2.8W LEDs sind, müssten die parallel geschaltet sein (sieht auf dem Modul aber nicht danach aus) oder die Stromstärke ist doch nur knapp 1A.
Kann ich mit einem Multimeter hier noch irgendwas sinnvoll testen?
Schwierig... Du könntest die kaputte LED ablöten und durch einen Widerstand ersetzen (etwa 3 Ohm und 5W). Danach sollte die verbliebene LED wieder 'normal' leuchten (und sich vernünftig dimmen lassen) Aber der Aufwand wäre mir zu hoch...

2. Frage: Ein fertiges Modul mit solchen LEDs dürfte schwierig aufzutreiben sein. Oft lassen die Lampenhersteller so was spezifisch für eine bestimmte Lampe herstellen. Solche Module tauchen dann nie im freien Handel auf. Möglicherweise kannst Du aber das Modul mit zwei 'Standard-LED-Platinen' ersetzen. Z.B.: https://www.leds.de/nichia-nvsw319at-sm ... 31085.html
Diese müsstest Du aber selbst verlöten und auf dem Kühlkörper aufkleben (mit Wärmeleitkleber!). Ist mechanisch aber auch nicht einfach und vmtl. auch nicht ideal, weil die beiden LEDs dann zu weit voneinander entfernt sind um in den Reflektor zu passen.
monkel
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Fr, 26.04.19, 20:48

Hallo Borax, danke für die Kommentare.

Meine Frau hat die Lampe nie hell gehabt, sondern immer in einer der niedrigsten Stufen, insofern wäre eine einzelne LED wahrscheinlich völlig ausreichend. Insofern wäre der Versuche, eine durch einen Widerstand zu ersetzen interessant (muss es ein SMD sein oder bekommt man auch einen normalen hingefranksteint?

Würde das vorgeschlagene Nichia Modul (oder ein anderes) denn mit den von mir gemessenen Spannungen klar kommen oder bräuchte es bei einer einzelnen LED noch begleitende Widerstände? Ich hab bei den Modulpreisen jetzt auch kein Problem, wenn es nicht nochmal 4 Jahre hält, es soll nur nicht absehbar in Flammen aufgehen :) ... Wichtiger wäre eine augenfreundliche Lichtqualität (also vermutlich gute CRI Werte?).

Zumindest von der Bauform der Lampe her gibt es genügend Platz hier etwas unterzubringen. Vielleicht auch sowas - gleich mit Wärmeleitpad? https://www.leds.de/nichia-ncsl219at-h1 ... 30077.html

Bzgl. Wärmeleitkleber - tut es da ein Wärmeleitpad für CPUs oder vergleichbare Wärmeleitpaste?^

So sieht das LED Modul übrigens im aktuellen Betrieb aus (nur bei höchster Stufe - 3.63 V, bei niedrigeren Spannungen sind beide aus):
LED_Leuchtet.jpg
LED_Leuchtet.jpg (72.94 KiB) 3009 mal betrachtet
dieterr
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So, 28.04.19, 09:03

Philips hat im Standfuß-Dimmer ziemlich sicher eine KSQ verbaut. Es könnte also sein, dass die noch funktionierende LED auf allen Dimmerstufen funktioniert, wenn die defekte entfernt und Ein- und Ausgang gebrückt werden. Halbe Helligkeit logischerweise.

Testweise könntest du auf minimalen Dimmer schalten, und dann mit einem Stückchen Draht die Anschlüsse der defekten LED damit kurz brücken. Wenn man hinkommt; der Platz zwischen den LEDs sieht ziemlich knapp aus.

Sollte die zweite LED beim Test auch ausfallen, hast du gegenüber obigem Vorschlag wenig verloren.
Borax
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Di, 30.04.19, 10:27

Es kann aber auch sein, dass die KSQ mit so wenig 'Last-Spannung' (<4V) gar nicht klar kommt. Viele KSQs haben ja nur einen eingeschränkten Spannungsbereich. Daher bin ich auch nicht sicher, ob es mit einer LED allein vernünftig klappt. Es gab mal CREE XML LEDs (die intern 4 Chips enthalten), mit rund 6V Flussspannung (weil 2 Chips in Serie und das zwei mal parallel). Ich finde momentan aber nur noch die 3V Variante (da sind intern alle 4 Chips parallel geschaltet). Du könntest es natürlich einfach drauf ankommen lassen.
Die von Dir verlinkte High CRI Led von Nichia ist allerdings nicht so dolle (72 lm/W) und verträgt nur 700mA (und auch das nur mit luxuriöser Kühlung). Die würde vmtl. in Deiner Lampe schnell kaputt gehen. Gute High CRI Leds gibt es inzwischen wohl nur noch als COB LEDs (die brauchen aber viel mehr Spannung - meist etwa 30V). Die hier wäre IMHO noch relativ gut geeignet: https://www.leds.de/lumileds-luxeon-tx- ... 64086.html (96 lm/W und verträgt immerhin maximal 1A). Oder (mit großer Star-Platine): https://www.leds.de/nichia-nvsl219ct-sm ... 65881.html Hat allerdings nur CRI 83 (das ist aber so schlecht auch wiederum nicht). Dafür sagenhafte 134 lm/W und max. 1.8A Strom.
Die große Star-Platine könntest Du vielleicht sogar mit den 'alten' Schrauben befestigen. Dann ist nur Wärmeleitpaste nötig (die auch für CPUs verwendete ist ok).
monkel
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Fr, 03.05.19, 10:37

dieterr hat geschrieben:
So, 28.04.19, 09:03
Es könnte also sein, dass die noch funktionierende LED auf allen Dimmerstufen funktioniert, wenn die defekte entfernt und Ein- und Ausgang gebrückt werden. Halbe Helligkeit logischerweise.

Testweise könntest du auf minimalen Dimmer schalten, und dann mit einem Stückchen Draht die Anschlüsse der defekten LED damit kurz brücken. Wenn man hinkommt; der Platz zwischen den LEDs sieht ziemlich knapp aus.
ABC.jpg
ABC.jpg (130.1 KiB) 2930 mal betrachtet

Hier nochmal die gemessenen Werte über den einzelnen LEDs und gesamt:

Code: Alles auswählen

Stufe	AC	AB	BC
1	1,53	1,00	0,53
2	1,85	1,20	0,65
3	2,23	1,48	0,75
4	2,64	1,77	0,86
5	3,58	2,49	1,10
Eine Farbwechsel-LED, die ich noch rumliegen hatte, konnte ich über AC und AB in allen Stufen zum Leuchten bringen (über BC nicht), die linke LED leuchtete parallel nur in Stufe 5 und dabei ein klein wenig dunkler. Mit einer Brücke BC das Gleiche - die linke LED leuchtet nur auf Stufe 5 und das nicht sichtbar heller, wenn ich BC überbrücke. Einen Widerstand habe ich noch nicht getestet.
Zuletzt geändert von monkel am Fr, 03.05.19, 11:33, insgesamt 1-mal geändert.
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Fr, 03.05.19, 10:53

Borax hat geschrieben:
Di, 30.04.19, 10:27
Oder (mit großer Star-Platine): https://www.leds.de/nichia-nvsl219ct-sm ... 65881.html Hat allerdings nur CRI 83 (das ist aber so schlecht auch wiederum nicht). Dafür sagenhafte 134 lm/W und max. 1.8A Strom.
Die große Star-Platine könntest Du vielleicht sogar mit den 'alten' Schrauben befestigen. Dann ist nur Wärmeleitpaste nötig (die auch für CPUs verwendete ist ok).
Wäre einen Versuch wert, der Schrauben-Abstand der alten Platine ist 20 mm, passt also zur Star-Platine, wenn ich das richtig sehe. Und sie kommt ja schon mit einem Leitpad, vielleicht bestelle ich noch eine Streulinse dazu.

Laut Angaben ist die Nominalspannung 3 V - würde 3,58 V einen schnellen Tod bringen und wäre ein zusätzlicher Widerstand angesagt oder kann man es drauf ankommen lassen? (Nicht als Dauerbetrieb - da würde ich schon drauf hinweisen, nicht die höchste Stufe zu nehmen, aber wenn man mal aus Versehen drauf kommt oder - vielleicht es tatsächlich mal ein paar Minuten es etwas heller braucht).

PS: Was wäre denn hiermit - zu hohe Watt-Zahl? https://www.leds.de/nichia-nvsw319at-sm ... 31088.html bzw. https://www.leds.de/nichia-nvsw319at-sm ... 31086.html
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Fr, 03.05.19, 11:27

Die gehen auch, haben aber nur noch einen CRI von 80. Die erste ist außerdem kaltweiß (5000K). Würde ich nicht empfehlen. W ist bei LEDs eigentlich keine sehr sinnvolle Angabe. Ist nur historisch bedingt: Früher wurden LEDs mit 350mA Strom als '1W' LEDs verkauft und solche mit 700mA als '3W' LEDs. Je nach Flussspannung der LEDs (früher oft um die 3.5V - inzwischen meist unter 3V) sind diese Angaben aber völlig falsch (eine LED mit 2.8V und 700mA hat nicht mal 2W)
Laut Angaben ist die Nominalspannung 3 V - würde 3,58 V einen schnellen Tod bringen
Ich glaube, dass es sich hier um eine schlecht geregelte KSQ handelt. Von daher würde das Netzeil vmtl. keine 3.58V mehr liefern. Wenn Du die Möglichkeit hast, würde ich versuchen, die kaputte LED komplett zu überbrücken (die benimmt sich etwas seltsam) und einen Widerstand (irgendwas zwischen 2 und 5 Ohm) zwischen Ausgang des Netzteils und dem LED Modul zu schalten. Möglicherweise steigt dann die Spannung auf den niedrigeren Stufen an und die LED leuchtet... Außerdem kannst Du dann den Strom berechnen (Du hast Spannung und Widerstand)...
Zuletzt geändert von Borax am Fr, 03.05.19, 11:31, insgesamt 1-mal geändert.
monkel
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Fr, 03.05.19, 11:31

Hallo Borax, danke für den weiteren Input. Hattest Du meinen 2. Beitrag von heute oben noch gesehen? Dort hatte ich 3,54 V gemessen und verschiedene Experimente mit überbrücken und einer LED gemacht.
Borax
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Fr, 03.05.19, 11:34

Ja. Hab ich gesehen. Wie gesagt, ich würde mal einen Widerstand davor schalten... Dann steigt der Gesamtwiderstand der Last (weil LED + Widerstand) und die KSQ (wenn es denn eine ist) sollte mehr Spannung liefern.
monkel
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Fr, 03.05.19, 11:36

Ok danke, dann gehe ich heute mal einen Widerstand kaufen. :)
Borax
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Fr, 03.05.19, 11:39

Gut geeignet wären 3.3 Ohm mit 5W
monkel
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Fr, 03.05.19, 11:40

Und dann entferne ich das + Kabel von der Platine und löte den Widerstand zwischen + Kabel und + Kontakt auf der Platine?
Borax
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Fr, 03.05.19, 11:41

Genau. Hast Du vielleicht noch eine 12V Halogenbirne mit 20-50W? Die kannst Du als 'Ersatzwiderstand' verwenden. Ist zwar kein konstanter Widerstand (daher kannst Du damit den Strom nicht sauber bestimmen), aber zum Testen reicht das auch.
monkel
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Fr, 03.05.19, 11:43

Ja, eine 20 W / 12 V G4 hab ich hier, kann ich testen.
monkel
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Fr, 03.05.19, 12:22

Messen kann ich erst später, aber hier schon mal als Video.

https://youtu.be/DKeXWlW62OY

Bei Stufe 1-4 passiert nichts, bei Stufe 5 leuchtet die LED und die 12 V Halogenbirne fängt kurz danach an zu leuchten (Strom wird offensichtlich hochgeregelt).
Borax
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Fr, 03.05.19, 14:39

Wenn bei Stufe 1-4 nichts passiert, dann ist die Regelung hinüber. Keine weiße LED leuchtet unterhalb von 2V. Möglicherweise würde eine einzelne LED (ohne Vorwiderstand) aber auch auf Stufe 4 noch leuchten. Wichtig wäre im dem Fall halt der Strom (und die dabei anliegende Spannung) bei Stufe 5.
monkel
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Fr, 03.05.19, 19:26

Ich habe jetzt mal versucht mit dem Multimeter zu messen - die Spannung über der 12 V Birne, bzw. die Stromstärke in Reihe gemessen:

Code: Alles auswählen

Stufe	12 V	A
1	0,08	0,14
2	0,14	0,23
3	0,38	0,35
4	1,02	0,50
5	3,40	0,88
Bei der Strommessung bin ich mir nicht so sicher, ob ich das Multimeter richtig eingestellt habe, aber ich glaube die Werte sind nicht völlig absonderlich. Als Widerstand habe ich für die 12 V Birne mit dem Multimeter etwa 0,8 Ohm gemessen.
Borax
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Sa, 04.05.19, 15:02

Als Widerstand habe ich für die 12 V Birne mit dem Multimeter etwa 0,8 Ohm gemessen.
Der ist aber nicht konstant. Eine Glühbirne ist ein Kaltleiter. Wenn die warm wird (also glüht) steigt der Widerstand massiv an. Wenn deine Strommessung stimmt (wovon ich eigentlich ausgehe), dann ergibt 3.4V und 0.88A einen Widerstand von 3,86 Ohm (R=U/I). Bei niedriger Stufe (z.B. Stufe3) sind es dagegen nur 1.1 Ohm (bei Stufe 1 und 2 ist es noch weniger - rund 0.6 Ohm, aber ggf. der Messfehler schon zu groß). Aber ok. Ich würde sagen, Du kannst problemlos eine Nichia anschließen, wenn sie gut gekühlt wird. https://www.leds.de/nichia-nvsw319at-sm ... 31086.html oder https://www.leds.de/nichia-nvsl219ct-sm ... 65881.html
Die Stufen 1-3 werden damit sicher auch nicht leuchten. Stufe 4 ist unsicher (2.64V würde reichen, rund 1V wie bei der letzten Messung sicher nicht). Stufe 5 geht bestimmt (Spannung und Strom dürften dann bei ca. 3.2V und rund 1A liegen).
monkel
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Sa, 04.05.19, 16:49

Prima, danke - dann bestelle ich mir die.

Gibt ja einen Mindestbestellwert von 15 Euro, da hole ich mal gleich etwas Auswahl zum Experimentieren inkl. Ersatzwärmeleitpads...

Gab es Ostern irgendwelche Gutscheine für Rabatt oder Versandkosten die noch wer abzugeben hätte? :D
dieterr
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So, 05.05.19, 19:09

Die Messwerte des Multimeters sind Effektivwerte. Sollte das Netzteil PWM-Ausgang haben, wovon ich fast ausgehe, kann man nicht direkt eine Aussage treffen, ob da die LED leuchten.
Als Beispiel: 5V / 50:50 ergeben effektiv 2,5V, die Spannung reicht dennoch sicher für weiße LEDs.
Borax
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So, 05.05.19, 21:46

Stimmt. Wobei dann auch die alte (wenn auch nicht mehr wirklich intakte) LED hätte leuchten müssen.
dieterr
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Mo, 06.05.19, 08:12

Ja, irgendwie ist für mich ein noch unbekannter Wurm drin
monkel
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Mo, 06.05.19, 08:19

Ich werde berichten, was der Einbau meiner Bestellung ergibt. :)
monkel
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Mi, 08.05.19, 12:16

So, habe jetzt meine Bestellung bekommen und als erstes mal die günstigere Nichia NVSW319AT auf Starplatine(415lm, 3000K, CRI 80) gleich mal freihändig verdrahtet und getestet.

FUNKTIONIERT - und zwar auf allen Stufen. Schon in der niedrigsten Stufe heller, als das man direkt drauf schauen mag. Hier meine Messwerte:

Code: Alles auswählen

Stufe	V	A
1	2,70	0,15
2	2,75	0,24
3	2,80	0,37
4	2,85	0,52
5	2,90	0,90
Das sieht alles erschreckend normal aus ... :D

Irgendwelche Einwände, absehbare Probleme?
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