Flimmerfrequenz von Leuchtstoffröhren am EVG

[Sarina]

Hallo,

ich hab diese Frage bereits in einem anderen Forum gestellt, suche aber noch eine zweite Meinung oder alternative Erklärungen zum Vergleich - daher auch keine Lösungsvorschläge meinerseits.

Mit welcher Frequenz flimmern Leuchtstoffröhren am EVG.

Als "wahr" nehme ich mal an
1) das EVG wird mit 50Hz Wechselspannung aus der Steckdose betrieben
2) das EVG leitet Wechselspannung mit etwa 30kHz an die Leuchtstoffröhre weiter.
3) in der Leuchtstoffröhre entsteht UVC Strahlung
4) im Leuchtstoff wird diese in sichtbare Strahlung umgewandelt.

Mit welcher Frequenz schwankt nun die sichtbare Strahlung, und warum?
Grüße Sarina


P.S. sorry wenn die Frage mal wieder dumm ist .... aber ich war zugegebenermaßen reichlich verwirrt - und suche nun eine zweite Antwort die die sich mit der ersten Antwort deckt ;-). Und falls Personen aus Forum A hier in Forum B mitlesen, nicht übel nehmen!

[olinator]

Hallo, hast dir deine Frage schon fast selbst beatwortet, bei einem KVG werden die 50Hz 1:1 weitergeleitet nur mit anderer Spannung.
Der Trick bei einen EVG ist: die eigentliche Lampen Frequenz wird erhöht (30kHz) dadurch steigert sich der Wirkungsgrad, was eine längere lebensdauer, bessere Lichtausbeute bei weniger Energieverbrauch...und natürlich ein fast flimmerfreies Licht. Das heist der Strom der die Elektronen in der Röhre "anschuckt" wechselt ein vielfaches mehr als bei 50Hz. Deine Lampe hat somit eine "blinkfrequenz" von 30kHz...für das menschliche Auge ist das nicht mehr sichtbar.

Grüße Oli

[Ingo]

Uwe* hat sich intensiv mit der Thematik befasst. Ich fasse hier mal für ihn zusammen: Bei der Steckdosenfrequenz von 50Hz liegern 100 Nullpunkte pro Sekunde vor.
Daher würden Glühlampen, Halogenlampen und alles mit KVG mit der doppelten Frequenz der Steckdose flimmern, wenn die Lichtaussendung ohne Stromfluss sofort auf null ginge.
EVGs arbeiten normalerweise mit 130 Hertz (30 kHz, das wär was...) was folglich in einer Flimmerfrequenz von 260 Hertz resultiert.
Das liegt fast doppelt so hoch wie die zeitliche Auflösung der diesbezüglich besonders leistungsfähigen Vogelaugen.
Man muss auch bedenken, dass die Lichtemission zwischen zwei Strompeaks mitnichten bis auf null sinkt.. Je nach Lampentyp gibt es eine spezifische Verzögerung zwischen Stromaus und völligerm Stop der Lichtemission.
Das führt dazu, dass bei KVgs in den Strompausen die Lichtemission um bis zu >40% abnimmt, in den kürzeren EVG Strompausen aber nur um 5-10%.
In der Praxis kann man also recht guten Gewissens sagen: EVG gesteuerte Lichtemission ist flimmerfrei.

Guckst Du hier: http://www.hereinspaziert.com/VG-Licht/Licht_VG.htm

Gruß

Ingo

[Sarina]

Hallo Ingo,
[QUOTE=Ingo;462714]Daher würden Glühlampen, Halogenlampen und alles mit KVG mit der doppelten Frequenz der Steckdose flimmern, wenn die Lichtaussendung ohne Stromfluss sofort auf null ginge.
Auch ohne das "wenn" flackern sie mit 100Hz. Flackern bedeuet ja erstmal nur "hell-dunkel" nicht "an-aus". Darum geht es mir aber nicht.

EVGs arbeiten normalerweise mit 130 Hertz (30 kHz, das wär was...) was folglich in einer Flimmerfrequenz von 260 Hertz resultiert.

EVGs für HQI arbeiten mit 130Hz (laut Messung in deinem Link, Osram sagt 175Hz), EVG für Röhren und Energiesparlampen mit 20 bis 40kHz. So behauptet das zumindest Osram.

Mir geht es aber explizit NICHT um HQIs sondern um Leuchtstoffröhren.

http://www.hereinspaziert.com/VG-Licht/Licht_VG.htm[/SIZE][/FONT]

Genau dieser Artikel hat den Stein ins Rollen gebracht.

Welche Zahl lieferst du nun für das Flackern von Leuchtstoffröhren am EVG?
Grüße Sarina

[Sarina]

Hallo Oli

Der Trick bei einen EVG ist: die eigentliche Lampen Frequenz wird erhöht (30kHz)
Deine Lampe hat somit eine "blinkfrequenz" von 30kHz...

Das dachte ich zu erst auch.

Leider hat jemand 100Hz gemessen. Messfehler aufgrund ungünstiger Messanordnung, oder wirklich so?

Weiß du als Elektroniker wie die Amplitude (nicht Frequenz!) der 30kHz-Wechselspannung aussieht, die aus so einem EVG rauskommt?
Grüße Sarina

[Ingo]

Äh..ja, Du hast recht. Ich bin offenbar etwas verwirrt. > 20 kHz bei Röhren.

Da kann eigentlich selbst Durch irgendwelceh komischen Überlagerungen kein 100hz Flimmern mit merklichen Intensitätsunterschieden mehr entstehen.
Ich vermute aufgrund der Messwertemal eher, dass das Messgerät das Flimmern seines eigenen Betriebsstromes angezeigt hat.
Für Dich evtl auch interessant: http://www.peter-reimann.de/pdf/Semi...2005-06-29.pdf

Gruß

Ingo

[Sarina]

Hallo Ingo,

Da kann eigentlich selbst Durch irgendwelceh komischen Überlagerungen kein 100hz Flimmern mit merklichen Intensitätsunterschieden mehr entstehen.

Eine Erklärung hätte ich - nur ob sie stimmt weiß ich eben nicht. Ich warte mal noch Olis nächste antwort ab ...

Hier wurde ja mit einer Photodiode gemessen - interessant wäre wo die zeitliche Auflösung der Photodiode liegt.
Wenn wird davon ausgehen, das Licht wäre mit 40kHz bis 60kHz moduliert, wäre ein Lichtpuls ja nur 1,6x10^-5 bis 2,5x10^-5 Sekunden lang. Wie schnell reagiert eine Photozelle?

Für Dich evtl auch interessant: http://www.peter-reimann.de/pdf/Semi...2005-06-29.pdf

Danke!

Grüße Sarina

[Ingo]

Ansprechzeiten von Photodieoden liegen im zweistelligen Nanosekundenbereich. kHz Messungen sollten also eigentlich kein Problem sein.

Gruß

Ingo

[olinator]

Also die Messung mit ner Fotodiode ist glaub nix genaues, die Wird zu langsam sein, weil sie aus Halbleitermaterialien besteht ist immer eine leichte verzögerung drin.
Ich denke das in einem EVG eine Rechteckspannung generiert wird, da eine Wechselspannung mit dieser Frequenz nicht ganz einfach zu machen ist...zusatzbeschaltung, allerdings möglich ist alles.
Man müsste es mal mit einem Oszi messen, da könnte man die Amplitudenform und höhe ganz genau bestimmen.
Oszi hätt ich, aber keinerlei EVG für Leuchtstofflampen.

Grüße

[Sarina]

Hallo Oli,

Also die Messung mit ner Fotodiode ist glaub nix genaues, die Wird zu langsam sein, weil sie aus Halbleitermaterialien besteht ist immer eine leichte verzögerung drin.

Na da seid ihr zwei euch ja echt einig ;-)

Ich denke das in einem EVG eine Rechteckspannung generiert wird

Bei HQI habe ich gelesen dass es eine Rechteckspannung ist, wird wohl bei Röhren auch so sein, da war ich sprachlich mal wieder sehr ungenau. Sinusförmig wird es also wohl nicht sein.

Man müsste es mal mit einem Oszi messen, da könnte man die Amplitudenform und höhe ganz genau bestimmen.

Ich stelle mal die bisherige Theorie vor:
1) Die Amplitude der 20kHz Spannung mit der die Röhre versorgt wird ist mit 100Hz moduliert, Überbleibsel der Netzspannung mit 50Hz. Robert aus dem Link mit den Oszi-Bildern beschreibt das als "Restwelligkeit der Netzspannung nach Gleichrichtung und Siebung im EVG"
z.B. so: http://www.testudolinks.de/licht/sehen/evg-frequenz.gif
2) Der Leuchtstoff ist träge, und kann daher garnicht mit der Frequenz von 40kHz reagieren, da die Nachleuchtzeit zu lang ist
3) man sieht daher nur die Modulation von 100 Hz.

zu
1) -> ich weiß nicht ob das stimmt
2) Laut Albrecht (optische Strahlungsquelle, das einzige Buch das ich gerade zur Hand habe) haben Leuchtststoffe (Lumiphore) eine Nahcleuchtzeit von 10^-8 bis 10-5 Sekunden .... Dass die Dreibanden-Leuchstoffe (Certerbiumaluminat, Yttriumeuropiumoxid und Bariummagnesiumaluminat) wohl eher im Bereich unter 10^0 Sekunden liegen sagt die Alltagserfahrung. Aber ob sie schnell genug für 40kHz sind sagen diese Zahlen erstmal nicht.
3) klingt logisch und passt exakt auf die gemessenen 100 Hz.


Grüße Sarina

[uwe*]

Hallo olinator,

EVGs kann ich dir zum Messen zur Verfügung stellen.
Wenn du mehr messen willst, dann kann ich dir nahezu jede Beleuchtungsart zum Messen schicken.

Gruß
Uwe

[Sarina]

Nachtrag.
Was ich denke ist sowieso "ziemlich uninteressant" (Zitat des Erstellers der Oszi-Bilder), aber die Photodiode hat laut Datenblatt (http://www.vishay.com/docs/81519/bpw21r.pdf) eine An- und Abklingzeit von 6,1µs (^= 160kHz) und hätte daher Schwankungen gesehen, wenn welche da gewesen wären.


Dann wird es wohl so sein dass der Leuchtstoff zu träge ist, und/oder dass bei so hohen Frequenzen der Lichtstrom am Nulldurchgang nicht mehr zusammenbricht. Was von beiden die Ursache ist wäre interessant zu wissen. Hab nur noch niemanden gefunden der sie mir beantworten kann.

[Ingo]

Die von mir genannten Ansprechzeiten der Photodioden habe ich zugegegenermassen ex hohlo Baucho nach den Anforderungen von Photomultiplier basierenden Labormessgeräten geschätzt, die wir verwenden und die eine zeitliche Auflösung von mindestens 100ns angeben.
So eine hohe Auflösung ist für einige time resolved Fluorescence Messverfahren wichtig, wenngleich wir (derzeit noch) meist nur im µs Bereich arbeiten.
Die maximale Zeitauflösung müsste doch durch die Ansprechzeit der Photodiode bestimmt sein, oder irre ich da?

Fluorescence lifetime ist von vielerlei Faktoren abhängig und wird seit kurzem als Messverfahren in der Wirkstoffforschung eingesetzt und zwar sowohl als "einfache" Messmethode, als auch bei bildgebenden Verfahren (FLIM).
Wir evaluieren sowas gerade ein bisschen und daher habe ich ein wenig praktische Erfahrung. Daraus sind mir als typische Lebensdauer von Fluoreszenz 20-50ns im Kopf (auch das müssen die hierfür vorgesehenen Messgeräte ja auflösen, weiss aber grad nicht, ob die PMT basierend sind).
Die physikalisch mögliche Bandbreite von Fluoreszenzlebenszeit ist trotz dieser Beobachtungen recht groß und kann vom pico über den nanosekundenbereich http://www.iss.com/resources/lifetime.html bis in den mikro, ja gar millisekundenbereich (Lanthanide) reichen.
Die meisten organischen Fluorophore emittieren aber deutlich kürzer als 1µS, so dass selbst bei 30kHz Excitationsfrequenz noch ein völliges abklingen zwischen zwei Anregungen stattfinden sollte.
Nur, wenn man eine lange Abklingzeit von 50µs annimmt, reichen 20 kHz für ein kontinuierliches Leuchten.

Die oben genannten Leuchtstoffröhrenfluorophore scheinen aber immerhin nach langen Fluoreszenzlebenszeiten ausgewählt und so kommt man vielleicht tatsächlich in diesen Bereich. Beim Yttriumeuropiumoxid klingelt was bei mir und ich meine, desssen Abklingzeit dürfte immerhin fast in den Millisekundenbereich reichen. Wobei das ganze langsam rein akadamisch ist, denn bei einer Ansteuerung mit >20 kHz sieht eh kein Auge mehr ein Flimmern.

In diesem Zusammenhang ist interessant, dass die Metallsalze, die in Halogen Metalldampflampen verwendet werden sich ebenfalls durch besonders lange Fluoreszenzlebensdauer auszeichnen. Vor allem das zugesetzte Dysprosium reicht wieder bis in den Millisekundenbereich. Entsprechend träge sollte die Abklingkinetik solcher Lampen sein und ein Flimmern schon bei relativ niedrigeren Anregungsfrequenzen vermieden werden.

Aber umfangreichere Messungen wären in allen Fällen spannend.

Gruß

Ingo

[Sarina]

Hallo Igno,

Die maximale Zeitauflösung müsste doch durch die Ansprechzeit der Photodiode bestimmt sein, oder irre ich da?

Keine Ahnung. Ich hätte es ebenfalls zu angenommen. Der Oszi sollte ja mitkommen. Mehr Technik war nicht verbaut. Allerdings weiß ich nicht wie genau die Person auf den Oszi drauf geschaut hat. Auf dem Bild das auf der Homepage zu finden ist, hätte man ein hochfrequentes Flimmern ja garnicht gesehen wenn es da gewesen wäre.

Nur, wenn man eine lange Abklingzeit von 50µs annimmt, reichen 20 kHz für ein kontinuierliches Leuchten.

wenn die Röhre mit 20kHz betrieben wird, werden die Atome ja mit 40kHz angeregt, also noch ein Faktor zwei. Aber ob jetzt 50µs oder 25µs ist letztlich die selbe Größenordnung.

Die oben genannten Leuchtstoffröhrenfluorophore scheinen aber immerhin nach langen Fluoreszenzlebenszeiten ausgewählt und so kommt man vielleicht tatsächlich in diesen Bereich. Beim Yttriumeuropiumoxid klingelt was bei mir und ich meine, desssen Abklingzeit dürfte immerhin fast in den Millisekundenbereich reichen.

Das würde dann ja passen.

Wobei das ganze langsam rein akadamisch ist,

Ja, aber trotzdem nicht uninteressant.

In diesem Zusammenhang ist interessant, dass die Metallsalze, die in Halogen Metalldampflampen verwendet werden sich ebenfalls durch besonders lange Fluoreszenzlebensdauer auszeichnen. Vor allem das zugesetzte Dysprosium reicht wieder bis in den Millisekundenbereich. Entsprechend träge sollte die Abklingkinetik solcher Lampen sein und ein Flimmern schon bei relativ niedrigeren Anregungsfrequenzen vermieden werden.

Die ja auch nur mit etwa 150Hz betrieben werden, was etwa 3ms entspricht. Vermutlich ist deswegen die Modulation des Flackerns so gering (immerhin unter 5%).

Grüße Sarina