Elektronikproblem LED-Treiberschaltung

    Ich habe mal ein Problem für die Elektronikexperten unter euch. Wie auf dem Foto sichtbar, habe ich eine LED Platine mit verbundener LED-Treiber Schaltung.
    Plötzlich glimmten die LED nur noch. Der verbaute Brückengleichrichter hatte eine defekte Diode. War mit max. 0,5A auch etwas schwach auf der Brust, habe ich mit einer 1A Version ersetzt. Aber auch jetzt nur ein schwaches Glimmen. Irgendwo muss die Spannung zusammen brechen. 🤔
    Elkos sind ja die ersten Verdächtigen. Aber ausgemessene Werte: 18,15 uF / ESR 0,62 Ohm. Naja, Toleranzkapazität von +50% erscheint mir heftig, aber hier wäre doch nur ein erhöhter Innenwiderstand problematisch, oder?
    Jedenfalls funktioniert der Gleichrichterbereich, wie erwartet. Nach Glättung liegen 312 V= an. Die Mosfets sollen ja sicher die Strombegrenzung regeln. Scheinen ganz zu sein: Über die Basisdiode fallen 0,5 V ab, in Gegenrichtung sperrt sie.
    Ansonsten sind nur noch Widerstände vorhanden, deren Meßwerte mit dem Aufdruck überein stimmen.
    An den Übergabepunkten zur LED-Platine liegen 312 V= an. Es müssen ja zwangsweise irgendwo bei den LED noch Widerstände geschaltet sein, denn wenn ich die Spannung auf die 18 LED aufteile, habe ich über 17 V, die je LED abfallen müssten, bei einer weißen LED sind es aber nur 3 V.
    Leider kann ich die Beschaltung der LED nicht sehen, ist alles verklebt.

    Zusammenfassung:
    Die LED-Treiberschaltung scheint intakt zu sein. Alle Bauelemente wirken funktionsfähig.
    Die erwartbare, gleichgerichtete Spannung liegt an.
    Alle LED glimmen nur mit derselben Leuchtkraft.

    Frage:
    Was kann ich hier noch versuchen, um die LED wieder voll erstrahlen zu lassen?


    Bis sich ein richtiger Experte meldet, bringt dich vielleicht erstmal die Antwort von Claude dazu ein wenig weiter:

    Kernfehler in deiner Annahme

    Die 3-V-Rechnung ist falsch. Der Aufdruck „18V×10PCS+9V×8PCS" ist die Spezifikation der LED selbst: keine Einzelchip-3-V-LED, sondern Mehrchip-Hochvolt-Packages — 10 Stück mit 18 V, 8 Stück mit 9 V Flussspannung. Summe der Bestückung: 10×18 + 8×9 = 252 V. Es gibt keine versteckten Vorwiderstände an den LED. Die fehlenden ~60 V (312 − 252) fallen über dem Linearregler ab. Das Suchen nach LED-Widerständen ist eine Sackgasse.

    Was U1/U2 wirklich sind

    Keine MOSFET im klassischen Sinn, sondern lineare Konstantstrom-LED-Treiber-IC (Stromsenke). Sie sitzen am Fußpunkt der Kette und ziehen einen definierten Strom, eingestellt über einen kleinen Sense-Widerstand (die 6R8-/Sub-Ohm-Typen direkt neben den IC). Dein Test

    Zitat

    0,5 V über die Junction, sperrt rückwärts

    prüft nur eine Diodenstrecke. Über die Regelfunktion sagt er nichts. Ein solcher IC besteht den Junction-Test und regelt trotzdem keinen brauchbaren Strom.

    Warum das gleichmäßige Glimmen aussagekräftig ist

    In einer Reihenschaltung ist der Strom überall identisch. Sinkt er, werden alle LED exakt gleich dunkler — genau dein Symptom. Ein einzelner LED-Defekt scheidet damit praktisch aus (defekte LED in Reihe → Kette stromlos, nicht „alle gleich schwach"). Ursache ist eine gemeinsame Strombegrenzung: Regler-IC oder Sense-Pfad. Das schwache Glimmen ist dann nur Reststrom über Leckpfade (Bleeder, IC-Leckage), während der eigentliche Regelpfad zu ist. Die zwei IC und die separaten Anschlusspunkte (U+, V+ …) deuten auf zwei Kanäle/Strings. Dass beide gleich dunkel sind, zeigt auf eine gemeinsame Ursache.

    Messungen, nach Priorität

    1. Spannungsabfall über dem Sense-Widerstand unter Last — pro Kanal getrennt. Gibt direkt den Strom. Beispiel: Sense 6,8 Ω, Soll-Vsense ~0,3 V → 44 mA Sollstrom. Misst du dort nur ~20 mV, fließen ~3 mA → Regler praktisch zu. Das ist die entscheidende Messung. Spannung über dem IC (Eingangspin gegen Massepin) im Betrieb. Klein (wenige V) → IC arbeitet, Fehler liegt woanders. Groß (>200 V) → IC drosselt den Strom = IC-Defekt.
    2. Beide Elkos messen, nicht nur einen. 18 µF über 12 µF Nennwert ist kein Defekt — gealterte Elkos verlieren Kapazität, sie gewinnen keine; der Wert ist die reale Bestückungstoleranz. ESR 0,62 Ω bei 12 µF/400 V ist akzeptabel. Aber: das Multimeter misst den Mittelwert. Ein zweiter, offener Elko kann trotzdem 312 V Mittelwert zeigen, bei massiver Welligkeit.

    Die 312-V-Messung präzisieren

    Entscheidend ist, ob mit angeschlossener, glimmender Platine gemessen wurde oder im Leerlauf. Leerlauf → nur Busspannung, keine Aussage über den Betrieb. Mit Platine, über der LED-Kette → liegen dort 312 V an, während sie glimmt, nimmt die Kette fast keine Spannung auf → fast kein Strom → Regler offen oder Kette hochohmig.

    Saubere Eingrenzung — beide Hälften trennen

    • LED-Platine allein an regelbarem Labornetzteil mit Strombegrenzung (~50 mA), Spannung langsam hochfahren. Voll hell bei ~250–260 V → Panel intakt, Fehler im Treiber. Braucht deutlich mehr oder wird nie hell → LED degradiert. Treiber allein: LED-Platine durch bekannte Last ersetzen (Widerstandskette passender Größe). Liefert er Sollstrom → Treiber ok. Nur Reststrom → Treiber-IC defekt.

    Diese zwei Tests trennen „Panel oder Treiber" eindeutig. Ohne sie wird weiter geraten.

    Thermische Rückfaltung als Diskriminator

    Helligkeitsverlauf nach dem Einschalten beobachten. Sofort und konstant dunkel → IC tot / Sense-Pfad / Kettenfehler. Startet heller, fällt nach Sekunden ab → thermische Rückfaltung des Reglers.

    Lötstellen

    Es wurde gelötet, und das auslösende Ereignis hat die Schaltung gestresst. Ein Haarriss im Sense-Pfad addiert Widerstand: Der IC sieht bei kleinem Iststrom schon genug Sense-Spannung und regelt herunter. Statische Widerstandsmessung zeigt das nicht. Lötstellen um U1/U2, Sense-Widerstände und Übergabepunkte nachlöten.

    Wahrscheinlichste Ursache

    Das Ereignis, das die Gleichrichterdiode zerstört hat (Netz-Surge oder Überstrom), hat mit hoher Wahrscheinlichkeit auch einen oder beide Treiber-IC beschädigt. Ein Surge trifft Gleichrichter und nachgelagerte IC gleichermaßen — deshalb bleibt der Fehler nach dem reinen Diodentausch. Die Junction-Prüfung übersieht genau diesen Schaden.

    Pragmatischer Weg

    Zeigt die Trennung Panel intakt, Treiber defekt: Linearregler nicht aufwendig reparieren. IC neu bestücken nur, falls Typ lesbar — sonst Treiberplatine verwerfen und Panel direkt mit handelsüblichem Konstantstromtreiber betreiben, dessen Ausgangsspannungsbereich 252 V abdeckt und dessen Strom zum Panel passt. Sollstrom vorab über die Sense-Messung schätzen oder grob aus 18 W / 252 V ≈ 71 mA.

    AspirinJunkie

    Vielen Dank für die detaillierte und aufschlussreiche Erklärung. 👍

    U1/2 sind PM2014D, habe dazu aber keinerlei Datenblatt finden können. Als Bezugsquelle nur AliExpress.

    Ich werde mal die Messungen, wie vorgeschlagen, umsetzen. Sollten die IC hin sein, werde ich wohl lieber mit Feststromregler arbeiten. Könnte ich was passendes auf Arbeit haben (sofern es mit den Abmaßen machbar ist - über der Schaltung ist eine Abdeckung, die mich in der Höhe limitiert). Da sofort nach Anlegen der Netzspannung die LED konstant leicht glimmen, sind die IC wohl geschrottet.

    Melde mich, wenn ich Ergebnisse habe.

    Hi,

    wie hast du Spannung und/oder Strom gemessen? Imho muss nicht unbedingt ein strombegrenzender Defekt vorliegen. Ich habe auch schon defekte Treiber mit Gleichrichtern gehabt, wo eben die Gleichrichtung nicht mehr so ganz hingehauen hat, d.h. Sinusanteile im gerichteten Teil angekommen sind. Da kamen dann verwaschene Rechtecksignale mit 50Hz raus.

    Wenn sowas passiert, hast du ggf. einen PWM-Effekt, der bei LEDs wie ein Dimmen für das menschliche Auge wirkt. Je nach Duty Cycle des "PWM"-Signals misst man mit einem herkömmlichen Multimeter genau gar nichts davon, weil die Abtastraten von den Teilen viel zu niedrig sind. Das sieht man dann nur sauber mit einem Oszi.

    Nicht dass das jetzt mehr zur Lösung beiträgt, ich hab leider nie erforscht, was genau dann an dem Treiber defekt war. ^^

    Zitat von BugFix

    Vielen Dank für die detaillierte und aufschlussreiche Erklärung. 👍

    Bei mir brauchst du dich nicht zu bedanken. Die Antwort ist ja nicht von mir. Ich hab nur nen Prompt gefüttert.
    Hab Claude auch deine Erkenntnisse zu U1/U2 gesendet und folgendes als Antwort erhalten:


    PM2014D — IC identifiziert

    Datenblatt ist auffindbar: PM2014D von Power-Micro Semiconductor (DS_PM2014D_CN_V1.1, nur chinesisch). Es ist ein linearer Konstantstrom-LED-Treiber mit integriertem 650-V-MOSFET — kein diskreter MOSFET, sondern ein IC mit Referenz, Regelverstärker, Schutzlogik und Übertemperaturkompensation.

    Eckdaten / Pinbelegung (TO252-3)

    • Pin 1 — GND
    • Pin 2 — DRN, Drain des internen HV-MOSFET
    • Pin 3 — CS, Strommesseingang


    Interner MOSFET: 650 V Sperrspannung, 1,5 A Spitzenstrom, RDSON 9,5 Ω. θJA des TO252-3: 45 K/W. Damit ist klar: dein Test „0,5 V über die Diode, sperrt rückwärts" hat nur die Body-Diode des internen MOSFET (DRN→GND) geprüft. Das beweist nur, dass der MOSFET nicht durchlegiert ist — Regelverstärker, Referenz, Schutzlogik und OTC können trotzdem defekt sein. Keine Funktionsprüfung des IC.

    Stromeinstellung — mit Einschränkung
    Der IC regelt die CS-Spannung auf typisch 500 mV. Daraus: I_LED = 0,5 V / R_CS.
    Wichtige Einschränkung: Das Datenblatt spezifiziert diese 500 mV nur für 1 mA ≤ Iout ≤ 60 mA. Ein 6,8-Ω-Sense ergäbe 0,5 / 6,8 ≈ 74 mA — das läge oberhalb des spezifizierten Regelbereichs. Entweder ist der reale CS-Widerstand größer, oder die Platine fährt den IC grenzwertig. Beispiel: zwei parallele 18-Ω-Widerstände ergeben 9 Ω → 0,5 / 9 ≈ 56 mA, das läge im Spec-Bereich. Auf dem Foto sind bei U2 offenbar zwei 18-Ω-Typen vorhanden.
    Konsequenz: Den effektiven CS-Widerstand je IC durch Leiterbahnverfolgung von Pin 3 nach GND bestimmen. Nicht annehmen, dass beide IC denselben Wert haben — die Ströme können sich unterscheiden.

    Die Schlüsselmessung: CS-Spannung
    Im Betrieb U_CS = Pin 3 gegen Pin 1, je IC:

    • ~0,50 V → voller Regelstrom
    • ~0,20 V → deutlich gedrosselt
    • ~0,05 V → nur Glimmen plausibel
    • 0 V → IC aus / Schutz aktiv / CS-Pfad defekt / Strompfad offen


    Strom dann I ≈ U_CS / R_CS mit dem zuvor bestimmten R_CS. Diese Messung ist deutlich aussagekräftiger als die 312 V Zwischenkreisspannung.
    Sicherheit: Bei kaskadierten IC liegt Pin 1 nicht auf ungefährlichem Bezugspotential — keine Schutzkleinspannungs-Masse. Keine Messung mit geerdetem Oszilloskop-Masseclip, nur potentialfrei/differentiell und mit geeigneten Messmitteln.

    Übertemperaturkompensation (OTC) — Bedingung beachten
    PM2014D regelt den Strom oberhalb einer Chiptemperatur aktiv herunter: Schwelle 110 °C (L-Version) bzw. 130 °C (M-Version), Steigung −100 %/40 °C bzw. −100 %/20 °C. Welche Version, steht in der Bauteilbeschriftung.
    OTC kann gleichmäßiges Glimmen erzeugen — aber nur bedingt:

    • Leuchte startet kalt kurz heller und dunkelt dann über Sekunden ab → OTC plausibel.
    • Leuchte glimmt aus kaltem Zustand sofort und konstant → OTC ist nicht die Ursache; dann eher IC-Schaden, CS-Pfad, Lötstelle, Bahnriss oder Kettenfehler.


    Also zuerst den Kaltstart beobachten, bevor man auf Wärme tippt. OTC ist eine mögliche, nicht die automatisch wahrscheinlichste Ursache.

    Verlustleistung — nur Plausibilitätsrechnung
    Der IC verheizt (U_Bus − U_LED-Kette)·I_LED. Bei ~60 V Differenz und ~70 mA wären das ~4,4 W; auf zwei IC verteilt ~2,2 W je IC. 2,2 W · 45 K/W ≈ 99 K über Umgebung, also rechnerisch ~124 °C Chiptemperatur — im Bereich der Stromreduktion. Aber: θJA hängt stark von Kupferfläche, Lötqualität, Platinenmaterial und Luftstrom ab. Das ist eine Plausibilitätsrechnung, keine Diagnose.

    Topologie der zwei IC — nicht aus dem Foto bewiesen
    Das Datenblatt nennt den Betrieb mehrerer IC in Reihe für hohen PF. Zwei PM2014D plus ~252 V Kettenspannung machen einen kaskadierten Linearbetrieb plausibel. Vom Foto allein ist die exakte Verschaltung aber nicht sicher: möglich sind kaskadierte Reglerstufen in einem Strompfad, gestufte Segmentführung, eine Hoch-PF-Schaltung oder zwei getrennte Teilstrings. Für die Diagnose relevant, weil CS-Widerstände und Ströme dann nicht identisch sein müssen.

    CS-Leerlaufschutz
    PM2014D hat Output-Open- und CS-Open-Schutz. Eine gebrochene Lötstelle am CS-Widerstand oder an Pin 3 kann den Schutz auslösen. CS-Widerstands- und Pin-3-Lötstellen separat prüfen. Auch die TO252-Tab-Lötstelle nachlöten — sie ist gleichzeitig Kühlpfad und elektrischer Drain-Anschluss; ein Haarriss verschlechtert die Wärmeabfuhr und addiert Widerstand im DRN-Pfad.

    Mindestspannung
    Zum Regeln von 60 mA bei Tj 100 °C braucht der IC laut Datenblatt mindestens 9 V zwischen DRN und GND. Bei 312 V Bus und ~252 V Kette ist genug Reserve — solange nicht ein IC der Kaskade ausfällt und die Spannungsaufteilung kippt.

    Ersatz
    PM2014D ist über AliExpress beschaffbar (TO252-3). Bei Surge-Verdacht beide IC zusammen tauschen. Alternativtypen nicht blind einsetzen — entscheidend ist die CS-Regelspannung: ein Typ mit 250 mV statt 500 mV liefert bei gleichem Sense-Widerstand nur den halben Strom. Ebenso prüfen: Strombereich, Drain-Spannungsfestigkeit, OTC-Verhalten, Gehäusewärmewiderstand, Schutzfunktionen, Reihenschaltungsbetrieb.

    Reihenfolge

    1. Kaltstart beobachten: sofort dunkel, oder erst hell und dann abdunkelnd.
    2. CS-Widerstand je IC durch Leiterbahnverfolgung Pin 3 → GND bestimmen.
    3. U_CS = Pin 3 gegen Pin 1 je IC im Betrieb messen, Strom berechnen.
    4. U_CS nahe 0 V → CS-Pfad / Lötstellen / IC-Schaden / Schutzbetrieb prüfen.
    5. U_CS nahe 0,5 V, aber LED nur Glimmen → LED-Kette / Topologie / Spannungsaufteilung weiter prüfen.
    6. Tab- und CS-Lötstellen beider IC nachlöten.
    7. Bringt das nichts: beide PM2014D tauschen.