fixing design flaws

Dit is een ietwat stream-of-consiousness (Maar dan leesbaarder (hoop ik)) blogpost over een… Ledlamp! Enjoy!

Sencys SCL C35C 5393181

Ik ergerde me er aan dat mijn sencys™ filament kaarslamp knipperde.  Vanaf dat ‘ie nieuw was zat er een 100Hz flikkering in het licht, wat te zien is als “stroboscopisch effect” bij alles wat beweegt in het licht van zo’n lamp. Met je handen wapperen geeft hetzelfde “10-vingers-per-hand” effect als dat het bij oude beeldbuimonitoren gaf. (Jaja, dat heeft opa nog meegemaakt kinders!)

Dus dan maar uit elkaar gehaald om te zien of daar wat aan te doen is. Zit er überhaupt wel afvlakking in het ding? (Voor wie het exacte typenummer wil: SCL C35C 5393181. Ik beveel ‘m niet aan, vanwege dat irritante geknipper.)

Aangezien de “lampenlijm” niet loslaat, heb ik de zaag in de rand van de fitting gezet. Dat werkt, maar is een lastig omkeerbare vorm van demontage.

de zaag er in

(hoewel een ledlamp niet heet wordt, is toch dezelfde lijmsoort toegepast als bij gloeilampen. En die laat alleen los, als je het juist niet wilt, b.v. als je een lamp indraait. Op andere momenten hecht het uitstekend en is het bovendien hittebestendig en watervast.)

In de fotogalerij hieronder is elke stap van demontage te zien, en ook “remontage” en het schema. (Klik op de foto voor groter, “hoover” om het onderschrift te lezen).

Op de eerste foto is ook te zien, dat in de filamenten aan 1 kant een klein gaatje zit als polariteitsaanduiding. Deze kant is verbonden met de + van de afvlakcondensator, dus het is de anode.

De elektronica zit in kunststof. Veel elektronica is het trouwens niet, zie het schema op de laatste foto. Het is hetzelfde als veel andere goedkope ledlampen, alleen de 4.7 nF rechtstreeks over de gelijkrichter heb ik niet eerder gezien. Ook niet in de documentatie van anderen. (Al heb ik niet álle filmpjes van bigclive bekeken. Blijkbaar hebben sommige mensen het demonteren van ledlampen als hobby ?!?!?…. Zegt degene die een uitgebreide en gedetailleerde blogpost schrijft over het demonteren van een ledlamp 😉 )

De afvlakelco is 2.2uF, blijkbaar is dat te weinig om het stroboscopisch effect tegen te gaan. Er is in theorie plek voor een grotere elco (zowel capaciteit als afmetingen), maar zonder de lamp helemaal te demonteren kun je er niet bij om te vervangen, en de lamp daarna weer in elkaar zetten is “nogal een uitdaging”.

Als ander voorbeeld van een andere goedkope ledlamp met dit schema (maar zonder de 4.7 nF): VT-7126 ledspotjes gebruiken ook 2.2uF als afvlakking, maar die kunnen worden geopend op een manier dat ze ook weer heelhuids dicht kunnen, en met 10uF knipperen ze niet meer. (Die raad ik dus ook niet aan, tenzij je geen last hebt van stroboscopisch effect, of houd van het zelf modificeren van ledlampen.)

De gemiddelde stroom door de led’s neemt wel toe bij een grotere afvlakcondensator (En de rest van die discussie is ook interessant). Ze geven dan dus meer licht maar worden ook warmer.

Zonder de lamp verder te demonteren is het wel gelukt het afgezaagde stuk weer vast te solderen, waarbij de elco opnieuw in kunststof is ingepakt (krimpkous).

De lamp werkt daarna weer net zo goed (of slecht) als eerst, maar omdat het er niet netjes uit ziet, niet stevig is én ik eigenlijk de filamenten anders wil aansturen, heb ik alsnog de hele lamp weer uit elkaar gehaald en het schema opgetekend. (En de lamp vervangen door een ander type waarbij ik minder/geen last heb van geknipper).

schema. Overigens, de condensator gelabeld 47 nF is 4.7 nF

Netspanning komt via 33R en 330nF binnen bij de gelijkrichter. Secundair staan de 2u2 afvlakcondensator, een 1M bleeder, en de LED’s. Tot zover het klassieke “goedkopeledlampenschema”. Alleen de 4.7 nF rechtstreeks over de gelijkrichter aan de wisselspanningskant wijkt daar van af. Om de rol hiervan te achterhalen zou het interessant kunnen zijn het schema eens in een simulatiepakket in te voeren… Er is over nagedacht, maar wat is de achterliggende gedachte? Het is een goedkope lamp, dus als ‘ie weg kon zou ‘ie er niet zitten.

Moet ‘ie een inschakelpiek opvangen? Of stoorpieken als op dezelfde groep inductieve lasten worden uitgeschakeld? Maar op DC geredeneerd: De seriecondensator van 330nF is significant groter dan de 4.7 nF, dus als beide condensatoren opladen zal de laadspanning vooral over de 4.7 nF komen te staan, die is als eerste “vol”. De elco aan de dc-zijde van de gelijkrichter is dus ook noodzakelijk (en nuttiger) om de (inschakel)piek op te vangen. Evenals uiteraard de 33R weerstand om de piekstroom te begrenzen.

Al hoeft, uitgaande van de netfrequentie f van 50Hz (T = 20ms), en een worst-case inschakelmoment op de top van de sinus, de 4.7 nF maar lading op te nemen tot de eerstvolgende nuldoorgang, dus 5 milliseconden. De RC tijd van 33R*4.7 nF is echter slechts 0.2 microseconde. Weliswaar is daarna de condensator nog niet vol (63%), maar het is dusdanig veel te weinig dat het duidelijk is dat een verklaring in een andere richting gezocht moet worden.

Op AC zullen de 330nF en 4.7 nF zich als een spanningsdeler gedragen, waarbij de 4.7 nF alsnog de grootste spanning voor z’n rekening neemt omdat diens impedantie groter is. Zou het bedoeld zijn zodat een 330nF met een lagere maximum spanningsrating gebruikt kan worden? Wellicht wat vergezocht. Het blijft speculatie natuurlijk, op deze ceramische condensatoren staat geen opdruk waaruit de specificaties herleid kunnen worden.

Maar er is over nagedacht. Iets met EMI dan? Maar is het erg als de LED’s net wat korte piekstromen krijgen door netvervuiling? Of zouden ze zelf (door hun geknipper en niet-lineariteit) netvervuiling opleveren? Wie gedachten heeft over de 4.7 nF:  laat een reactie achter! (Hoi Aart, mocht je dit lezen. Het was inderdaad jouw idee toen we erover brainstormden in de makerspace)

Wat ook netjes is, is dat secundair een 400V elco is toegepast. Die blijft dus heel, ook als de led’s stuk zouden gaan en onderbreken. Een elco met een rating nét iets hoger dan de brandspanning van de LED’s zou ook werken, maar als de led’s dan stuk gaan en daarbij onderbreken komt er een veel hogere spanning over de elco te staan. Dan kan het elektrolyt gaan koken waarna door de druk de elco openbarst. Omdat de ontwerper hier rekening mee gehouden heeft en een hogere werkspanning heeft gekozen zal dat hier dus niet gebeuren.  Er is dus duidelijk wél op gelet een goede, veilige ledlamp te ontwerpen, maar desondanks knippert ‘ie. Hoe lang zou er over vergaderd zijn?

Terzijde: De sla groeit nog prima.

Ander terzijde: Ik vind het soms ietwat lastig een verhaal te schrijven dat zowel voor de techneut áls de niet-techneut prettig leesbaar is. Niet teveel jargon, maar ook niet te jip-en-janneke. Met wat pech dus zowel teveel jargon áls te simpel. Het is natuurlijk een blog, dus alles kan, en mijn schrijfstijl wisselt dan ook af en toe. Maar laat een reactie achter als je ondanks alles tot hier doorgelezen hebt en er toch wat over wilt zeggen :). Of als ik, ondanks de lengte van deze post, nog iets vergeten ben te vertellen wat je altijd al wilde weten over (filament) ledlampen :P.

EDIT: het is 4.7 nF, geen 47… Dat maakt de “spanningsdeler” theorie absurd en filtering waarschijnlijker.

Post thumbnail

Last week I got 2 of these displays from a friend who couldn’t get them to display anything. (He knows I like those challenges.) Above picture proves it now works.

What was the case:

The data sheet says (e.g. in the schematic at page 8) a 100pF capacitor should be placed on CLK and DIO lines to GND.

verbatim quote from the data sheet: “100pF capacitor connected to the DIO, CLK communication port pull-up and pull-down can reduce interference to radio communications port.”

The capacitor is probably meant to reduce the signals rise time and thus reduce high frequency harmonics.

On the PCB, a 10nF capacitor was present, and that’s the cause of the display not functioning, just like overly long connections would cause this (when the wire length itself adds to much capacitance)

So, for those of you who bought one of these displays on Aliexpress, DX, or ebay, try removing those 2 capacitors (Or replacing them with 100 pF) if the display doesn’t work.

lowres_tm1637_desolderCsOnDioAndClk_circled
remove those 2 capacitors or replace them with 100 pF

 

Post thumbnail

Afgelopen week kreeg ik 2 van deze displays van een vriend die ze niet aan de praat kreeg en weet dat ik van dergelijke uitdagingen houd. Op bovenstaande foto het bewijs dat het inmiddels gelukt is het displaytje wél aan de praat te krijgen.

Wat was het geval:

In de datasheet staat (o.a. in het schema op blz. 8) een condensator van 100pF op de clock en datalijn naar gnd.

Letterlijke quote uit datasheet: “100pF capacitor connected to the DIO, CLK communication port pull-up and pull-down can reduce interference to radio communications port.” Het zal waarschijnlijk de bedoeling zijn met deze condensator de flanken van het signaal minder stijl te maken en zo minder hoogfrequente harmonischen te hebben.

Op de PCB zat echter een condensator van 10 nF, en dan werkt het niet meer, net zoals het niet meer werkt als de verbindingen te lang zijn (De draden zelf voegen dan dusdanig veel capaciteit toe).

Dus, mocht u/je een van deze displays gekocht hebben bij een van de vele aanbieders op ebay / Aliexpress, en het werkt niet, probeer dan eens deze 2 condensatortjes (van CLK en DIO) te verwijderen.

lowres_tm1637_desolderCsOnDioAndClk_circled
Verwijder deze 2 condensators of vervang ze door 100 pF