Wie gut sind COB-LEDs?

Chip on Board-LED-Module – mittlerweile in Flutern sehr weit verbreitet und sehr günstig zu beschaffen.

Da ich bei einer Aufräumaktion eine Schreibtischleuchte (noch mit Leuchtstofflampen und fehlendem Treiber) ergattern konnte war der erste Gedanke: Umrüsten auf LED.

Im Asiamarkt (ok, eBay) gab es 4 Module – 2x warmweiß und 2x kaltweiß – für nicht ganz 6 Euro bei nicht einmal 2 Wochen Versand:

Leider sind Module mit 2700 K Farbtemperatur eher selten, also ca. 3250 K und 6250 K. Aber warum überhaupt verschiedene Werte? Kaltweiß ist besser, um Farben neutral zu sehen, warmweiß ist angenehmer für’s Auge. Allerdings muss man dazu sagen: es ist nur die halbe Wahrheit. Ein wichtiger ist der CRI. Echte weiße LEDs gibt es nicht, es handelt sich in aller Regel um blauen LEDs, die bestimmte Farbstoffe anregen und je nach Material ist das Spektrum und damit die Farbwiedergabe unterschiedlich – aber das nur am Rande.

Um die Spannung und Ströme der Streifen gering zu halten, sind die LEDs in mehrere Stränge, meist mit der Länge 3 angeordnet. Bei einer Flussspannung von 3,2 Volt sind das 9,6 Volt, mit einem Vorwiderstand haben die meisten Streifen eine Betriebsspannung von 12 Volt. Das ist bei den meisten COBs meist nicht der Fall. 4 LEDs in Reihe, mehrere dieser Stränge parallel und fertig. Durch Fertigungstoleranzen schwanken die Vorwärtsspannungen ein bisschen, das kann man im Griff haben aber das kostet natürlich. Bei einigen hundert LEDs für 6 Euro: never ever.

Aber wie schlecht sind sie wirklich? Der Test funktioniert relativ einfach: LED an eine Spannungsquelle anschließen und die Spannung so weit erhöhen, bis sie leicht zu glimmen anfangen – bei den gekauften Exemplaren war das bei 9 Volt:

Montage von 4 Fotos bei gleicher Belichtungszeit

Die Belichtung wurde so eingestellt, dass möglichst keine Übersteuerung der Farbkanäle stattfindet, hat auch fast geklappt.

Man sieht gewisse Ungleichmäßigkeiten, not too bad, not too good either. Richtiges Binning hat auf keinen Fall stattgefunden.

Die Leuchtpunkte der unteren LED wurden ausgeschnitten, ausgerichtet und durch ein kleines Python-Script (mit pillow statt pil) gejagt:

from PIL import Image
im = Image.open('P1120207.png', 'r')
width, height = im.size
pixel_values = list(im.getdata())

y = 8

for x in range(0, width):
px = pixel_values[width*y+x]
print(str(px[0]) + "\t" + str(px[1]) + "\t" + str(px[2]))

Das Script spuckt die RGB-Werte der 8. Zeile aus. Auch wenn der blaue Farbkanal am ehesten heraussticht, ist es besser den grünen zu verwenden – weniger Clipping und durch Chroma-Subsampling (besser kein JPEG verwenden) und des Bayer-Pattern ist grün einfach besser ;).

Aus Excel kam dann folgendes Diagramm:

Mit ein bisschen Phantasie erkennt man die Stranglänge. Die Aussagekraft des Diagramms ist zugegebenermaßen etwas eingeschränkt: Es ist kein kalibriertes System sondern eher ein Schätzeisen aber es reicht für einen groben Vergleich: Es gibt einen ausreißenden Strang (nach oben) und einige LED-Chips in den Stränge, die deutlich darunter liegen. Grundlegend ist die Bewertung mit dem Diagramm aber etwas besser möglich als durch das Ansehen der Bilder, da der Faktor subjektive Wahrnehmung verringert wird und Nuancen in Helligkeitsunterschieden besser erkennbar sind.

Mal sehen, wie sich die Streifen dann im tatsächlichen Einsatz machen…

Teardown von Trådfri

Eigentlich habe ich mich nur in der Ausfahrt vertan – was bin ich nur für ein Dussel. Weil ich aber schon dort war, habe ich mir etwas mitgenommen: Die billigste verfügbare Lampe mit Funkanbindung (GU10 mit 400 lm, 803.652.70) und einen drahtlosen Dimmer (003.478.31), der eine relativ interessante Funktionsweise hat: Man kann ihn in quasi beliebiger Raumlage drehen (liegend oder an der Wand klebend) – die Halterung braucht man dafür nicht. Daher meine Vermutung: Da muss ein mindestens ein Drehratensensor (Gyroskop) oder gar ein Kompass drin sein.

Der Hauptgrund des Einkaufes war – zumal es in meiner Wohnung keine Leuchten mit GU10-Lampen – eher ein Teardown, da ich online bis jetzt noch nichts finden konnte.

Nimmt man das „User-servicable“ Gehäuse vom Dimmer ab, bekommt man folgendes zu Gesicht (klick macht wie immer groß):

Die Typenbezeichnung ist also neben der Ikea-Nummer ICTC-G-1. Obwohl das Gehäuse den Anschein macht, als wäre es Ultraschall-verschweißt, ist es nur geklipst. „Built to a price“, das Schweißen wäre ein zusätzlicher Produktionsschritt und die Spritzguss muss sowieso ran. Mit einem Schraubendreher lassen sich die Gehäuseteile vorsichtig trennen.

Das Rückteil ist weniger spektakulär – ein Magnet und eine Kontaktfeder für die Batterie. In der anderen Hälfte steckt die „Magie“:

Der Codename für das Leiterkärtchen ist allen Anschein nach „Nebula_1F“. Ich bin kein Trekkie, aber ist das eine Anspielung auf eine Schiffsklasse? Halbwegs futuristisch ist die Bedienung immerhin…

Hirn und Herz ist ein Silabs EFR32 MG1P132GI. Für ein Datenblatt sollte man den Suchbegriff auf „EFR32MG1“ einschränken: „Mighty Gecko Mesh Networking Wireless SoCs for Zigbee and Thread“-Produkt-Familie beim Hersteller.

Leider hört es da auch schon fast auf. der IC rechts unten (mit der Aufschrift „I4BEB2 P10343“) dürfte ein EEProm sein (nachdem der Gecko wohl keinen internen hat), bei den oberen beiden (Aufdruck „S2 636“ und „628“) dürfte es sich vermutlich um Magnetometer und Gyro handeln. Letzteres vermutlich eher links oben, da diese Komponenten meines Wissens etwas höhere Pulsstromaufnahmen (schließlich muss die Mikromechanik angeschubst werden) haben.

Schön an den Geckos ist, dass man die Pins ziemlich komfortabel auf die gewünschten Funktionen routen kann, für’s Reverse Engineering ist das allerdings nicht so ganz schön.

Wenn man die Leiterbahnen etwas verfolgt erkennt man, dass es die Leiterkarte mehr als 2 Lagen hat, halbwegs erstaunlich, bei der vergleichsweise geringen Komplexität. Bei der Leiterkartenproduktion wurde das aber wieder reingeholt: Die Leiterkarte ist gestanzt statt gefräst und das Material sieht eher billig als günstig aus. Immerhin sind die Kontakte vergoldet und es wurden einige Testpunkte spendiert – da wird sicher ein I²C dabei sein.

Objekt 2 ist, wie oben geschrieben, eine GU10-Lampe:

Der Deckel bzw. die Optik geht erstaunlich leicht runter, Innen sieht es erstaunlich unspektakulär aus:

Ein herumflatterndes Kupferfähnchen? Sieht nach einem late fix zum Bestehen der EMV-Prüfungen aus. Das LED-Modul hat keine Wärmeleitpaste im Rücken und die leicht verklebte Metallplatte lässt sich mit sanfter Gewalt (mit dem Schraubendreher am Schraubloch hebeln) herausnehmen. Dahinter begrüßt einen die Elektronik – oder zumindest das Funkmodul.

Es sieht besser aus als es ist. Ich bin mir nicht sicher, ob das Shielding seinen Namen verdient hat, es wackelt wie ein Kuhschwanz. Eine saubere elektromechanische Verbindung sieht auf jeden Fall anders aus. Ein bisschen mehr hebeln und das Innere erblickt das Tageslicht:

Das Silabs-Logo lässt sich erahnen, links unten sitzt auch ein „alter Bekannter“. Bin mir ziemlich sicher, dass es sich hier um einen EEProm handelt. Im Bild sieht man auch, dass das Modul by design eher bescheiden eingelötet ist: unter der linken Kante sitzt ein SMD-Widerstand, unter der rechten nicht. Da man sowas maschinell nicht vernünftig gelötet bekommt: Messer rein, Gedärme raus. Natürlich: Modul rein, Lötzinn-Raupe drüber.

Mit ein bisschen Zug kommt auch das Netzteil + Controller raus. Es ist hinten nicht verlötet und sieht von oben zwar sehr eng gepackt aber dennoch halbwegs ok-ish aus:

Von unten sollte man es – zumindest wenn man Elektroniker ist und einen schwachen Magen hat – besser nicht ansehen. Verdammt viele Handlötungen, mehr Lötzinn als mir lieb ist und noch mehr ekelhafte Flussmittelrückstände:

Der 5-Beiner oben ist mit ZR7IB beschriftet (kein Datenblatt auffindbar). Das Beuteil im SO-8-Gehäuse heißt BEH7JB (auch nix zu finden). Die Qualität dieser Leiterkarte ist leider nicht wirklich rühmlich.

Einen High-Pot-Test würde ich angesichts solcher Lötstellen nicht unbedingt machen: