Hallo zusammen,
ich pack's mal ins Azubi-Forum, es geht immerhin um meine Unterrichtsvorbereitung für die Azubis :-)
Folgendes:
Ich werd dieses Jahr zum ersten mal LEDs im Unterricht besprechen. Nun bin ich im Buch, das ich hauptsächlich nutze, über folgendes gestolpert:
Neben Betrieb mit Gleichrichter und an Kleinspannung ist auch der Betrieb an Netzspannung möglich. Damit die Sperrspannung von etwa 5V nicht überschritten wird, wird antiparallel eine weitere Diode (ggf. ebenfalls eine Leuchtdiode) geschaltet, die die Spannung auf ca. 0,7V begrenzt.
An anderer Stelle ist die Rede von Durchlassspannungen von 1,7 - 4V, je nach Farbe, auf die dann eben begrenzt wird.
Soweit, so gut und so nachvollziehbar, nun ist es aber so, dass ich auf jeden Fall einen Vorwiderstand benötige, an dem der Rest der Spannung abfallen kann.
Und jetzt kommt mein Problem:
Wenn an diesem Vorwiderstand zwischen 226 und 229,3V abfallen, wie können dann LEDs effizienter sein als andere Leuchtmittel? So wie das da steht, verbrät man mehr als 99% der Spannung, indem man sie am Vorwiderstand in Wärme umsetzt? Da nutzt mir doch im Endeffekt energetisch betrachtet die super Lichtausbeute der LED gar nichts mehr.
Da aber praktisch überall steht, dass die Dinger immernoch sehr effizient wären, mache ich offenbar einen Denkfehler, oder meine Unterlagen verschweigen was. Kann mir jemand auf die Sprünge helfen?
Danke und Gruß,
Frank
PS: Damit wir nicht so arg abschweifen, Dimmer, andere Betriebsarten usw. bitte mal ausklammern, es geht mir wirklich nur um diese Unstimmigkeit.
Effizienz von LEDs an Wechselspannung?
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Frank12NR
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karo1170
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Dieser Vorwiderstand könnte auch ein Kondensator sein --> KondensatornetzteilFrank12NR hat geschrieben:Hallo zusammen,
ich pack's mal ins Azubi-Forum, es geht immerhin um meine Unterrichtsvorbereitung für die Azubis :-)
Folgendes:
Ich werd dieses Jahr zum ersten mal LEDs im Unterricht besprechen. Nun bin ich im Buch, das ich hauptsächlich nutze, über folgendes gestolpert:
Neben Betrieb mit Gleichrichter und an Kleinspannung ist auch der Betrieb an Netzspannung möglich. Damit die Sperrspannung von etwa 5V nicht überschritten wird, wird antiparallel eine weitere Diode (ggf. ebenfalls eine Leuchtdiode) geschaltet, die die Spannung auf ca. 0,7V begrenzt.
An anderer Stelle ist die Rede von Durchlassspannungen von 1,7 - 4V, je nach Farbe, auf die dann eben begrenzt wird.
Soweit, so gut und so nachvollziehbar, nun ist es aber so, dass ich auf jeden Fall einen Vorwiderstand benötige, an dem der Rest der Spannung abfallen kann.
Praktisch wird man das LED-Modul auf einer Leiterplatte mit einem Schaltnetzteil finden.
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Frank12NR
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Hi Karo.karo1170 hat geschrieben:Dieser Vorwiderstand könnte auch ein Kondensator sein --> Kondensatornetzteil
Praktisch wird man das LED-Modul auf einer Leiterplatte mit einem Schaltnetzteil finden.
Die liefern beide am Ausgang eine Gleichspannung. Es geht mir wirklich nur um den direkten Betrieb an Wechselspannung, der (laut Buch und diversen Webseiten) ebenfalls möglich ist. Allein die Passage mit der antiparallelen Diode, um die negative Halbwelle "abzufangen" zeigt ja, dass es definitiv nicht um Gleichspannung geht.
Gruß,
Frank
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jf27el
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Hallo Frank,
das hat mit Energieeffizienz überhaupt nichts zu tun!
Bekannt ist mir diese Schaltung nur von Briefkastenbeleuchtungen (<Klingel> max 12V AC) und dann nur weil es eben billig ist.
Sobald es um Effektivität geht wird a) eine Brückengleichrichtung verwendet (evtl mit "Freilaufdiode") und die LEDs in Reihe geschaltet. (Und dann gemeinsamer Vorwiderstand)
Auch bei den üblichen Versorgungs-/Vorschaltgeräten (12 / 24V DC) wird eine Reihenschaltung verwendet und ein Vorwiderstand am Leuchtmittel eingebaut.
Die Wärme vom Leuchtmittel spart man sich wenn der Vorwiderstand weggelassen wird und über einen Konstantstrom (elektronisch geregelt) gespeist wird.
soweit meine Grundlagen für LED-Beleuchtung.
Habt Ihr sonstige nichtlineare Widerstände (z.B. Dioden) durch?
Gruß
jf27el
das hat mit Energieeffizienz überhaupt nichts zu tun!
Bekannt ist mir diese Schaltung nur von Briefkastenbeleuchtungen (<Klingel> max 12V AC) und dann nur weil es eben billig ist.
Sobald es um Effektivität geht wird a) eine Brückengleichrichtung verwendet (evtl mit "Freilaufdiode") und die LEDs in Reihe geschaltet. (Und dann gemeinsamer Vorwiderstand)
Auch bei den üblichen Versorgungs-/Vorschaltgeräten (12 / 24V DC) wird eine Reihenschaltung verwendet und ein Vorwiderstand am Leuchtmittel eingebaut.
Die Wärme vom Leuchtmittel spart man sich wenn der Vorwiderstand weggelassen wird und über einen Konstantstrom (elektronisch geregelt) gespeist wird.
soweit meine Grundlagen für LED-Beleuchtung.
Habt Ihr sonstige nichtlineare Widerstände (z.B. Dioden) durch?
Gruß
jf27el
„Gedanken ohne Inhalt sind leer, Anschauungen ohne Begriffe sind blind.“ (I.Kant)
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Frank12NR
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Hi jf24el.
Ok, mit der Ansage "das ist nicht effizient" kann ich ganz gut leben, ich seh's ja genauso :-) Ich werde das also auch so verkaufen: Als Variante, die funktioniert, aber nicht sinnvol ist. Frage mich allerdings ernsthaft, warum man das im Buch nicht erwähnt.
Leicht offtopic:
Bis wir soweit sind, sind Dioden zumindest vom Verhalten bekannt. Das mit dem "Durchhaben" eine Themas ist aber dank der Lernfelder nicht mehr so einfach zu sagen wie zu meiner (und vermutlich auch Deiner) Schulzeit
Gruß,
Frank
PS: Wenn jemand noch andere Gedanken dazu hat, her damit. Das Thema steht erst im Mai rum auf dem Plan :-)
Ok, mit der Ansage "das ist nicht effizient" kann ich ganz gut leben, ich seh's ja genauso :-) Ich werde das also auch so verkaufen: Als Variante, die funktioniert, aber nicht sinnvol ist. Frage mich allerdings ernsthaft, warum man das im Buch nicht erwähnt.
Leicht offtopic:
Bis wir soweit sind, sind Dioden zumindest vom Verhalten bekannt. Das mit dem "Durchhaben" eine Themas ist aber dank der Lernfelder nicht mehr so einfach zu sagen wie zu meiner (und vermutlich auch Deiner) Schulzeit
Gruß,
Frank
PS: Wenn jemand noch andere Gedanken dazu hat, her damit. Das Thema steht erst im Mai rum auf dem Plan :-)
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langer
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- Registriert: Montag 5. Juli 2010, 09:17
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Ich habe so Leuchtmittel noch nicht zerlegt, könnte mir aber vorstellen, dass man mehrere LEDs in Reihe schaltet und die gleiche Anzahl nochmal in umgekehrter Richtung. So könnte man die komplette Spannung ohne Vorwiderstand an die LEDs bringen und würde durch Nutzung beider Halbwellen auch den Stroboskopeffekt verhindern.
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Etrick
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- Registriert: Freitag 3. August 2007, 21:53
Hallo,
eine einzelne LED mit ohmschen Vorwiderstand zu betreiben ist nur bei kleinen Strömen und Spannungen von vllt. max. 5V vertretbar effizient - selbst wenn es DC ist.
Sobald die Spannungen oder Ströme höher werden, wählt man bei DC aktive Stromquellen, bei AC diese oder einen Vorschaltkondensator.
Vorschaltkondensator ist die Billiglösung, hat aber Probleme mit nichtsinusförmigen Spannungen (damit überlastet er die LEDs) und beim Einschalten (dito). Dimmen zur Helligkeitsänderung ist ganz schlecht.
Aktive, getaktete Stromquellen haben einen sehr hohen Wirkungsgrad und daher kommt, dass LEDs unterm Strich einen 6x höheren Prozentwert für eta haben können wie Glühlampen (gilt für sichtbares Licht. Schließt man den IR Anteil ein, sind Glühlampen unübertroffen).
Für den Unterricht: die Farbwiedergabe von Glühbirnen ist perfekt (100), von sehr guten LEDs 90. Unter 80 ist störend, wenn man farbige Dinge anschaut.
LED Licht mit Kondensatorspannungsteiler flimmert, mit aktiven Stromquellen entsteht HF Störstrahlung.
Den fehlenden IR Anteil bei LEDs spürt man: das Licht ist nicht behaglich. Da nutzt auch eine Farbtemperatur von 2700K nichts, weil auch da 0 IR Anteil enthalten ist.
Im Winter entlastet der IR Anteil von Glühbirnen die Heizung. Interessanterweise wird ein Raum mit 2° niedrigerer Lufttemperatur als in einem Vergleichsraum "wärmer" als dieser Vergleichsraum empfunden, wenn er mit Glühlampen beleuchtet ist. Bei halbwegs umweltfreundlich erzeugtem Strom kann also die Gesamtenergiebilanz von Glühlampen besser sein als von LEDs.
Das ist zu komplex für die Politklasse, die Glühlampen verboten hat, und die meinungsbildenden Medien.
Wenigstens werden durch LEDs aber die sog. Energiesparlampen verdrängt. Die sind ein ernstes Müllproblem, die LEDs nebst deren Elektronik ein kleineres und Glühbirnen kann man fast essen - sie sind nahezu giftfrei und auch bei der Herstellung ausgesprochen umweltfreundlich.
Gruß
Achim
eine einzelne LED mit ohmschen Vorwiderstand zu betreiben ist nur bei kleinen Strömen und Spannungen von vllt. max. 5V vertretbar effizient - selbst wenn es DC ist.
Sobald die Spannungen oder Ströme höher werden, wählt man bei DC aktive Stromquellen, bei AC diese oder einen Vorschaltkondensator.
Vorschaltkondensator ist die Billiglösung, hat aber Probleme mit nichtsinusförmigen Spannungen (damit überlastet er die LEDs) und beim Einschalten (dito). Dimmen zur Helligkeitsänderung ist ganz schlecht.
Aktive, getaktete Stromquellen haben einen sehr hohen Wirkungsgrad und daher kommt, dass LEDs unterm Strich einen 6x höheren Prozentwert für eta haben können wie Glühlampen (gilt für sichtbares Licht. Schließt man den IR Anteil ein, sind Glühlampen unübertroffen).
Für den Unterricht: die Farbwiedergabe von Glühbirnen ist perfekt (100), von sehr guten LEDs 90. Unter 80 ist störend, wenn man farbige Dinge anschaut.
LED Licht mit Kondensatorspannungsteiler flimmert, mit aktiven Stromquellen entsteht HF Störstrahlung.
Den fehlenden IR Anteil bei LEDs spürt man: das Licht ist nicht behaglich. Da nutzt auch eine Farbtemperatur von 2700K nichts, weil auch da 0 IR Anteil enthalten ist.
Im Winter entlastet der IR Anteil von Glühbirnen die Heizung. Interessanterweise wird ein Raum mit 2° niedrigerer Lufttemperatur als in einem Vergleichsraum "wärmer" als dieser Vergleichsraum empfunden, wenn er mit Glühlampen beleuchtet ist. Bei halbwegs umweltfreundlich erzeugtem Strom kann also die Gesamtenergiebilanz von Glühlampen besser sein als von LEDs.
Das ist zu komplex für die Politklasse, die Glühlampen verboten hat, und die meinungsbildenden Medien.
Wenigstens werden durch LEDs aber die sog. Energiesparlampen verdrängt. Die sind ein ernstes Müllproblem, die LEDs nebst deren Elektronik ein kleineres und Glühbirnen kann man fast essen - sie sind nahezu giftfrei und auch bei der Herstellung ausgesprochen umweltfreundlich.
Gruß
Achim
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PQ_Trainer
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HUHU,
vielleicht etwas OFFTOPIC,
aber wieviel kapazitive Last wird das Versorgungsnetz in Schwachlasten Zeiten vertragen ? In Hinblick auf Serienresonanz mit den Induktivitäten der Trafos wahrscheinlich bald ein Problem.
Dann werden die KO´s eh weggeschossen
Egal ob hinter einer Gleichrichterbrücke oder davor könnte es ein Problem werden.
Na die Kondensatoren, waren früher nötig um den induktiven Anteil zu kompensieren.
Nun werden bald leerlaufende Motoren nötig sein um die kapazitive Last zu kompensieren ?
Das zum Thema Halbleiter ins Netz einfügen, für Schaltnetzteile ab 50W ist ja bereits eine Powerfaktor Korrektur vorgeschrieben, aber viele kleine Vorschaltgeräte z.B. für Beleuchtung summieren sich, welche Netzsynchron im Gleichtakt mit Strom Oberschwingungen das Netz belasten.Dann wird es auch interessant wie die 3. und deren Vielfachen sich im Neutralleiter summieren werden.
Stichwort "TRIPLEN".
L.G. Richard
vielleicht etwas OFFTOPIC,
aber wieviel kapazitive Last wird das Versorgungsnetz in Schwachlasten Zeiten vertragen ? In Hinblick auf Serienresonanz mit den Induktivitäten der Trafos wahrscheinlich bald ein Problem.
Dann werden die KO´s eh weggeschossen
Egal ob hinter einer Gleichrichterbrücke oder davor könnte es ein Problem werden.
Na die Kondensatoren, waren früher nötig um den induktiven Anteil zu kompensieren.
Nun werden bald leerlaufende Motoren nötig sein um die kapazitive Last zu kompensieren ?
Das zum Thema Halbleiter ins Netz einfügen, für Schaltnetzteile ab 50W ist ja bereits eine Powerfaktor Korrektur vorgeschrieben, aber viele kleine Vorschaltgeräte z.B. für Beleuchtung summieren sich, welche Netzsynchron im Gleichtakt mit Strom Oberschwingungen das Netz belasten.Dann wird es auch interessant wie die 3. und deren Vielfachen sich im Neutralleiter summieren werden.
Stichwort "TRIPLEN".
L.G. Richard
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.
! Ich warne alle Elektro Laien vor Arbeiten mit Spannungen >50V !
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didy
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Kondensatornetzteil heißt hier nur, statt eines ohmschen Vorwiderstand einen Kondensator als kapazitiven Blindwiderstand zu nutzen. Das geht nur bei AC ]Als Variante, die funktioniert, aber nicht sinnvol ist.[/QUOTE]Frank12NR hat geschrieben:Die liefern beide am Ausgang eine Gleichspannung
Das ist durchaus sinnvoll, sofern es nur um z.B. eine Meldeleuchte geht. Bei so geringen Leistungen lohnt ein Schaltnetzteil nicht. Ob es überhaupt wesentlich effizienter ist, als ein Kondensator als kapazitiver Vorwiderstand (der eben nicht alles ohmisch verheizt) müsste man mal nachrechnen. Und wenn es eine Meldeleuchte in Form-Fit-Function für eine kleine Glühlampe (z.B. hinter einem Taster) ist, hast du für mehr auch gar keinen Platz.
Bei den LED-Faden-Lampen, die ein volles Glasgehäuse haben und aussehen wie eine Glühfadenlampe, hast du ohnehin nur im Sockel Platz für Vorschaltelektronik. Das wird auch nichts anderes sein als ein Kondensator.
Ich spiele mal den Erbsenzähler: Stromquelle sagt noch nichts über die Effizienz aus.Etrick hat geschrieben:Sobald die Spannungen oder Ströme höher werden, wählt man bei DC aktive Stromquellen
Was du meinst ist ein Schaltnetzteil, das als Konstantstromquelle arbeitet.
Eine Stromquelle kann man auch als "Linearregler" aufbauen, und das ist dann genauso (in)effizient wie ein Vorwiderstand - nur ist der Strom dann (innerhalb der Grenzen der zulässigen Spannungen) unabhängig von der Eingangsspannung.
Für Beleuchtungszwecke: Ja. (Ausgenommen Reihenschaltungen von LEDs, siehe die verbreiteten LED-Streifen mit immer 3 LEDs + Vorwiderstand in Reihe an 12V)Etrick hat geschrieben:eine einzelne LED mit ohmschen Vorwiderstand zu betreiben ist nur bei kleinen Strömen und Spannungen von vllt. max. 5V vertretbar effizient - selbst wenn es DC ist.
Aber Kontroll-LEDs wird man auch bei mehr als 5V (12V, 24V, 48V) rein mit einem Vorwiderstand betreiben. Weil es zu aufwändig ist, bei einer reinen Kontroll-LED (Low-Current 2-5mA!) kaum lohnt - und am Schluß fällt noch die Kontroll-LED eines sonst intakten Gerätes aus, weil der Schaltregler für die LED defekt ist
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didy
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Offtopic:
Im Sommer entlastet die LED dafür die Klimaanlage, bzw. sorgt ohne Klimaanlage für kühlere Räume.
Insgesamt ist die Energiebilanz der LED-Lampe also positiv.
Dass Strahlungswärme was aus macht, klar. Aber da geht es primär um Wände, Decken, Boden, Möbel - ob die 17°C oder 23°C Oberflächentemperatur haben, macht massiv was aus. Ob eine punktförmige Strahlungsquelle in Raummitte, die oft genug noch hinter einem Glasschirm ist der die IR-Strahlung ein stückweit abhält, nennenswert (2°C) was ausmacht, wage ich definitiv zu bezweifeln.
Ja, aber mit einem deutlich schlechteren Primärenergiefaktor als die Heizung, sofern man nicht mit Direktstrom heizt.Etrick hat geschrieben:Im Winter entlastet der IR Anteil von Glühbirnen die Heizung.
Im Sommer entlastet die LED dafür die Klimaanlage, bzw. sorgt ohne Klimaanlage für kühlere Räume.
Insgesamt ist die Energiebilanz der LED-Lampe also positiv.
Gibt es dazu Quellen?Etrick hat geschrieben:Interessanterweise wird ein Raum mit 2° niedrigerer Lufttemperatur als in einem Vergleichsraum "wärmer" als dieser Vergleichsraum empfunden, wenn er mit Glühlampen beleuchtet ist.
Dass Strahlungswärme was aus macht, klar. Aber da geht es primär um Wände, Decken, Boden, Möbel - ob die 17°C oder 23°C Oberflächentemperatur haben, macht massiv was aus. Ob eine punktförmige Strahlungsquelle in Raummitte, die oft genug noch hinter einem Glasschirm ist der die IR-Strahlung ein stückweit abhält, nennenswert (2°C) was ausmacht, wage ich definitiv zu bezweifeln.
Auch da habe ich noch meine Zweifel. Aber selbst wenn - das "halbwegs umweltfreundlich erzeugt" ist der Knackpunkt. Umstellen der Stromversorgung dürfte deutlich einfacher sein, wenn wir den Verbrauch reduzieren. Und bei Beleuchtung ist hier halt mal eine supereinfache Reduktion um ca. 90% möglich....Etrick hat geschrieben:Bei halbwegs umweltfreundlich erzeugtem Strom kann also die Gesamtenergiebilanz von Glühlampen besser sein als von LEDs.