Wie die Effiziens ausrechnen?

[ossi]

Kann mir jemand sagen wie ich die Effiziens von Leds ausrechnen kann? Bin gerade dabei mir wieder eine Lampe zubauen,weiß aber noch nicht mit welcher Spannung und Stromstärke ich sie betreibe. Die Leds haben diese Daten: 8,9V 350lm bei 350mA,9,6V 660lm bei 700mA,9,8V 725lm bei 800mA. Wieviel Lumen haben sie bei 9V und 700mA? Wollte erst 8 St.in Reihenparallelschaltung einbauen und sie mit 19V bei 750mA betreiben. Überlege aber gerade ob 6St.in Parallelschalzung auch reichen.9V bei 700mA. Wieviel lm brauch ich um 225Watt Halogenlicht mit weißem Ledlicht mindestens zuersetzen?

[Achim H]

Willkommen im Forum.

Die Effizienz von Leds ist Lumen pro Watt --> kurz: lm/W

Und die berechnet sich wie folgt:
Spannung x Strom = Leistung
Output in Lumen / Leistung = lm/W

Leds werden nur über einen Strom betrieben. Die Spannung stellt sich alleine ein.
Deine Leds sind übrigends Led SmartArrays, 12x Nichia Leds kaltweiß.
Bei 700mA durch das Array beträgt die Vorwärtsspannung 9,6V.

Um 225 Watt Halogenlicht zu ersetzen brauchst Du ungefähr 3445 Lumen.

[ossi]

Wenn ich ein Netzteil mit 9V und 700mA habe kommt die Led also nicht auf die angegeben ca.660 lm,sondern nur auf die ca.350lm? Versteh ich das so richtig?

[Achim H]

Nochmal:

Leds werden nur über den Strom betrieben, nicht über eine Spannung.
Ein Festspannungsnetzteil liefert eine konstante Spannung. Der Strom, den diesen Netzteil abgeben kann ist variabel und darf maximal 700mA betragen.
Zum Betreiben von Leds benötigst Du eine Konstantstromquelle und keine Konstantspannungsquelle.

[ossi]

Ich betreibe meine anderen Lampen auch mit Festspannungsnetzgeräten und regele darüber die Helligkeit. Deshalb wollte ich auch die Reihenparallelschaltung und die 19V nehmen. Wenn sich nach Deiner Aussage nach die Spannung nach der Stromstärke einstellt ist es andersherrum doch genauso?

[Sailor]

Wenn sich nach Deiner Aussage nach die Spannung nach der Stromstärke einstellt ist es andersherrum doch genauso?

Ja, aber die Relation ist umgekehrt:

Eine große Stromänderung bewirkt eine kleine Spannungsänderung und eine kleine Spannungsänderung bewirkt eine große Stromänderung.

Die Abhängigkeit ist also nicht linear wie bei einem ohmschen Widerstand bzw. einer Glühbirne.

Solche Umkehrschlüsse sind nicht immer unhinterfragt zulässig:

Du kann mit relativ wenig Wasser zwar Feuer beseitigen, umgekehrt wird es nur bei verhältnismäßig kleinen Wassermengen und sehr viel Feuer noch möglich sein.

[Suntrader]

Wenn ich ein Netzteil mit 9V und 700mA habe kommt die Led also nicht auf die angegeben ca.660 lm,sondern nur auf die ca.350lm? Versteh ich das so richtig?

nicht ganz, es wird etwas mehr sein. Du betreibst das Netzteil damit an der Grenze und die Spannung bricht ein, durch den Innenwiderstand wird der Strom begrenzt, und es wird sich irgend ein Wert einstellen, der nach Toleranz und Bauart des Netzteils bestimmt ist. ... nicht was man wirklich machen sollte. Ansonsten, was oben schon gesagt wurde, LEDs werden über den Strom eingestellt und nicht über die Spannung.

[Achim H]

Du betreibst das Netzteil damit an der Grenze und die Spannung bricht ein

Das ist abhängig vom Typ des Netzteil.

Netzteile unterliegen genauso Toleranzen wie andere elektronische Bauteile auch. Nur weil irgendwo auf dem SNT (nur als Beispiel) 12V drauf steht, heißt das noch lange nicht, dass dort auch wirklich nur 12V heraus kommen.

Schaltnetzteil können (siehe Datenblatt: Protection) auch mehr Strom, als maximal zulässig ist, liefern ((Beispiel) Over Current: 110 - 150%). Ebenfalls kann die Spannung mehr sein, als das was drauf steht ((Beispiel) Voltage Tolerance: +-5%). Die +5% Toleranz bewirken schon 0,6V mehr Spannung.

Wie sich ein Netzteil oder ein Led-Array damit genau verhalten werden, ist also überhaupt nicht vorhersehbar.

Mögliche Zustände (vielleicht gibt es noch ein paar mehr):
1. Die Spannung bricht ein und das Led-Array leuchtet (wie hell sie wird - keine Ahnung).
2. Es macht plöpp und das Led-Array ist futsch.
3. Die Elektronik im Schaltnetzteil versucht einen Neustart.
4. Das Netzteil wird überlastet bis es irgendwann plöpp macht und dieses dann futsch ist.

[ossi]

Das war nur ein Beispiel. Das netzteil was ich jetzt nehme hat bei 19V max. 6A. Die Leds haben in der Schaltung aber nur ca 2,6A. Es ist also nicht mal mit 50% belastet.

[Achim H]

Darum geht es doch gar nicht.

Du darfst Dich niemals darauf verlassen, was irgendwo drauf steht.

Ob ein 19V Netzteil wirklich nur 19V oder etwas weniger oder etwas mehr Spannung liefert, müsste man vorher messen.
Die im Kurzdatenblatt gemachten Angaben sind typische Werte. Das bedeutet aber nicht, dass wirklich alle Arrays typisch sind.
Leds sind herstellungsbedingt auch nie gleich.

Eine kleine Änderung der Ausgangsspannung (zum Beispiel um +0,1V) kann bereits eine drastische Erhöhung des Strom zur Folge haben.
Eine kleine Änderung der Vorwärtsspannung (zum Beispiel um -0,1V) kann bereits eine drastische Erhöhung des Strom zur Folge haben.

Da hier viel zu viele mögliche Variablen sind, darfst Du nur den Weg über den Strom gehen. Und dieser muss kleiner als das erlaubte Maximum sein.

[Suntrader]

Du betreibst das Netzteil damit an der Grenze und die Spannung bricht ein

Das ist abhängig vom Typ des Netzteil.

Netzteile unterliegen genauso Toleranzen wie andere elektronische Bauteile auch.

genau das sagte ich , "nach Toleranz und Bauart des Netzteils "

Nur weil irgendwo auf dem SNT (nur als Beispiel) 12V drauf steht, heißt das noch lange nicht, dass dort auch wirklich nur 12V heraus kommen.

Auch das stimmt, es können bei ungeregelten ohne weiteres bis zu 24V rauskommen, .. solange sie nicht belastet sind.

Aber bei 9V 700mA sind das 6,3W, die Dioden können aber 7,84 W ab, werden also nicht an der Grenze berieben, sonder haben noch reserve, nach seinen Angaben. Spätestens bei voller Stromabnahme 9,8V 800mA, ist sein Netzteil nicht mehr in der Lage es zu liefern.
Entweder ist es ein gutes seriöse Netzteil, dann passen die Werte, oder es ist nen billig Netzteil dann schaffen die oft noch nicht mal die Leistung. Außerdem ging es hier eben um spekulativen Angabe, es war ja noch nicht mal angegeben was es für eins ist, nur die Leistung konnte man aus den Angaben vermuten. Natürlich kann man immer irgend ein exotische Beispiel finden für das es nicht zutrifft. Das man das nicht machen sollte sind wir uns glaube ich einig.

... nicht was man wirklich machen sollte.

hätte ich einen noch deutlicheren Zaunpfahl rausholen sollen?

[Achim H]

Nur weil irgendwo auf dem SNT (nur als Beispiel) 12V drauf steht, heißt das noch lange nicht, dass dort auch wirklich nur 12V heraus kommen.

Auch das stimmt, es können bei ungeregelten ohne weiteres bis zu 24V rauskommen, .. solange sie nicht belastet sind.

Solche Ungenauigkeiten (nicht ganz so drastisch, wie von Dir dargestellt) hast Du auch bei geregelten Netzteilen, und auch von seriösen Herstellern, zum Beispiel bei den Schaltnetzteilen von Meanwell, XPpower, TDK-Lambda, usw. Schau Dir mal deren Datenblatt etwas genauer an (Line-Regulation, Load-Regulation, Voltage Tolerance, Output-Accuracy, usw.). Da habe ich schon Toleranzen bis +-10% gelesen, bei Noname sogar noch deutlich mehr.

Wenn man all diese Toleranzen mit einkalkuliert und nicht nur von dem ausgeht, was drauf steht, dann kann ein 9V/700mA Netzteil auch schon mal 10 Watt vertragen, bevor es auseinander fällt. Was das Led-Array letztendlich dazu sagt, steht allerdings auf einem ganz anderen Blatt Papier.

Lange Rede - kurzer Sinn:
Über eine Spannung sollte man eine Led niemals betreiben, sondern immer nur über den Strom.

[ossi]

Kann ich bei einer KSQ auf die angegebenen Werte vertrauen? Wie hoch sind dort die Toleranzen? Eine KSQ darf ich bestimmt auch nicht an der Leistungsgrenze betreiben?

[Borax]

Nein, solltest Du nicht. Üblicherweise ist es aber so, das die eher einen Tick unter dem angegebenen Strom liegen, nie drüber. Und bei 'Überlastung' regeln die den Strom schon so weit runter, dass nichts passiert.

[Suntrader]

Warum soll ich Datenblätter von Netzteilen durcharbeiten, die mich nicht im geringsten interessieren? Ich hab gestern zwei Ladungen Schaltnetzteile bekommen die mich viel mehr interessieren. low drop, 96% Wirkungsgrad. und nächste Woche bekomm ich nochmal 2 anderen Sorten.
das, wenn man konkrete Netzteil anspricht, Toleranzen usw, berücksichtigt, ist doch wohl klar, oben ging es aber darum , ob eine LED bei einem 9V netzteil nur 350mA fliest. und nicht darum ob du Netzteile kennst mit großen Toleranzen, für solche hab ich keine Verwendung.

Lange Rede - kurzer Sinn:
Über eine Spannung sollte man eine Led niemals betreiben, sondern immer nur über den Strom.

Danke für die Bestätigung, denn das ist genau das, was ich oben im meinem ersten Posting geschrieben habe:

LEDs werden über den Strom eingestellt und nicht über die Spannung.

[Achim H]

Kann ich bei einer KSQ auf die angegebenen Werte vertrauen?

Nein, kannst Du nicht. Aber hier ist das auch nicht weiter tragisch, da dies ein Stromquelle ist. Also genau das, mit dem eine Led angetrieben werden sollte.

Du möchtest die Led am oberen Ende betreiben. Die Spannungs-Strom-Kennlinie der Led wird an diesem Ende sehr flach. Da reichen schon kleine Änderungen in der Spannung, um den Strom drastisch anwachsen zu lassen. Die Gefahr, dass die Led dann überbestromt wird, ist sehr groß. Und wenn eine Led überbestromt wird, verkürzt sich immer die Lebenserwartung (wie stark, hängt von der Höhe ab. Im schlimmsten Fall stirbt die Led innerhalb Sekundenbruchteilen). Betreibt man die Led hingegen mit einem konstanten Strom (aber kleiner als das erlaubte Maximum), dann kann die Led erst gar nicht überbestromt werden. Selbst wenn der Strom minimal größer als aufgedruckt ausgegeben wird. Eine kleine Änderung im Strom bewirkt eine noch kleinere Änderung in der Spannung. Die Spannung bei Konstantstromquellen stellt sich übrigends von alleine ein, sodass man diesen Punkt eigentlich ausklammern könnte.

Die Spannung ist nur zum Ermitteln der Größe der Konstantstromquelle wichtig.
Jede Konstantstromquelle hat einen Ausgangsspannungsbereich (von bis), in dem diese korrekt funktioniert. Die Vorwärtsspannung aller in Reihe geschalteten Leds sollte sich in genau diesem Spannungsbereich befinden.


Um das etwas bildlich zu beschreiben (manchmal versteht man den Zusammenhang dann besser).
Die Spannung = ein Felsbrocken.
Der Strom = ein See.

Wenn man den Felsbrocken in den See schmeißt, wird sehr viel Wasser bewegt.
Eine kleine Spannungsänderung bewirkt eine große Stromänderung.

Und jetzt das Ganze mal anders herum:
Ein Tropfen aus dem See wird dem Felsbrocken gar nichts anhaben. Da könntest Du auch den ganzen See drüber ausgießen und das Steinchen würde nur unmerklich geformt werden.
Eine kleine Stromänderung bewirkt eine noch kleinere Spannungsänderung.