Verbrauch von MR16 LED Spots im Gleichstrombetrieb

[lorn10]

Hallo Zusammen!

Dies ist meine erste Frage in diesem Forum. Trotz einigem Suchen bin ich bezüglich der folgenden Thematik nicht wirklich fündig geworden.

Primär geht es mir um den realen Verbrauch von MR16 LED Spots im 12V Gleichstrombetrieb DC. Irgendwie komme ich beim nachrechnen auf einen durchweg höheren Wert als auf den jeweiligen Verpackungen bzw. Datenblättern angegeben. Ich nehme mal an, dass ist normal so. MR16 LED Spots ziehen unter DC vermutlich einfach mehr als mit AC. Das würde auch erklären warum meine MR16 LED Spots mit 12V DC deutlich schöner / intensiver leuchten als mit 12V AC.

Wie auch immer, meine Berechnung lautet wie folgt: Nennstrom x Spannung = Verbrauchsleistung in Watt

Als Beispiel folgen nun verschiedene MR16 LED Spots aus meinem Sortiment. Die ersten drei haben 350 Lumen, die Philips hat sagenhafte 660 Lumen. (Die mA Angaben sind auf den jeweiligen MR16 LED's aufgedruckt.) Die Realwerte sind ganz am Schluss aufgeführt.

EAN 4008321882349, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, 626 mA, 5,9 W --> (gelöscht, da falscher Wert)
EAN 4052899944299, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, 560 mA, 4,9 W --> (gelöscht, da falscher Wert)
EAN 4052899390072, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, 465 mA, 5,0 W --> (gelöscht, da falscher Wert)

EAN 929001149902, Philips Master LED Spot 8-50 W, 830 GU5.3 24 Grad, Dim, 900 mA, 8,0 W --> (gelöscht, da falscher Wert)

Mann sieht schnell, sämtliche Wattwerte liegen durchweg höher. Zum tragen kommt dieser Umstand bei der Anschaffung eines richtig dimensionierten Netzteils. Meine verfügbaren Osram Optotronic OTe 35/220-240/12 Netzteile bieten eine DC Ausgangsleistung von max. 35 W. Geht man nach den offiziellen Angaben sollten bis zu fünf oder sogar sechs von den genannten Osram LED Spots bzw. vier Philips laufen. Dem ist wohl aber NICHT so. Entscheidend ist der reale Verbrauch und dieser ist wie beschrieben teils deutlich höher. Laut den effektiven Werten ist mindestens je ein MR16 Spot weniger anzuschliessen, - nur so komme ich auf eine Reserve von 10% bis 20%.

Sehe ich das richtig oder mache ich hier irgendwo einen Denkfehler? Die neusten Osram "ein-LED" MR16 Spots bringen es bei sechs Stück auf einen realen Verbrauch von 33.48 Watt. Soll ich es einfach mal riskieren sechs anzuschliessen und schauen wie warm bzw. heiss das Netzteil wird? Die maximal zulässige Temperatur des Netzteils beträgt 85°C. Vielleicht haben diese Optotronic OTe 35 Netzteile ja auch noch gewisse Reserven.

Es grüsst
lorn10

[ustoni]

Sehe ich das richtig oder mache ich hier irgendwo einen Denkfehler?

Letzteres. Du machst da einen großen Denkfehler.

Die Angaben für den Strom beziehen sich auf eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 bis 60 Hz. Gleichzeitig wird im Datenblatt hierzu ein Power Factor (deutsch: Leistungsfaktor) von 0,7 (beim Philips Master LED Spot angegeben. Dieser beschreibt das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Die Scheinleistung ist bei einem Leistungsfaktor von kleiner 1 also größer als die Wirkleistung. Folglich tritt eine Phasendrehung zwischen Strom und Spannung auf. Zum Leistungsfaktor siehe auch:
https://de.wikipedia.org/wiki/Leistungsfaktor

Die Stromangabe von 900 mA im Datenblatt setzt sich dementsprechend aus Wirkstrom und Blindstrom zusammen. Deshalb kann man hier nicht einfach Spannung und Strom miteinander multiplizieren um auf die Wirkleistung zu kommen.

Rechnet man den Wirkstrom aus 900 mA und PF von 0,7 zurück, kommt man auf ca. 643 mA Wirkstrom und damit auf eine Wirkleistung von 7,7 W; also ca. 8 W.

Bei Versorgung mit Gleichspannung kann es zwischen Strom und Spannung keine Phasenverschiebung geben, daher fließt hierbei nur der Wirkstrom.

[lorn10]

Vielen Dank für die schnelle und klärende Antwort! Habe doch fast vermutet, dass ich da irgendwo was nicht ganz richtig geckeckt habe...

Was heisst das aber nun in letzter Konsequenz? Meine MR16 LED Spots leuchten schöner mit 12V DC und brauchen weniger Strom als mit 12V AC? Erscheint mir irgendwie seltsam. Ich bin mir fast sicher schon die Info gelesen zu haben, dass MR16 LED Sports im DC Betrieb mehr verbrauchen als im AC Betrieb und folglich weniger lang "leben" (sollen).

Auf die Philips Master LED bezogen ergibt der Wirkstrom von 643 mA eine Wirkleistung von 7,7 W was dann weniger als die 8,0 W sind.

Nachtrag:
Folgende Seite hilft vom Scheinstrom ausgehend den effektiven Wirkstrom zu berechnen: http://www.reiner-tolksdorf.de/script/ws_strom_php.html

Das ergibt für die genannten Spots folgende "reinen Wirkströme". Am Schluss folgen die korrigierten Watt-zahlen.

EAN 4008321882349, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, (626 mA) 438.20 mA, 5,9 W --> 5,25 W
EAN 4052899944299, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, (560 mA) 392.00 mA, 4,9 W --> 4,70 W
EAN 4052899390072, Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced, (465 mA) 325.50 mA, 5,0 W --> 3,90 W

EAN 929001149902, Philips Master LED Spot 8-50 W, 830 GU5.3 24 Grad, Dim, (900 mA) 630 mA, 8,0 W --> 7,56 W

Wie schon erwähnt, die Werte sind nun alle viel niedriger. Wäre schön wenn diese DC Verbrauchwerte jemand bestätigen kann.

[ustoni]

Theoretisch kann man über den Leistungsfaktor auf den Wirkstrom zurückrechnen, da der Leistungsfaktor dem cos φ des Phasenwinkels entspricht. Das wäre aber nur eine bessere Schätzung, da alle Werte in solchen Datenblättern gerundet sind. Gerade beim cos φ wäre für eine halbwegs genaue Rechnung auch ein genauer Wert notwendig.

Ich würde einfach von der angegebenen Leistung ausgehen, damit sollte man auf der sicheren Seite sein.

Von einem Betrieb mit Gleichstrom - auch wenn das fast immer möglich ist - würde ich abraten. Ursprünglich sind MR16-Retrofits immer für den Betrieb mit 12 V Wechselspannung ausgelegt, da sie ja als Ersatz für Halogenspots in vorhandenen 12 V-Systemen gedacht sind. Die im Spot enthaltene Elektronik beginnt praktisch immer mit einem Brückengleichrichter mit nachgeschaltetem Glättungselko. Bei Betrieb mit Gleichspannung fließt der Strom nur durch 2 der 4 Dioden des Brückengleichrichters. Das bedeutet aber gleichzeitig, dass diese beiden Dioden den doppelten Strom wie bei Wechselspannungsbetrieb vertragen müssen. Solange Gleichstrombetrieb nicht explizit im Datenblatt angegeben ist, wird kein Hersteller Angaben zur Lebensdauer bei Gleichstrombetrieb machen.

Die einfachste und sicherste Art des Betriebs ist ein ganz normaler Ringkerntrafo mit 12 (bzw. wie in Seilsystemen üblich: 11,5 V) und ausreichender Leistung. In vorhandenen Systemen mit Ringkern- oder Eisenkerntrafos würde ich diese einfach weiter verwenden.

Für Neuinstallationen würde ich von MR16 immer abraten.

[tom68]

Stimmt! - so schreibt Philips im Ticket: "alle unsere LED- Lampen/Leuchtmittel sind ausschliesslich geeignet fuer Wechselstrom (AC), eine DC Funktion ist nicht vorgesehen. "

Kompatibilitäsliste Philips: http://images.philips.com/is/content/Ph ... 017_09.pdf

[Borax]

Für Neuinstallationen würde ich von MR16 immer abraten.

Für ein Seilsystem ist das immer noch die einfachste Variante. Und ja, die würde ich auch immer mit einem klassischen Ringkerntrafo betreiben. Ist zwar nicht gerade eine besonders effiziente Lösung, aber wenn es unbedingt ein Seilsystem sein muss, bzw. 'Spots' ist das immer noch einfacher als Downlights o.ä. mit GU10 ...

[lorn10]

Natürlich sollte ein DC Betrieb vom Hersteller entsprechend spezifiziert sein. Bezüglich den Philips Master LED scheint es je nach Land bzw. Verkaufsregion unterschiedliche "Statements" zu geben. Im folgenden Philips Dokument von 2016 steht klipp und klar: "also suitable for 12V DC
input": http://www.tplighting.hk/wp-content/upl ... on-Dim.pdf

Gemeint sind hier die Non-Dim Varianten. Es könnte daher sein, dass die dimmbaren Master LED Modelle ggf. kein DC vertragen. Nun ja, werde das schon bald raus finden.

Bezüglich den Osram MR16 LED Retrofits ist die Sache etwas komplizierter. Das genannte Osram Optotronic OTe 35/220-240/12 Netzteil wird in der Kompatibilitäts-Liste des folgenden PDF als kompatibel zu diversen Osram PARATHOM MR16 Spots geführt: https://dammedia.ledvance.info/media/re ... A61412.pdf

Eine Anfrage von meiner Seite bei Osram (Schweiz) warum in den Datenblättern der LED SUPERSTAR MR16 Advanced Reihe keine DC Infos stehen wurde folgendermassen begründet. Die PARATHOM Spots sind für das professionelle Segment konzipiert und haben (bzw. hatten) ein anderes Gehäuse. Die Elektronik ist jedoch vielfach die Gleiche wie jene der SUPERSTAR MR16 Advanced Reihe und darum vertragen auch diese grundsätzlich Gleichstrom obwohl das nicht explizit in den Datenblättern geschrieben steht.

Kann das zumindest für das Osram LED SUPERSTAR MR16 35 36° advanced Modell (EAN 4008321882349) von 2014 (oder auch 2013) in jedweder Hinsicht bestätigen. Betreibe diese schon seit mind. 3 Jahren mit Gleichstrom und bis jetzt ist noch keine einzige kaputt gegangen.

Das herrliche an Gleichstrom ist das (an der Quelle) wirklich immer konstant 12V anliegen und nicht ein "AC Hickhack irgendwas". Vielleicht ist auch das ein Grund warum die genannten Osram LED mit DC schöner bzw. intensiver leuchten.

Es grüsst
lorn10

[Borax]

Das herrliche an Gleichstrom ist das wirklich immer konstant 12V anliegen und nicht ein "AC Hickhack irgendwas"

Bei einem klassischen Ringkern (oder Eisenkern-) Trafo gibt es auch kein "AC Hickhack irgendwas". Da kommen immer 50 Hz Sinus raus. Und die sind nun mal für solche Spots ideal. Wobei ich das mit dem Gleichstrom auch nicht so kritisch sehe. Außer es wird eben vom Hersteller explizit 'verboten'.

Vielleicht ist auch das ein Grund warum die genannten Osram LED mit DC schöner bzw. intensiver leuchten.

Das 'intensiver' könnte aber auch auf eine gewisse Überlastung hindeuten.

[Achim H]

Das herrliche an Gleichstrom ist das wirklich immer konstant 12V anliegen und nicht ein "AC Hickhack irgendwas". Vielleicht ist auch das ein Grund warum die genannten Osram LED mit DC schöner bzw. intensiver leuchten.

Das kann ich mir nicht vorstellen.
Im Eingangsbereich des Leuchtmittel befindet sich ein Gleichrichter, über den Spannung abfällt.

Eine Wechselspannung wird geichgerichtet und ist dann um den Faktor (Wurzel aus 2) höher.
12V AC x SQRT[2] - Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter (2x ca. 0,7V) =
12V AC x 1,414 - ca. 1,4V = ca. 15,568V DC.

Eine Gleichspannung muss nicht mehr gleichgerichtet werden, der Spannungsabfall ist aber trotzdem vorhanden.
12V DC - Spannungsabfall über 2 Dioden im Brückengleichrichter (2x ca. 0,7V) =
12V DC - ca. 1,4V = ca. 10,6V DC.

Und jetzt erkläre mir mal, wie die Leds im Leuchtmittel mit nur 10,6V schöner und intensiver leuchten sollen, als wenn dort 15,568V (ca. 5V mehr) anliegen.

[lorn10]

Da war ich wohl etwas unpräzise, - es sollte heissen, dass an der Quelle (Netzteil) grundsätzlich 12V anliegen. (Hab's im original Post nun in Klammern hinzugefügt.) Das Netzteil selber liefert also erst einmal keinen "Hickhack".

Was die Verbraucher bzw. LED Spots dahinter dann so "anrichten" kann ich als Noob nicht sagen. Osram unterstützt in der Kompatibilitätsliste jedenfalls bis zu vier 6,5 W PARATHOM MR16 Spots am OTe 35. Somit müsste der Betrieb von dieser Anzahl Spots kein Problem darstellen. Ich kann bestätigen dass auch sechs 4,9 W SUPERSTAR MR16 advanced Spots problemlos laufen.

Der Vermerk "Stabilized LED Power Supply" meint wohl dass Störungen seitens des (230V) Stromnetzes kompensiert werden. Oder sollten vom Netzteil auch Unregelmässigkeiten auf der 12V DC Seite korrigiert werden?

Im Anhang folgen noch zwei Fotos zum (etwas mysteriösen) Osram Optotronic OTe 35/220-240/12 Netzteil. Die Datenlage ist sehr dürftig, - es finden sich keine Datenblätter dazu. Ich vermute darum, dass dieses Modell in Europa nie erhältlich war. Der Zielmarkt war wohl Asien bzw. China. Bei Osram China finden sich dann auch die wenigen spärlichen Infos.

[Achim H]

Da war ich wohl etwas unpräzise, - es sollte heissen, dass an der Quelle (Netzteil) grundsätzlich 12V anliegen. (Hab's im original Post nun in Klammern hinzugefügt.) Das Netzteil selber liefert also erst einmal keinen "Hickhack".

Da wäre ich mir nicht so sicher.

Nicht dimmbare Led-Netzgeräte, die eine konstante Spannung abgeben, haben keinen Leistungsbereich, der mit einem Wert größer 0 (Null) beginnt.
Auf dem von Dir geposteten Bild ist aber ein Leistungsbereich (1 - 35W) erkennbar. Und das deutet sehr stark auf einen umgebauten elektronischen Halogentransformator hin. Elektronische Halogentransformatoren produzieren immer einen Hickhack, und das würde auch nicht besser werden, wenn die Spannung anschließend gleichgerichtet und stabilisiert wird.

Schau Dir mal die Festspannungsnetzgeräte von Meanwell an.
Der kleinstmögliche Strom beginnt bei 0 (Null), daraus resultiert auch Leistungsabgabe, die bei 0 (Null) beginnt.

Wenn man es genauer wissen möchte, müsste man die Ausgangsspannung Deines Netzgerätes an ein Oszilloskop anschließen.

Der Vermerk "Stabilized LED Power Supply" meint wohl dass Störungen seitens des (230V) Stromnetzes kompensiert werden. Oder sollten vom Netzteil auch Unregelmässigkeiten auf der 12V DC Seite korrigiert werden?

Eine gleichgerichtete Spannung sollte immer auch in einem Kondensator stabilisiert werden, damit die noch enthaltenen Schwingungen geglättet werden.

Eine Gleichrichtung klappt nur die negativen Halbwellen zur positiven Seite um (siehe das erste Bild). Diese Spannung enthält aber noch sehr viele Berge und Täler. Ein Kondensator schnibbelt etwas von den Bergen ab und füllt damit die Täler. Dieser Vorgang nennt sich stabilisieren. Wenn der Kondensator unzureichend dimensioniert ist, können noch immer Teile der Berge enthalten sein (siehe das letzte Bild) --> 100%ig glatt bekommt man es nie. Ein Kondensator kann auch nur Spannung speichern und wieder abgeben.

Gleichrichtung (Link zu Wikipedia): Bild
Durch einen Kondensator stabilisierte Spannung (Link zu Wikipedia): Bild

[lorn10]

Vielen Dank Achim H für diese sehr ausführliche Erklärung!

Die Thematik wird nun immer komplizierter. Dachte wirklich, dass dieses Osram OTe 35 ein 12V DC Konstantspannungs-Netzeil wäre. Habe mich dabei immer am Osram OT 30/220-240/12 P orientiert. Für dieses gibt es im Unterschied zum ersteren nämlich ein Datenblatt: https://www.led.de/media/pdf/da/76/4a/1 ... 0-12_p.pdf

Das Optoronic 30 hat einen Leistungsbereich von 0 bis 30W und ist somit anscheinend ein "richtiges DC Netzteil". Hier sollte dann eine ordentliche 12V Gleichspannung ausgegeben werden.

Der Name Optoronic Eco (OTe) ist dann irgendwo auch eine "Täuschung am Kunden" weil das "Eco" eine noch effizientere Funktionsweise vermuten lässt. Mir haben vorallem die drei separaten DC Anschlusskanäle des OTe 35 gefallen, - in dem Wattbereich ein Alleinstellungsmerkmal unter den DC Optotronic Netzteilen. Wie auch immer, sobald ich mal die Möglichkeit habe werde ich das OTe 35 an ein Oszilloskop anschliessen und schauen was der "Output" so macht.

Bin nun bei Eingabe von OTe 35/220-240/12 in Google doch tatsächlich noch auf eine Osram MR16 LED STAR/SUPERSTAR Kompatibilitätsliste gestossen. Auf dieser wird sogar einigen (der älteren) einfachen Osram MR16 LED STAR Modellen eine Gleichstromtauglichkeit bestätigt. Typisch Osram muss ich da sagen, - in den entsprechenden MR16 Leuchtmittel Datenblättern findet sich kein Sterbenswort bezüglich irgendeiner DC Verträglichkeit: http://www.led-centrum.de/images/pdf/st ... _liste.pdf

Letzter Punkt, was sagt uns folgendes YouTube Video über das Verhältnis von Wechselstrom und Gleichstrom aus?
https://www.youtube.com/watch?v=Zez2r1RPpWY

Als nicht sehr tief elektrotechnisch versierte Person würde ich sagen das Gleichstrom bei gleicher elektrischer Spannung (220V) "viel stärker" bzw. "viel gefährlicher" als Wechselstrom ist. Hat dieses Beispiel auch bei 12V AC und 12V DC seine Gültigkeit? Leuchten meine MR16 Osram Spots mit DC vielleicht darum "schöner"? Wo liegt der Denkfehler?

[Achim H]

Als nicht sehr tief elektrotechnisch versierte Person würde ich sagen das Gleichstrom bei gleicher elektrischer Spannung (220V) "viel stärker" bzw. "viel gefährlicher" als Wechselstrom ist.

Link zu Wikipedia: Stromunfall

[oscar]

Dachte wirklich, dass dieses Osram OTe 35 ein 12V DC Konstantspannungs-Netzeil wäre.

Warum auch nicht? Die 12 am Ende wird sicher nicht den Strom in mA darstellen wie bei den KSQs.

Der Name Optoronic Eco (OTe) ist dann irgendwo auch eine "Täuschung am Kunden" weil das "Eco" eine noch effizientere Funktionsweise vermuten lässt.

"Eco" bedeutet bei Netzteilen oft, daß es günstiger ist als andere vergleichbarer Leistung aus demselben Haus. Ist bei den PC-Netzteilen von Enermax und Antec ebenso.

[lorn10]

Hallo an alle!

Hier folgt nun ein Nachtrag, - habe nun doch noch jemanden mit einem Oszilloskop gefunden. Mein Dank geht an dieser Stelle an "einen bestimmten Philipp"!

Nun zur Thematik, - in aller Kürze, das OTe 35/220-240/12 Netzteil liefert einen ganz ordentlichen 12V Gleichstrom und zwar auch unter Last. Mehr Infos sieht man auf dem ersten Screenshot im Anhang. Einen sauberen 12V Gleichstrom können also auch die "Eco" Optotronic Netzteile bereitstellen, - allen Unkenrufen zum Trotz! Soviel zu der Thematik.

Einziger Schwachpunkt, - das OTe 35 bekommt Probleme wenn der Leistungsbereich unter 1W fällt. Das ist beim PWM Dimmen zwangsweise der Fall, - hier muss also ein Netzteil mit Leistungsbereich bis 0W genommen werden. Somit sind wir dann beim nächsten Punkt.

Es ist mir nun auch klarer geworden warum man MR16 LED's nicht mittels PWM dimmen sollte. Auch wenn das Dimm-Resultat mit fast allen getestet MR16 LED Spots (bis auf eine) im Grunde akzeptabel war. (Mit dem verwendeten Anigmo Universal Dimmer hat tatsächlich nix geflackert!) Auf dem Oszilloskop sieht man dann aber wie die MR16 Elektronik dem PWM Dimmer "entgegenarbeitet". Dieser "Kampf" kostet einfach gesagt Lebenszeit, - die MR16 Spots werden dadurch also schneller altern. Am besten bzw. "wenigsten schlecht" macht es noch die Philips Master MR16 LED (EAN 929001149902), bei den Osram SUPERSTAR MR16 Spots (EAN 4008321882349 & 4052899944299) sieht die "obere Linie" arg zerzaust aus. Am schlechtesten macht es die Osram PRARATHOM MR16 LED (EAN 4052899943773) welche bei PWM komplett "durchdreht".

Ersichtlich ist das auf den verschiedenen Screenshots im Anhang. Hab meine PWM Dimm Vorhaben nun grösstenteils begraben. Einen Testaufbau mit vier Philips Master LED werde ich aber dennoch machen. Als Dimmschalter kommt ein sehr eleganter berührungsloser von Anigmo zum Einsatz: https://www.youtube.com/watch?time_cont ... Q3aWWy_GcM
http://www.anigmo.com/de/

Auf das Ergebnis bin ich dann gespannt.