Hallo,
gibt es eine LED Baugruppe welche von der Lichtausbeute in etwa mit einem 50W Halogen Strahler vergleichbar ist?
Grüße,
Sebastian
LED als Ersatz für 50W Halogen?
Moderator: T.Hoffmann
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C.Hoffmann
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für 50 Watt Halogen benötigst du 15-20 Watt LED-Leistung (kann natürlich auf merhere LEDs verteilt sein) der effizientesten Sorte (aktuell P4). Also z.B. mehrere High-Power LED Spots. Ein fertiges Modul in dieser größe gibt es (noch) nicht.
Rein rechnerisch bringen 50W Halogen etwa 1000 Lumen.C.Hoffmann hat geschrieben:...(aktuell P4). Also z.B. mehrere High-Power LED Spots...
Also wäre man mit 5 P4, (die auf knapp einem Ampere laufen) dabei.
Die würden aber massig Kühlkörper benötigen! Also für jede LED einen mittelgroßen, oder einen gigantischen für alle...
Und natürlich gilt das nur für die kaltweißen. Von den warmweißen braucht man annähernd doppelt so viel.
Fakt ist aber auch, daß die subjektive Lichtempfindung nicht so viel Lumen braucht.
Ich habe eine Schreibtischlampe mit ehemals 50W Halo auf LED umgebaut. In ihr leuchten jetzt 2 P4 auf 700mA. Eine kalt- und eine warmweiße.
Widerrum rein rechnerisch also vielleicht maximal 250 oder 300 Lumen. Aber "gefühlt" gut halb so hell wie vorher. Zum Arbeiten reicht es jedenfalls in 90% der Fälle aus.
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neue.medien
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Hallo und guten Tag an alle. Ich bin inzwischen auch auf der Suche nach alternativen Lichtquellen, insbesondere für die vielen Halogenstrahler in meiner Wohnung.Romiman hat geschrieben:...
Die würden aber massig Kühlkörper benötigen! Also für jede LED einen mittelgroßen, oder einen gigantischen für alle... Und natürlich gilt das nur für die kaltweißen. Von den warmweißen braucht man annähernd doppelt so viel.
Was ich nicht verstehe ist folgendes: Nach meinem bisherigen Erkenntnisstand sind LEDs energiesparend und setzen Strom hauptsächlich in Licht und nicht in Wärme um. Nun bin ich heute auf diese Seite gestossen und lese mit Erschrecken, dass LEDs riesige Kühlkörper benötigen. Da bin ich schon mächtig irritiert. Also doch nicht das Licht der Zukunft? Ich dachte, mit dem Einsatz von LED ist die Zeit der Wärmestrahler vorbei.
Viele Grüße
Bert
Hallo, also ich habe für meine Tauchlampe mal 4 x P4 aufgebaut und das Ergebnis kann locker mit ner 50W Tageslicht Halogen mithalten . Die erste Varainte mit 3 x P4 hab ich hier mal vorgestellt .
Und bei den 4 x P4 komm ich bei 12 Volt auf 14,5 Watt .
Und bei den 4 x P4 komm ich bei 12 Volt auf 14,5 Watt .
Öhmm, die hast du dann aber Parallel angeschlossen...samson hat geschrieben: Und bei den 4 x P4 komm ich bei 12 Volt auf 14,5 Watt .
bei 12V wäre es doch effektiver 3 in Reihe & eine alleine oder irre ich mich da jetzt??
Da irrst Du leider ,.. ich habe alle vier in Reihe ( mit KSQ selbstredend ) und dann mit nem Step Up Wandler versorgt .Mauz hat geschrieben:Öhmm, die hast du dann aber Parallel angeschlossen...samson hat geschrieben: Und bei den 4 x P4 komm ich bei 12 Volt auf 14,5 Watt .
bei 12V wäre es doch effektiver 3 in Reihe & eine alleine oder irre ich mich da jetzt??
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physikphreak
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Das ist ganz einfach zu erklären:neue.medien hat geschrieben:Hallo und guten Tag an alle. Ich bin inzwischen auch auf der Suche nach alternativen Lichtquellen, insbesondere für die vielen Halogenstrahler in meiner Wohnung.Romiman hat geschrieben:...
Die würden aber massig Kühlkörper benötigen! Also für jede LED einen mittelgroßen, oder einen gigantischen für alle... Und natürlich gilt das nur für die kaltweißen. Von den warmweißen braucht man annähernd doppelt so viel.
Was ich nicht verstehe ist folgendes: Nach meinem bisherigen Erkenntnisstand sind LEDs energiesparend und setzen Strom hauptsächlich in Licht und nicht in Wärme um. Nun bin ich heute auf diese Seite gestossen und lese mit Erschrecken, dass LEDs riesige Kühlkörper benötigen. Da bin ich schon mächtig irritiert. Also doch nicht das Licht der Zukunft? Ich dachte, mit dem Einsatz von LED ist die Zeit der Wärmestrahler vorbei.
Viele Grüße
Bert
Die Glühbirnen erzeugen noch deutlich mehr Hitze als die LEDs, es schadet ihnen nur nicht, deshalb müssen nur die LEDs gekühlt werden.
Normale Glühbirne:
5% Licht
10% Infrarot
85% Wärme
das sind also 95% verschwendete Energie, außer es ist kalt und die Heizung ist kaputt
P4 Kaltweiß mit 350 mA betrieben:
40% Licht
60% Wärme
also acht mal mehr Licht, und auch deutlich weniger Wärme
siehe auch hier, da werden einige Wirkungsgrade aufgelistet, vor allem eben der der P4
Hauptsächlich wäre für mich alles über 50% Wirkungsgrad.Leds mit dieser Effizienz sind schon in den Startlöchern aber noch nicht erhältlich.neue.medien hat geschrieben:Hallo und guten Tag an alle. Ich bin inzwischen auch auf der Suche nach alternativen Lichtquellen, insbesondere für die vielen Halogenstrahler in meiner Wohnung.Romiman hat geschrieben:...
Die würden aber massig Kühlkörper benötigen! Also für jede LED einen mittelgroßen, oder einen gigantischen für alle... Und natürlich gilt das nur für die kaltweißen. Von den warmweißen braucht man annähernd doppelt so viel.
Was ich nicht verstehe ist folgendes: Nach meinem bisherigen Erkenntnisstand sind LEDs energiesparend und setzen Strom hauptsächlich in Licht und nicht in Wärme um. Nun bin ich heute auf diese Seite gestossen und lese mit Erschrecken, dass LEDs riesige Kühlkörper benötigen. Da bin ich schon mächtig irritiert. Also doch nicht das Licht der Zukunft? Ich dachte, mit dem Einsatz von LED ist die Zeit der Wärmestrahler vorbei.
Viele Grüße
Bert
Eine Seoul P4 hat um die 33% Wirkungsgrad bei 350ma oder um die 20% bei 1A.
Der Rest fällt als Wärme an.Aber alle anderen Lichtquellen sind nicht besser,sie können nur die Hitze viel besser ab oder brauchen sie sogar wie fast alle Leuchtmittel zum funktionieren.
@@Physikerfreak
Wobei Glühlampen den Grossteil (Halogenlampen um die 75%)der aufgenommenen Leistung als Infrarot abstrahlen ist aber auch Wärmestrahlung was auf fast das Gleich hinausläuft.
Na ja.. Der Unterschied zwischen Wärmestrahlung und Wärmeleitung ist, dass du dich um alle Strahlung, die die Leuchte verlässt, nicht mehr kümmern musst.
kurz mal eine erklärung dazu
der wirkungsgrad von halogenlampen liegt etwa bei 5%, bei 50W zugeführter elektrischer leistung werden folglich davon etwa 47,5W in wärme umgewandelt. da solche lampen aus sehr hitzebeständigen materialien bestehen, dürfen sie, mit den richtigen fassungen im betrieb sehr heiss werden, 200°C - 300°C sind da meist noch kein problem.
die hohe temperaturdifferenz, zur umgebungstemperatur, macht meist eine zusätzliche kühlung überflüssig, wenn der luftstrom ungehindert zutritt hat.
nehmen wir nun an, diese lampe erzeugt dabei etwa 20 lm/W ergibt sich die obige angabe von etwa 1000lm.
die derzeit effizientesten weissen leds, P4 bringen es auf 100 lm/W im optimalen arbeitspunkt, dieser liegt bei
der P4 bei etwa 1,15W. pi x daumen, ist der wirkungsgrad dann in etwa 25%. das bedeutet, das etwa 75% in wärme umgewandelt werden.
bei einer rundumausleuchtung (kugelstrahler) wäre die rechnung in etwa 1000 lm : 100 lm/W = 10W, da die P4 aber mit 1,15W spezifiziert ist, ergibt sich die anzahl zu 10W : 1,15W = ~ 8,7 stück.
diese betrachtungsweise, hat aber 3 wesentliche fehler! der erste ist, halogenlampen werden typischerweise mit reflektoren verbaut, bei einem (vereinfachend) angenommenen abstrahlwinkel von 120°, muss für etwa 2 drittel
der strahlungsleistung ein reflektorwirkungsgrad von etwa 85% berücksichtigt werden. damit ergibt sich etwa
1000 lm : 3 = ~333 lm, 666 lm x 0,85 = ~566 lm, 566 lm + 333 lm = ~ 899 lm, bei einem farbwidergabeindex von 100.
um auf einen ähnlich guten farbwidergabeindex (95) zu kommen, müssen mindestens 2 (geschätzt, da mir dazu gemachte untersuchungen nicht bekannt sind) verschiedene led-typen verwendet werden. ich unterstelle jetzt hier, der einfachheit halber, das ein verhältnis (anzahl) von weissen P4 und warmweissen K2 von 50%/50% dazu ausreichen würde. weiterhin, wird jetzt der etwas grössere öffnungswinkel der leds nicht berücksichtigt, da durch alterung der leds mit der zeit, die strahlungsleistung leicht abnimmt und für das ergebnis, der endgültigen betrachtung keine nennenswerte rolle spielt!
eine warmweisse K2 hat im optimalen arbeitspunkt betrieben, eine strahlungsleistung von etwa 60 lm/W. damit ergibt sich bei einem 1:1 mischungsverhältnis eine gesamtstrahlungsleistung von 80 lm/W. 1xP4 + 1xK2 ergeben etwa 160 lm . 899 lm : 160lm = ~5,6 ; da dieses verhältnis für je mit 1W betriebene leds gilt, können wir bei den typischen leistungen von 1,15W (P4) und 1,2W (K2) mit 5 paarungen weiter rechnen, das ergibt für die 5 paarungen, 11,75W x 80 lm/W = 940 lm. dieser wert gilt aber nur für eine sperrschichttemperatur von 25°C und für die derzeit hellsten bins beider typen! daher kann davon ausgegangen werden, das die grössenordnung in etwa stimmt, da ein helligkeitsunterschied von 10% kaum wahrnehmbar ist.
diese betrachtungen, wurden nur deswegen durchgeführt, um einen halbwegs gültigen vergleich zu ermöglichen.
kommen wir nun zur betrachtung der thermischen verhältnisse und des benötigten kühlkörpers.
auf grund der folgenden tatsachen, werden die berechnungen für den kühlkörper stark vereinfacht, die K2 kann mit höheren sperrschichttemperaturen als die P4 noch betrieben werden, die helligkeitsabnahme der P4 zu höheren temperaturen, ist ausgeprägter, als bei der K2. der gesamtwirkungsgrad wird mit 20% angenommen. damit ergibt sich für die abzuführende wärmemenge 11,75W x 0,8 = 9,4 W, als maximale umgebungstemperatur werden 35°C festgelegt, beim betrieb, soll die sperrschichttemperatur der P4 max. 70°C erreichen.
der thermische übergangswiderstand (star) ergibt sich zu 8,5 K/W +0,1 K/W = 8,6 K/W, die übertemperatur der sperrschicht zum kühlkörper ergibt sich zu 1,15W x 0,75 x 8,6 K/W = 7,42 K, die max. kühlkörpertemperatur 70°C - 7,42K = 62,58°C, 62,58°C - 35°C = 27,58 K (zur kühlung ausnutzbare temperaturdifferenz), 27,58 K : 9,4W = 2,93 K/W das ist der max. zulässige thermische widerstand, der erforderlich ist, um unsere bedingungen zu erfüllen. nach diagramm, bedeutet das eine kühlfläche von etwa 17,5cm x 17,5cm x 2mm, al-blech, blank, senkrecht montiert, bei waagerechter montage, wären etwa 20cm x 20cm erforderlich. bei verwendung von normierten profilkühlkörpern, hält sich der kühlaufwand in grenzen, die dieser anwendung also nicht entgegen stehen. selbst bei verwendung eines schaltnetzteiles, dieser leistungsklasse, am 230V netz, ist der wirkungsgrad bestenfalls mit 80% anzusetzen. die gesamtaufnahme liegt also mindestens bei etwa
11,75W : 0,8 = 14,67W und ist damit, bei gleicher helligkeit, mindestens um den faktor 3 günstiger als ein vergleichbarer halogenspot. wird weiterhin der nicht unwesentliche verbrauch an leuchtmitteln des halogenspots berücksichtigt, sollte die entscheidung, welches leuchtmittel günstiger ist, nicht schwer fallen.
der wirkungsgrad von halogenlampen liegt etwa bei 5%, bei 50W zugeführter elektrischer leistung werden folglich davon etwa 47,5W in wärme umgewandelt. da solche lampen aus sehr hitzebeständigen materialien bestehen, dürfen sie, mit den richtigen fassungen im betrieb sehr heiss werden, 200°C - 300°C sind da meist noch kein problem.
die hohe temperaturdifferenz, zur umgebungstemperatur, macht meist eine zusätzliche kühlung überflüssig, wenn der luftstrom ungehindert zutritt hat.
nehmen wir nun an, diese lampe erzeugt dabei etwa 20 lm/W ergibt sich die obige angabe von etwa 1000lm.
die derzeit effizientesten weissen leds, P4 bringen es auf 100 lm/W im optimalen arbeitspunkt, dieser liegt bei
der P4 bei etwa 1,15W. pi x daumen, ist der wirkungsgrad dann in etwa 25%. das bedeutet, das etwa 75% in wärme umgewandelt werden.
bei einer rundumausleuchtung (kugelstrahler) wäre die rechnung in etwa 1000 lm : 100 lm/W = 10W, da die P4 aber mit 1,15W spezifiziert ist, ergibt sich die anzahl zu 10W : 1,15W = ~ 8,7 stück.
diese betrachtungsweise, hat aber 3 wesentliche fehler! der erste ist, halogenlampen werden typischerweise mit reflektoren verbaut, bei einem (vereinfachend) angenommenen abstrahlwinkel von 120°, muss für etwa 2 drittel
der strahlungsleistung ein reflektorwirkungsgrad von etwa 85% berücksichtigt werden. damit ergibt sich etwa
1000 lm : 3 = ~333 lm, 666 lm x 0,85 = ~566 lm, 566 lm + 333 lm = ~ 899 lm, bei einem farbwidergabeindex von 100.
um auf einen ähnlich guten farbwidergabeindex (95) zu kommen, müssen mindestens 2 (geschätzt, da mir dazu gemachte untersuchungen nicht bekannt sind) verschiedene led-typen verwendet werden. ich unterstelle jetzt hier, der einfachheit halber, das ein verhältnis (anzahl) von weissen P4 und warmweissen K2 von 50%/50% dazu ausreichen würde. weiterhin, wird jetzt der etwas grössere öffnungswinkel der leds nicht berücksichtigt, da durch alterung der leds mit der zeit, die strahlungsleistung leicht abnimmt und für das ergebnis, der endgültigen betrachtung keine nennenswerte rolle spielt!
eine warmweisse K2 hat im optimalen arbeitspunkt betrieben, eine strahlungsleistung von etwa 60 lm/W. damit ergibt sich bei einem 1:1 mischungsverhältnis eine gesamtstrahlungsleistung von 80 lm/W. 1xP4 + 1xK2 ergeben etwa 160 lm . 899 lm : 160lm = ~5,6 ; da dieses verhältnis für je mit 1W betriebene leds gilt, können wir bei den typischen leistungen von 1,15W (P4) und 1,2W (K2) mit 5 paarungen weiter rechnen, das ergibt für die 5 paarungen, 11,75W x 80 lm/W = 940 lm. dieser wert gilt aber nur für eine sperrschichttemperatur von 25°C und für die derzeit hellsten bins beider typen! daher kann davon ausgegangen werden, das die grössenordnung in etwa stimmt, da ein helligkeitsunterschied von 10% kaum wahrnehmbar ist.
diese betrachtungen, wurden nur deswegen durchgeführt, um einen halbwegs gültigen vergleich zu ermöglichen.
kommen wir nun zur betrachtung der thermischen verhältnisse und des benötigten kühlkörpers.
auf grund der folgenden tatsachen, werden die berechnungen für den kühlkörper stark vereinfacht, die K2 kann mit höheren sperrschichttemperaturen als die P4 noch betrieben werden, die helligkeitsabnahme der P4 zu höheren temperaturen, ist ausgeprägter, als bei der K2. der gesamtwirkungsgrad wird mit 20% angenommen. damit ergibt sich für die abzuführende wärmemenge 11,75W x 0,8 = 9,4 W, als maximale umgebungstemperatur werden 35°C festgelegt, beim betrieb, soll die sperrschichttemperatur der P4 max. 70°C erreichen.
der thermische übergangswiderstand (star) ergibt sich zu 8,5 K/W +0,1 K/W = 8,6 K/W, die übertemperatur der sperrschicht zum kühlkörper ergibt sich zu 1,15W x 0,75 x 8,6 K/W = 7,42 K, die max. kühlkörpertemperatur 70°C - 7,42K = 62,58°C, 62,58°C - 35°C = 27,58 K (zur kühlung ausnutzbare temperaturdifferenz), 27,58 K : 9,4W = 2,93 K/W das ist der max. zulässige thermische widerstand, der erforderlich ist, um unsere bedingungen zu erfüllen. nach diagramm, bedeutet das eine kühlfläche von etwa 17,5cm x 17,5cm x 2mm, al-blech, blank, senkrecht montiert, bei waagerechter montage, wären etwa 20cm x 20cm erforderlich. bei verwendung von normierten profilkühlkörpern, hält sich der kühlaufwand in grenzen, die dieser anwendung also nicht entgegen stehen. selbst bei verwendung eines schaltnetzteiles, dieser leistungsklasse, am 230V netz, ist der wirkungsgrad bestenfalls mit 80% anzusetzen. die gesamtaufnahme liegt also mindestens bei etwa
11,75W : 0,8 = 14,67W und ist damit, bei gleicher helligkeit, mindestens um den faktor 3 günstiger als ein vergleichbarer halogenspot. wird weiterhin der nicht unwesentliche verbrauch an leuchtmitteln des halogenspots berücksichtigt, sollte die entscheidung, welches leuchtmittel günstiger ist, nicht schwer fallen.
lucky, du haust es mal wieder raus...
Dem ganzen ist nicht viel hinzuzufügen.
In meinem Badezimmer habe ich 3x10Watt Halospots gehabt, also 30W.
Diese habe ich durch 3xP4 bei 600mA ersetzt. Mein "Persönliches" empfinden ist, das diese 3 P4 mehr bringen als die 3 Halospots!!!!
Zu dem hat man ein Ultrabrutales weißes Licht am Morgen, das ist dann der richte Wachmacher beim Zähneputzen ^^
Dem ganzen ist nicht viel hinzuzufügen.
In meinem Badezimmer habe ich 3x10Watt Halospots gehabt, also 30W.
Diese habe ich durch 3xP4 bei 600mA ersetzt. Mein "Persönliches" empfinden ist, das diese 3 P4 mehr bringen als die 3 Halospots!!!!
Zu dem hat man ein Ultrabrutales weißes Licht am Morgen, das ist dann der richte Wachmacher beim Zähneputzen ^^
Kurz gefasst: Die LEDs sind Sparsamer als Halogenlampen und erzeugen daher nicht so viel Wärme, die Kühlkörper sind nur notwendig da LEDs bei weitem nicht so heiß werden dürfen als Halogenlampen
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neue.medien
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Vielen Dank für die z.T. sehr ausführlichen Antworten. Ich denke nun daran, vielleicht eine Spiegelbeleuchtung fürs Bad zu entwerfen. Eine Art Lichtleiste in Holz. Allerdings ist mir nicht ganz klar, wie ich die Sache mit dem Netzteil lösen soll, da hinter dem Spiegel ein 230V-Kabel aus der Wand kommt. ... Aber das gehört in einen anderen Thread
Viele Grüße
Bert
Viele Grüße
Bert
Ich wollte ihm nochmal eine Kurze Antwort auf seine Frage warum LEDs so gut gekühlt werden müssen, wenn du dich da gleich angegriffen fühlst...luckylu1 hat geschrieben:kühlkörperberechnung und vergleich sind doch recht ausführlich, was soll dann dieser kommentar?
1+1 =2, kennt auch jedes kind
Bitte mal den ball flachhaltenCyberhofi hat geschrieben:Ich wollte ihm nochmal eine Kurze Antwort auf seine Frage warum LEDs so gut gekühlt werden müssen, wenn du dich da gleich angegriffen fühlst...luckylu1 hat geschrieben:kühlkörperberechnung und vergleich sind doch recht ausführlich, was soll dann dieser kommentar?
1+1 =2, kennt auch jedes kind