THEMA: Gleich oder Wechselstrom für Beleuchtung

Für Birnchen ist am Besten ca. 2 - 3 Volt unter der angegebenen Spannung zu bleiben, die Lampchen leuchten nicht so hell und halten erheblich länger.

Für Magnetantriebe ist ein ordentlicher Rrumms gut. Ich hatte bei meiner alten Anlage Ärger mit Arnold-Weichenantrieben, die mit den 14 Volt aus dem Trix-Trafo nicht zuverlässig schalten wollten. Mit dem Arnold-Trafo mit 16 Volt funzten sie einwandfrei.

Hallo Christian!

Ich habe auf meiner Modellbahn zwei Stromkreise für Beleuchtung eingerichtet, einen mit Gleichstrom 12 V für LED's und einen mit 12 V Wechselstrom für Glühbirnen. Die Stromkreise für Magnetartikel halte ich davon strikt getrennt, weil sonst bei jedem Umschalten einer Weiche die Beleuchtungen flackern.

Herzliche Grüße
Elmar

Für Glühlampen sollte GS woll schondender sein, da diese bei WS auch mit dem Scheitelwert der Spannung beansprucht werden aber nur die Effektivspannung nutzen.

Und LEDs kann man generell nicht mit WS betreiben.

gleichstrom lässt den Faden länger leben.
http://www.ares-server.com/Ares/Ares.asp?Mercha...Product&ID=14235

MfG
Claus

Hallo,

ich denke der Gag dabei ist aber nicht Gleichspannung sondern die entstehende geringere Wirkleistung gegenüber der Nennleistung der Birne.

BTW: Den grossflächigen Einsatz der Einweg-Gleichrichter finden die EVUs bestimmt nicht lustig da es in Summa gewaltige Asymmetrien (Gleichspannungsanteil) im Strom erzeugt. Dass die Amerikaner das in Hotel und dergl. tolerieren wundert mich sehr.

Grüße, Peter W.

>>Dass die Amerikaner das in Hotel und dergl. tolerieren wundert mich sehr.<<

Müssen sie! Denn alles, was hinter dem Stromzähler vor sich geht, geht die EVU nix mehr an.

MfG
Claus

@Noidea

>>Müssen sie! Denn alles, was hinter dem Stromzähler vor sich geht, geht die EVU nix mehr an.>>

Das glaube ich aber nicht, da der Gleichanteil des Stroms, von dem Peter sprach, in einem Trafo zur Vormagnetisierung der Trafobleche und damit zumindest zur  Überlastung der Trafos, wenn nicht sogar zur Beschädigung führt.
Bei massenhaftem Gebrauch von solchen Dioden darf man sich dann über Stromausfälle nicht wundern.

Für den Preis dieser fragwürdigen Dioden bekommt man sicher auch eine wesentlich effizientere und langlebigere Energiesparlampe. (Jetzt mal provokativ, gibts die denn für 110V ?)

@Alle
Für die Modellbahnlämpchen ist der Effektivwert der Spannung entscheidend, gleichgültig ob DC oder 50 Hz AC.
LED Beleuchtung würde ich immer mit Gleichspannung betreiben, da bei Einweggleichrichtung durch die LED + Schutz-Diode ein Flimmern sehr störend sein kann. (Das fällt mir immer wieder auf)

Gruß, Christian

Beitrag editiert am 09. 07. 2007 15:56.

>
Bei massenhaftem Gebrauch von solchen Dioden darf man sich dann über Stromausfälle nicht wundern.
>

Mein Gott,
um was für Dioden handelt es sich genau?
Habe ich da was verpasst?

>
Für die Modellbahnlämpchen ist der Effektivwert der Spannung entscheidend, gleichgültig ob DC oder 50 Hz AC.
<

Chrristian,
bitte definiere mal den Begriff "Effektivwert" . Besser noch, du sagst mir, wie hoch der Effektivwert einer Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze Wert von 328V.
Ergänzend dazu könntest du mir auch mal den Effektivwert einer Gleichspannung von 12V nennen.
Aber bitte nicht einfach nur Wikipedia zitiern .......

Wenn du schon was schreibst, bitte schon etwas genauer .....

Gruß,
Günter

Hi !

Meiner Meinung nach ist die Wechsespannung die beste Art die Lampen zu versorgen. Durch die Sinuskurve kommt es immer zu einem Stromnulldurchgang , also es fließt  kurzzeitig  kein Strom durch den Verbraucher fakto längere Lebensdauer.

Gruß Thomas

Beitrag editiert am 09. 07. 2007 17:25.

Thomas,
rein physikalisch gesehen ist Gleichspannung die bessere Wahl. Grund hierfür ist genau der Vorgang, den du beschrieben hast.
Liegt daran, das die Glühfäden einer handelsüblichen Lampe einen Kaltleiter darstellen. Das bedeutet, das der Widerstand mit sinkender Themperatur sinkt.
Also fließt im kalten Zustand ein höherer Strom als nach erreichen der Betriebsthemperatur.
Dies ist auch der Grund, warum Glühbirnen in der Regel immer unmittelbar nach dem Einschalten durchknallen.

Um eine Lebensdauerverlängerung zu erreichen, ist es sinnvoll, mit Gleichspannung zu arbeiten.
Wie hier schon gesagt, gilt auch, Nennspannung des Leuchtmittels - 25% = Betriebsspannung. Das bringt in der Regel 100% mehr Lebenserwartung.
Hinzu kommt noch die Möglichkeit, die ganze Sache Dimmbar zu machen. Entweder durch direktes Dimmen der Gleichspannung, was aber hohe Verluste im Lastteil ( -> Wärme) verursacht, oder aber mittels PWM über einen Taktregler.

Thema LED´s an Wechselspannung: Das Problem des angeblichen flimmerns lässt sich umgehen, wenn man gleichartige LED´s antiparallel schaltet und die Energieeffizienz ist wesentlich höher.

Gruß denn,
Günter

Um mit WS die gleiche Leistung an R zu verbrauchen wie mit GS muß der Effektivwert der WS dem Spannunsgwert der GS Effektivwert.
Der Spitzenwert der WS hat ist Wurzel(2) x Effektivspannung.

Die Amerikaner werden doch auch ein Einphasen-Wechselstrom an Ihrer Steckdose haben oder?

Solange die nicht ihre Dioden alle gleich mit Neutralleiter und Phase anschließen gleicht sich das doch wunderbar aus, wo gibt es da Asymmetrien?

>> ... Die Amerikaner werden doch auch ein Einphasen-Wechselstrom an Ihrer Steckdose haben oder? <<

Spannung 110 Volt, der Wechselstrom hat eine Frequenz von 60 Hz in den ges. USA

Viele Grüße - Udo

Also schönen Blödsinn schreibt ihr hier teilweise!
Zu 5:
Direkte Einweggleichrichtung der Netzspannung war auch in Deutschland bis in die 70er/80er Jahre gang und Gebe! Fast jeder Röhrenfernseher und viele Röhrenradios  hatte diese Einweggleichrichtung! Das lag an den Allstromnetzteilen und dem Preis der Dioden. Aber da es sehr unwahrscheinlich war, das 90% oder mehr ihren TV mit der Gleichen Phasenlage betrieben, verteilte sich die Lastasymetrie und hob sich gegenseitig auf. Genauso währe es bei Großflächigen einsatz von einzelnen Einweggleichrichtern!
Zu 7:
Zitat:Für den Preis dieser fragwürdigen Dioden bekommt man sicher auch eine wesentlich effizientere und langlebigere Energiesparlampe. (Jetzt mal provokativ, gibts die denn für 110V ?)

Wo bekommt man den eine Energiesparlampe für 0,10€/$? Eine Gleichrichterdiode kosten im einzelhandel ab 0,02€, und für eine Energiesparlampe benötigt mann 3-4 Stück davon in der Elektronik! Dazu noch Trafo, Transistoren und Kondensatoren, also wenn du das alles for den Preis einer Diode bekommst, verrate mir die Quelle, ich nehme 100 Stück!
Da Energiesparlampen über ein Schaltnetzteil verfügen können sie sogar für 100-300V GS und WS Speisespannungsbereich ausgelegt werden, ohne große schaltungstechnische änderungen zu benötigen, oder leistung unnütz in wärme um zu setzen!

Lösung zu 8:
A=~232V, B=12V

Zu 9/10
Also wenn ihr eure Glühlampen mit 1-3Hz WS versorgt, mag sich da ein unterschied bemerkbar machen, Aber die Glühlampe wird mit 50Hz betrieben! Das heist, sie wird 100 mal in der Sekunde von 0V auf die Spitzenspannung und dann wieder auf 0V gefahren. Dabei erhitzt sich der Glühdraht zwar, aber auf grund der Thermischen Trägheit  er kühlt in den Pausen nicht wesendlich ab, und überhitztsich auch nicht während der Spitzenspannungen! Es Stellt sich eine Themperatur- und  Lichtleistung wie bei einer Gleichspannung ein, die der Effektivspannung entspricht. Daher auch der Name Effektivspannung!
Das Glühlampen beim Einschalten durchbrennen ist eher bei GS zu erwarten! Bei WS hast du die Chanse (>66%), das du beim Einschalten weit unter der Effektivspannung liegst, und somit ein geringer Kaltstromstoß beim Einschalten entsteht, wie wenn du sie an die volle Effektivspannung (=GS) enschließt. Lediglich in dem kurzen Zeitraum in der der Momentanwert der WS höher dem Effektivwert liegt wird beim Einschalten ein wesentlich größerer Kaltstromstoß erzeugt, wenn gerade hier die Glühlampe eingeschaltet wird! Heutzutage lösst sich so etwas aber über Schaltungen vermeiden, nach dem Einschalten erst beim nächsten Nulldurchgang der WS die Last zu schalten. Aber diese Beusteine sind für den Einsatz bei normalen Glühbirnen viel zu teuer, sie werden nur bei grußen induktiven lasten eingesetzt.
Zitat:"Thema LED´s an Wechselspannung: Das Problem des angeblichen flimmerns lässt sich umgehen, wenn man gleichartige LED´s antiparallel schaltet und die Energieeffizienz ist wesentlich höher."
Also wie du so das Flimmern "umgehen" willst, ist mir ein rätzel! Eine LED folgt im gegensatz zu einer Glühlampe der Spannung mit ihrer Leuchtintensität nahezu Trägjheitslos! Werden nun 2 LED's Antiparallel geschaltet, so Flimmern halt beide im gegentakt an der WS!
Dieses Flimmern läßt sich nur mit 3x2 Antiparallel geschalteten dioden, die an die 3 Phasen der WS  verteilt angeschlossen sind ausgleichen (wasnatürlich bei der Moba aufgrund des Versorgungsaufwandes unssinn währe) nahezu vermeiden (es entsteht aber immernoch ein Schwanken der gesamthelligkeit mit ca. 300Hz).
Flimmerfrei bekommt man LED's nur durch den betrieb mit reinem Gleichstrom!
Wenn eine LED mit antiparalleler Freilaufdiode betrieben wird, nutzt sie 50% der Energie, die anderen 50% verpuffen in der Freilaufdiode. Daher sind Antiparallele LED's beim WS tatsächlich sinnvoller wie die Freilaufdiode. Wenn alllerdings eine Einweggleichrichtung vor die LED geschaltet wird, ist die  ausnutzung 100% (Wobei bei den 100% die Verluste im Vorwiderstand + die in der LED umgesetzt energie sind und nicht nur das, was die LED tatsächlich nutzt. Das Energiebilanzverhältnis LED zu Vorwiderstand dürfte bei 12V und Weißer LED zwischen 25 und 30% liegen. Damit kommen bei Freilaufdiode oder Antiparalleler LED eine Energiebilanz von ca. 12,5-15% je LED unterm Strich heraus. Schaltet man jetzt je 2 LED in reihe, bleibt zwar die Energibilanz jeder einzelnen LED gleich, jedoch alle 4 LED's können nun zusammen 50-60% der Energie nutzen.)
Zur Anfangsfrage:
Ob die Beleuchtung mit GS oder WS betrieben wird ist eigendlich fast egal! Entscheidender ist, wie die Beleuchtung gesteuert wird (ob mit Elektronik oder einfachen Kippschaltern), und was für Leuchtmittel zum Einsatz kommen (LED, Glühlampen oder Leuchtfolien mit Vorschaltgerät) und ob der Nennwert von Leuchtmitteln bis an die Grenze ausgereißt wird, oder nicht.
Ich bevorzuge bei Elektronischer Ansteuerung GS, sonst wird das genutzt, was gerade zur verfügung steht.
Ausserdem sollte man die Beleuchtung nicht  mit 16V betreiben, sondern man sollte bei Glühlampen auf 8-12V und bei LED's bis auf 5V mit der Versorgungsspannung herunter gehen, das bringt eine günstigere Leistungsbilanz bei LED und längere Lebenserwartung bei Glühlampen.  

Auf was beziehst du die 5 Volt bei der LED? ich kenne keine LEDs die 5 Volt vertragen.

Flimmern:
lässt sich zwar nicht vermeiden, wird aber bei nebeneinander montierten LED´s nicht mehr sichtbar. Die Zeit, in der die LED´s beide gleichzeitig aus sind, ist sehr kurz und liegt bei low power Typen bei ca. 4 mS (je nach Typ).
Hingegen ist die Zeit zwischen aus und ein beim Betrieb mit Dioden parallel mit ca 13 mS doch recht lang.
Beim Antiparallelbetrieb muss man also schon sehr genau beobachten, ob es flimmert .......

Energiebilanz:
Da kann ich nur Fragen, wieso bei Verwendung einer antiparallen LED (die, die  mit der negativen Halbwelle leuchtet) die Effezienz gleich dem Betrieb mit einer normalen Diode sein soll ? Leuchtet die 1N4148 o.ä. auch ?

Beste Grüße,
Günter

@ 14: ich denke, in Beitrag 13 ist gemeint, die LED mitsamt Vorwiderstand an einer Betriebsspannung von 5 V zu betreiben. Dann  hat man einerseits genug Spielraum, einen vernünftigen Vorwiderstand trotz der unterschiedlichen Flussspannungen der verschiedenen LED vorzusehen und andererseits verbrät man nicht sinnlos Verlustleistung am Vorwiderstand.

Da kriege ich aber jetzt ein richtig schlechtes Gewissen weil ich mit meinen Lämpchen auf der Modellbahn womöglich eine Kernschmelze auslöse! :)) Aber ich schiebe das auf Günter, bis auf die Steuerung meiner LAUER-Elektronik fahre ich alles mit Gleichstrom.

In meinen hydraulischen Anlagen favorisiert eigentlich nur die Automobilindustrie Wechselstrom, beispielsweise bei Magneten. Sie sind schnell, fackeln aber auch schnell ab, wenn sie auf mechanischen Widerstand stoßen.

Nahezu alle Kunden verwenden Gleichstrommagnete mit Gleichrichtern im Stecker. Also prinzipiell die gleiche Geschichte wie bei den Glühbirnen. Wer verwendet diesen Mist eigentlich noch? Mit Energiesparlampen bräuchte man sich um die Kraftwerke nicht sorgen. Ich habe nahezu alle meiner 75 Leuchten im Haus umgestellt und spare ganz erheblich.

Gruss
Hans-Jürgen

Beitrag editiert am 10. 07. 2007 11:37.

Beitrag editiert am 10. 07. 2007 11:37.

Hans - Jürgen,
wieso Kernschmelze ??


Beste Grüße an dich
Günter

So nennt man das doch, wenn im AKW was richtig in die Hose geht :)

@13 Zitat aus 7:..Für den Preis dieser fragwürdigen Dioden bekommt man sicher auch eine wesentlich effizientere und langlebigere Energiesparlampe..

Bei dem im Link von @4 angegebenen Preis von ca.14$ bekommt man sehr wohl eine Energiesparlampe.

@8
..bitte definiere mal den Begriff "Effektivwert" . Besser noch, du sagst mir, wie hoch der Effektivwert einer Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze Wert von 328V.
Ergänzend dazu könntest du mir auch mal den Effektivwert einer Gleichspannung von 12V nennen.

Der Effektivwert einer Wechsel-Spannung U setzt die gleiche Leistung in einem Widerstand in Wärme um, wie eine gleiche große Gleich-Spannung.
Das lernt man im 1.Lehrjahr einer Elektronikerausbildung und dies wurde hier auch experimentell nachgewiesen. Und läßt sich auch mathematisch nachweisen.

Relavant ist hier die einfache Spitzenspannung Us auch Scheitelwert genant.
Der Effektivwert beträgt U=Us/1,41.
Der Scheitelfaktor 1,41 gilt jedoch nur für sinusförmige Verläufe.

Die Lösungen kamen schon von @13.

Gruß, Christian

Beitrag editiert am 16. 07. 2007 14:00.

328 VAC(pp) = 232 VAC(rms) -> Wurzel von 2
12 VDC(T=100%;Brumm=0%) = 12 VDC -> glatter gehts nimmer
18 VDC(pp;T=50%) = 12,6 VDC(rms) -> Faktor 0,7

@15

Zu Zitat:
"Energiebilanz:
Da kann ich nur Fragen, wieso bei Verwendung einer antiparallen LED (die, die  mit der negativen Halbwelle leuchtet) die Effezienz gleich dem Betrieb mit einer normalen Diode sein soll ? Leuchtet die 1N4148 o.ä. auch ?"

Dann lies dir bitte noch einmal folgendes aus 13 durch:
"Wenn eine LED mit antiparalleler Freilaufdiode betrieben wird, nutzt sie 50% der Energie, die anderen 50% verpuffen in der Freilaufdiode. Daher sind Antiparallele LED's beim WS tatsächlich sinnvoller wie die Freilaufdiode. Wenn alllerdings eine Einweggleichrichtung vor die LED geschaltet wird, ist die  ausnutzung 100% (Wobei bei den 100% die Verluste im Vorwiderstand + die in der LED umgesetzt energie sind und nicht nur das, was die LED tatsächlich nutzt. Das Energiebilanzverhältnis LED zu Vorwiderstand dürfte bei 12V und Weißer LED zwischen 25 und 30% liegen. Damit kommen bei Freilaufdiode oder Antiparalleler LED eine Energiebilanz von ca. 12,5-15% je LED unterm Strich heraus."

Bei einer einzelnen LED ist IMMER eine Diode  nötig. Wenn die nun antiparallel geschaltet wird, dann verpufft die energie der 2. Halbwelle nutzlos, bei einweggleichrichtung, also die Diode in reihe zur LED wird keine Energie verschenkt, dazu braucht die Gleichrichterdiode garnicht zu leuchten!
Allsedings wird beim (unerlaupten) betrieb der LED an WS OHNE Diode Energie verschwendet. Denn nach überschreiten der Sperrspannung (ca. 5-7V) der LED "bricht" die Sperrschicht durch, und der Strom  wird wieder nur vom Vorwiderstand begrenzt.

Donnerwetter,
ich habe zwar Urlaub und wollte eigentlich nicht nachdenken ( man kommt ja ins Schwitzen ), aber ich mache es doch mal:

>
Wenn alllerdings eine Einweggleichrichtung vor die LED geschaltet wird, ist die  ausnutzung 100% (Wobei bei den 100% die Verluste im Vorwiderstand + die in der LED umgesetzt energie sind und nicht nur das, was die LED tatsächlich nutzt.
<

Ist vielleicht etwas früh am Morgen, aber trotzdem für mich unverständlich.
Wärme will ich haben, wo sie gebraucht wird.
Licht will ich haben, wo es gebraucht wird!

Wenn ich nun mein Häusle illuminieren will, sehe ich wahrlich nicht ein, wieso ich eine Halbwelle in Form von Wärme vergeuden soll .......

>
Allsedings wird beim (unerlaupten) betrieb der LED an WS OHNE Diode Energie verschwendet. Denn nach überschreiten der Sperrspannung (ca. 5-7V) der LED "bricht" die Sperrschicht durch, und der Strom  wird wieder nur vom Vorwiderstand begrenzt.
<

Nun denn,
der Vorwiderstand wird allerdings in der Regel nach der Schwellspannung dimensioniert !! Was bedeutet, das beim Durchbruch die LED eigentlich kaputt ist. Zur Einfahrt ins Nirwana bedarf es in dieser Betriebsart übrigends keiner großen Ströme .............

Im übrigen ist mir keine sinnvolle Anwendung bekannt, in der LED´s in Sperrrichtung zwecks Beleuchtung betrieben werden.

>
Bei einer einzelnen LED ist IMMER eine Diode  nötig.
<

Falsch!!!
Sie ist nur dann nötig, wenn der negative Spitzenwert der WS größer als die Durchbruchsspannung ist!
Was aber in der Regel der Fall ist.

>
bei einweggleichrichtung, also die Diode in reihe zur LED wird keine Energie verschenkt
<

Hossa,
mit der Reihenschaltung verbiete ich mir aber die Nutzung der negativen Halbwelle zur Beleuchtung.
Somit habe ich diese Halbwelle sehr wohl verschenkt !!

Im übrigen solltest du dich mal mit den Energieerhaltungsthesen befassen.
Macht Sinn.

Grüße aus dem Urlaub
Günter

@23

Die 50% der negativen Halbwelle verpuffen nicht in der Freilaufdiode, sondern werden am Vorwiderstand verheizt.
Bei Einweggleichrichtung ist die Ausnutzung an der LED genauso 50% bei Sinus (Trafo-Wechselspannung) und 70% bei Rechteck (Digital), da die zweite Halbwelle gar nicht benutzt wird und zu Verlusten im Trafo führt.

Energetisch sind bei Schaltungen Mist. Möchte man viele LEDs zu Beleuchtungszwecken auf der Anlage einsetzen, sollte man sie mit Gleichspannung speisen, also entweder einen Brückengleichrichter hinter den Trafo setzen oder ein eigenes DC Netzteil verwenden, z.B. 5 V.
Letzteres hat den Vorteil die Spannung so wählen zu können, dass man mit kleinen Vorwiderständen und somit geringen Spannungsabfällen arbeiten kann und wenn die Versorgungsspannung nicht grösser ist als die max. zulässige Sperrspannung der LEDs, kann bei irrtümlicher Falschpolung auch kein Schaden entstehen. Zusätzliche Dioden sind dann nicht nötig.

Grüße, Peter W.

@ Günter

Ich glaube, es ist schon etwas zu Warm!
Lies dir meine texte noch einmal durch (und beachte, in welchen zusammenhang sie geschrieben wurden),
Aus dem zusammenhang gerissen sind deine Einsprüche berechtigt, jedoch ging es hier ja um den betrib mit GS oder WS auf der Moba und von LED's an diesem.
Zu deinem Zitat 1: Darum ja Einweggleichrtichtung und keine Freilaufdiode!
Zu deinem Zitat 2: Eine Diode kann auch im durchbruchbereich betrieben werden, sie wird erst zerstört, wenn zu viel energie umgesetzt werden muß.
Bei LED's zwar nicht sinnvoll, aber möglich wie viele ohne Schutzdiode an WS betriebene LED's beweisen.
Zu deinem Zitat 3: Genau darum sollte man IMMER bei WS eine Diode vorsehen.
Zu deinem Zitat 4: Natürlich kann man auch für eine LED eine Graetzbrücke aufbauen, aber es ging darum, ob Freilaufdiode Antiparallel oder Einweggleichrichtung für EINE LED an WS sinnvoller ist. Es hindert dich ja keiner für eine weitere LED die andere Halbwelle zu nutzen!
(Klugscheißermodus)
Und wer sagt dir, das ich die Positive Halbwelle für meine LED nutze, vieleicht nutze ich ja die negative!  (/Klugscheißermodus)