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Was hat die Leistungsaufnahme mit der Effizienz zu tun?

Zu 100 % effizient ist ein System, welches die zugeführte Leistung komplett in Nutzleistung umwandelt. Das System hätte einen Wirkungsgrad von 1 bzw. 100 %. Ein Motor, mit solchen Eigenschaften, würde im laufenden Betrieb kalt bleiben. Aber der Motor wird warm. Das sind Verluste in Form von Wärme. Ein anderes Beispiel ist die Glühlampe. Um Licht zu erzeugen, wird ein Draht erhitzt, bis er glüht. Das dabei entstehende Licht hat einen Wirkungsgrad von weniger als 5 %. Etwa 95 % wird als Wärme freigesetzt. Wir erkennen, physikalisch lassen sich Verluste, bei uns bekannten Systemen, nicht vermeiden. Aber man kann versuchen, sie zu minimieren.
Bei LED-Leuchten verfolgen die Hersteller u.a. das Ziel, mit wenig Energieeinsatz möglichst viel Licht zu erzeugen. Werden dabei die technischen Möglichkeiten konsequent ausgeschöpft, können sich die Ergebnisse sehen lassen.
Betrachten wir die einzelnen Stufen der Lichterzeugung bei LED-Leuchten einmal genauer:

  • Eine Steckdose liefert 230V. Die Elektronik der Leuchte arbeitet aber mit einer Gleichspannung von 24 bis 48 Volt. Diese Wandlung übernehmen Netzteile. Sehr gute Netzteile haben eine Effizienz von 92-93 %, also  8 % sind Wärmeverluste. Die Effizienz von schlechten Netzteilen beträgt manchmal nur 85 %.
  • Die nächste Stufe betrifft die LED-Treiber und die -Steuerung. Bei unserer neuesten Generation konnten wir hier eine Effizienz von etwa 95 % erreichen. Dieser Wert ist, verglichen mit anderen Leuchten, sehr gut. Deren Effizienz beträgt nicht selten an dieser Stelle nur 70 %.
  • Kommen wir zu dem eigentlichen Leuchtmittel. Das sind die Leuchtdioden, die LEDs. Hier ist die Effizienz von mehreren Faktoren abhängig. Diese betreffen in erster Linie die Qualität der LEDs, aber auch die Farbe bzw. die Farbtemperatur und der CRI-Wert spielen eine Rolle. Nicht zuletzt ist die Betriebstemperatur, die wiederum vom Wärmemanagement abhängig ist, für eine hohe Effizienz verantwortlich. Sehr gute LEDs, in Verbindung mit einem kompromisslosen Wärmemanagement, können einen Wirkungsgrad von über 50% erreichen.

Wenn wir uns jetzt noch einmal die Effizienzverhältnisse ansehen, gute LED-Leuchte zur Glühlampe und schlechte LED-Leuchte zur Glühlampe, wird das Potential deutlich, was mit technisch optimal ausgereizten LED-Leuchten erreicht werden kann.

  • Effizienz einer guten LED-Leuchte: 100 % x 0,92 x 0,95 x 0,5 = 43,7 % Effizienz einer Glühbirne: 5 % Ergebnis: Die gute LED-Leuchte ist fast 9 mal effizienter als eine Glühlampe.
  • Effizienz einer schlechten LED-Leuchte: 100 % x 0,85 x 0,7 x 0,4 = 23,8 % Effizienz einer Glühbirne: 5 % Ergebnis: Die schlechte LED-Leuchte ist nur etwa 5 mal effizienter als eine Glühlampe.

Diese Berechnungen lassen aber auch einen Vergleich zwischen einer guten LED-Leuchte und einer schlechten zu. Eine gute LED-Leuchte ist fast doppelt so effizient wir eine schlechte.

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