RSS
Gesichter
BG Light+Building
on der Lampe bis zur kompletten Haustechnik
Die Light+Building war auch in diesem Jahr ein Besuchermagnet: Die Bandbreite der Exponate reichte von Retrofit-LED-Leuchtmittel über OLED- und Designer-Leuchten bishin zu kompletten Haustechnik-Installationen - optisches Highlight war die begleitende Luminale.
Beleuchtungskonzepte
Anspruchsvolle Beleuchtungskonzepte: finden Sie hier drei Beispiele!
Bildergalerie Lichtkunst
Lichtleiter
Ausgesprochen effizient: Siemens hat eine pfiffige Technologie entwickelt, mit der sich das Sonnenlicht direkt ins Haus holen lässt.
LED-Licht aus der Steckdose
Immer öfter kommt der Betriebsstrom für die LED direkt aus der Steckdose. So einfach wie das klingt, ist die direkte Stromversorgung von Weißlicht-LEDs aber nicht.
T&KH Trends in der Lichttechnik
Die LED dynamisiert den Beleuchtungs-Markt. Unterbietungswettbewerb durch die Anbieterausweitung aus Fernost, technische Neuerungen und der Ruf nach Standards: Es zeichnen sich Trends ab, die den Markt der Zukunft prägen dürften.
Bildergalerie LEDs
Weißlicht-LEDs, RGB-LEDs, unterschiedliche Größen und Formen: die Variantenvielfalt von LEDs ist nahezu grenzenlos.
Bildergalerie Außenbeleuchtung
Gut konstruierte LED-Leuchten sind wartungsarm, lassen sich gut dimmen und flexibel ausrichten. Wir stellen Ihnen Beispiele gelungener Außen- und Straßenbeleuchtung vor.
Bildergalerie Innenbeleuchtung
Designer können sich dank LED-Lichttechnik richtig austoben. Wozu das führt, zeigen unsere Beispiele.
Flimmerfreies Dimmen
LED-Lampen sind schwierig zu dimmen, weil Konstantstrom- treiber den phasen- angeschnittenen Wechselstrom nicht als solchen interpretieren können. Ein IC von Power Integrations löst das Problem.
Plasmalampen
Deutsche Innovation tritt aus der Hinterleuchtung in die Leuchtentechnik ein
Eine bislang wenig beachtete Lichttechnologie kann im allgemeinen Beleuchtungsmarkt über manche Unzulänglichkeiten von Leuchtdioden hinweghelfen.
Marktübersichten
»Echt Grün« geht nur mit PFC
LED-Treiber könnten zur »Dreckschleuder« werden
LED-Leuchten sparen zwar viel Energie, ihre schnell schaltenden LED-Stromquellen können aber das Stromnetz auch gehörig mit Stromspitzen und Störstrahlung verseuchen. Vor allem ihre demnächst explosionsartige Verbreitung könnte schon sehr bald Probleme schaffen, denen nur noch ein strenger Gesetzgeber Einhalt zu gebieten vermag.
Anzeige
Schmutz, den man nicht sieht, muss man auch nicht beachten! Diesem Selbstbetrug verfällt, wer nicht sieht, dass es immer mehr Störströme im Stromnetz geben wird, je mehr LED-Leuchten es darin gibt.
Nur wenige Menschen ahnen aber, welche Störströme- und sogar -strahlungen im Stromnetz unterwegs sind, die ihren Ursprung in allen möglichen Versorgungsschaltungen haben, die sich alles andere als linear verhalten. Die Folge ist erstens, dass nicht nur 50-Hz-Ströme fließen, sondern auch Ströme, die eine weitaus höhere Frequenz aufweisen. Hierbei handelt es sich also um »Blindstrom«, der auch so genannt wird, weil der Stromzähler ihn nicht »sieht«. Er ist eine ungenutzte Stromkomponente, die den Nutzer nur dann ärgert wenn ihre Energie in Strahlungsenergie übergeht und seine Geräte stört. Den Energieversorger ärgert der Blindstrom auf jeden Fall, weil er den Stromfluss im Leistungsnetz erhöht und so nicht nur überschüssige Wärme produziert, sondern auch das unnötige Erreichen der Lastgrenze im Netz oder im Kraftwerk begünstigt.
Ob und inwiefern eine Netzlast Blindstrom aufnimmt, erkennt man in der Praxis nur an dem so genannten Leistungsfaktor (auch: power factor), der (vereinfacht ausgedrückt) das Verhältnis zwischen Nutzleistung und Scheinleistung (Nutzleistung + Blindleistung) ausdrückt und idealerweise 1 beträgt (wenn keinerlei Blindkomponente mitschwingt). Um den Blindstrom einzudämmen, hat der Gesetzgeber verfügt, dass ab einer installierten Leistung von 75 W eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) vorzunehmen ist. Bei Leuchten ist sie sogar schon ab 25 W vorgeschrieben (EN 61000-3-2). Seit die EU die Glühlampe stufenweise verbietet, erinnert man sich in diesem Zusammenhang gelegentlich auch mal an einen der wenigen Vorteile der Glühlampe: Sie gehorcht uneingeschränkt dem Ohmschen Gesetz und verursacht deshalb keinen Blindstrom. Strom und Spannung sind stets in Phase - der Stromversorger freut sich! Deshalb ist PFC für Glühlampen völlig entbehrlich.
LED und Wechselstromnetz passen nicht gut zusammen
Bei der LED ist das alles ganz anders: Schließt man sie einfach an die Steckdose an, ist ihre lange Lebenserwartung prompt dahin; schon nach wenigen Millisekunden ist alles vorbei. Die einfache Erklärung lautet, dass eine LED eine sehr geringe Betriebsgleichspannung von nur wenigen Volt benötigt. Das Netz versorgt uns aber mit relativ hoher Wechselspannung. Es wird also ein Vorschaltgerät benötigt, das die hohe Wechselspannung in eine niedrige Gleichspannung wandelt. Und das reicht noch nicht einmal, weil die Strom-Spannungskennlinie einer LED nach dem Erreichen eines Schwellenwertes sehr steil wird. Ist die Spannung zu hoch, fließt viel zu viel Strom, die die LED zu zerstören droht. Ist sie zu niedrig, bleibt der Gleichstrom so gering, dass die LED nur schwach leuchtet. Eine LED leuchtet am gleichmäßigsten wenn sie mit einem konstanten Gleichstrom betreiben wird, der zwar möglichst hoch sein soll, jedoch immer weit genug unterhalb der kritischen Grenze bleibt, ab der (vor allem thermische) Zerstörung droht. Der Wandler sollte also in der Lage sein, die transformierte und gleichgerichtete Spannung in einen möglichst gleich bleibenden Strom zu wandeln.
In der Praxis setzt man Schaltregler ein, die den Netzwechselstrom periodisch »zerhacken«. Die Schaltzyklen sollten auch möglichst kurz sein, damit der nachgeschaltete Transformator nicht größer (und teurer) als nötig wird. Der Netzwechselstrom wird daher nicht selten pro Netzperiode (hierzulande 20 ms) weit mehr als tausendfach von extrem schnell schaltenden MOS-Transistoren unterbrochen und wieder freigegeben und durchfließt reaktive Elemente wie Spulen und Kondensatoren. Weil die Schaltkreiselemente somit in einen ständigen Übergangszustand (Transient) versetzt werden, ist das Ohmsche Gesetz nicht mehr anwendbar. Im Extremfall fließt sogar gerade dann der höchste Strom wenn die Netzspannung 0 ist, oder der Stromfluss stagniert, wenn die Spannung sich beim Scheitelwert befindet.
Hinzu kommt, dass die extrem kurzen Schaltflanken den 50-Hz-Wechselstrom mit hochfrequenten Strömen (so genannten Oberwellen) beaufschlagen. Die würden ohne Gegenmaßnahme zu allerlei Störungen bis hin zur Funkstörung führen können. Die US-Richtlinie «EnergyStar« fordert daher für «kommerzielle Treiber« explizit einen Leistungsfaktor von 0,9 oder höher. Passive Filter können diesem Problem zwar etwas von seiner Schärfe nehmen, jedoch sind mit ihnen nur Werte erreichbar, die deutlich unterhalb 0,9 liegen - je nach Leistung sogar nur bei 0,5 oder noch weniger.
1. Teil: LED-Treiber könnten zur »Dreckschleuder« werden
2. Teil: Den Leistungsfaktor aktiv verbessern
3. Teil: Blick in die Zukunft
|
zurück
|
1 | 2 | 3 | weiter |
|
Willem Ongena, Energie&Technik |
Weiterführende Links:
