Elektrische Größen

Leuchtmittel geben eine bestimmte Lichtleistung ab. Das ist die gesamte abgegebene Lichtenergie pro Sekunde und wird mit der fotometrischen Größe Lichtstrom in Lumen [lm] beschrieben. Leuchtmittel, die mit Wechselspannung betrieben werden, nehmen neben der Nennleistung in Watt auch noch Blindleistung auf. Grund dafür ist die Elektronik im Inneren, welche die Netzwechselspannung von 230 V in eine kleinere Gleichspannung zum Betrieb der LEDs umwandelt. Diese Blindleistung ist unerwünscht und ist nur bei ohmschen Verbrauchern gleich Null. Die geometrische Summe aus Wirkleistung (=Nennleistung) und Blindleistung wird als Scheinleistung bezeichnet.

Scheinleistung

Nennleistung

Die Nennleistung ist die aufgenommene Wirkleistung des Leuchtmittels und wird in Watt angegeben. In privaten Haushalten muss nur die Nennleistung bezahlt werden, d.h., dieser Wert kann zur Berechnung der Stromkosten herangezogen werden.

Scheinleistung

Die Scheinleistung, auch als Anschlussleistung oder Anschlusswert bezeichnet, wird dem Verbraucher zugeführt und ist das Produkt aus Spannung mal Strom. Die Einheit ist das Voltampere [VA]. Bei Gleichspannung ist die Scheinleistung gleich der Wirkleistung. Bei Leuchtmitteln an Wechselspannung jedoch ist die Scheinleistung oft höher als die Wirkleistung, weil zusätzlich noch Blindleistung übertragen werden muss. Die Blindleistung ist im Allgemeinen unerwünscht und tritt nur bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern auf.

Ohmscher Verbraucher

Beim ohmschen Verbraucher ist die Blindleistung Null, d.h., die Wirkleistung ist gleich groß wie die Scheinleistung. Strom und Spannung liegen in Phase, es tritt keine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom auf (Bsp. Glühbirnen und Heizungen). Ohmsche Verbraucher zeigen das beste Dimmverhalten und können mit allen Dimmern betrieben werden. Außerdem muss keine Blindleistung transportiert werden, die Leitungen müssen nur nach der Wirkleistung dimensioniert werden.

Induktive Verbraucher

Leuchtmittel, die induktives Verhalten zeigen, nehmen zusätzlich zur Wirkleistung noch Blindleistung auf. Induktives Verhalten heißt, der Verbraucher verhält sich wie eine Spule im Wechselstromkreis, die Spannung eilt dem Strom voraus. Dies hat z.Bsp. Einfluss auf das Dimmverhalten. Für induktive Verbraucher muss der geeignete Dimmer gewählt werden, das sind Phasenanschnittdimmer. Diese Dimmer sind oft mit dem Buchstaben „L“ gekennzeichnet. Tritt Blindleistung auf, müssen auch die Zuleitungen anders dimensioniert werden, da nun auch Blindströme fließen und die Leitung stärker erwärmen.

Kapazitive Verbraucher

Auch kapazitive Verbraucher nehmen zusätzlich zur Wirkleistung noch Blindleistung auf. Der Verbraucher verhält sich wie ein Kondensator im Wechselstromkreis, der Strom eilt der Spannung voraus. Kapazitive Verbraucher werden mit Phasenabschnittdimmern betrieben, diese sind üblicherweise mit dem Buchstaben „C“ gekennzeichnet. Die zusätzliche Blindleistung ist wie bei induktiven Verbrauchern bei der Dimensionierung der Zuleitung zu berücksichtigen.

Blindleistung

Blindleistung tritt nur bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern bei WECHSELSPANNUNG auf und muss zusätzlich über die Leitung transportiert werden. Die Einheit ist [VAr]. Sind die Scheinleistung und die Wirkleistung bekannt, so kann die Blindleistung Q mit der Formel berechnet werden.
Bsp.: Leuchtmittel: S= 10,4 VA P = 8,1 W
= 6,5 VAr

Spannungsabfall

Der Strom verursacht einen Spannungsabfall in der Leitung. Der Spannungsabfall ist umso größer, je höher der Strom und je kleiner der Leiterquerschnitt ist. Folge ist, dass am Verbraucher eine kleinere Spannung anliegt als am Einspeisepunkt (Trafo). Bei Leuchtmitteln, die direkt mit 230 V gespeist werden, ist dieser Verlust meist unwesentlich, da durch die hohe Netzspannung nur ein kleiner Strom fließt. Anders sieht es bei Niederspannung aus, die Ströme sind viel höher und können große Spannungsabfälle auf der Leitung verursachen. Dies soll anhand eines konkreten Beispiels gezeigt werden:

Ein LED-Flex-Band hat folgende Daten:

U = 24 V Leistung 14,4 W/m Länge=5m und wird über ein 15 m langes Kupferkabel mit dem Querschnitt A=1 mm² angeschlossen, der Trafo am Anfang der Leitung liefert die nötigen 24 V:

Beispiel

Der Widerstand des Kabels kann mit RL = berechnet werden, wobei für y der Wert 56 einzusetzen ist (=spezifischer Leitwert von Kupfer) ; ergibt also in unserem Beispiel: RL = 56; fließt nun der Strom I = 3 A, so fällt auf der Leitung eine Spannung von U = I∙R = 3 A ∙ 0,53 Ω = 1,6 V ab.
Folge: Am LED-Band liegt nur mehr eine Spannung von 22,4 V an.