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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OT: Lichtausbeute einer normalen Glühlampe


Autor: AxelR. (Gast)
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Hallo Leute,
mein Sohn fragt gerade: Stimmt es, dass eine 40Watt-glühlampe im
Vergleich zu einer 80Watt nicht halb so hell leuchtet, sondern heller?
Ich gebe die Frage mal so weiter:
Gibt es einen linearen Zusammenhang zwischen der elektrischen Leistung
einer Glühlampe und deren Lichtleistung? (Normale Haushaltsglühlampe,
in diesem Fall die aus dem Kinderzimmer)
Danke Jungs

AxelR.

Autor: Günther (Gast)
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95% der aufgenommenen Leistung werden in Wäre umgewandelt. Das ist aber
sicherlich auch nur die Schulmeinung. Ich will mich da jetzt nicht um
ein paar % streiten.
Also bleiben 5% für Lichtenergie übrig. Und 5% von 80W ist das doppelte
wie 5% von 40W.
Wenn es Glühlampen vom gleichen Hersteller mit der gleichen Technologie
(Gase, Glühwendel) sind, sollte es linear sein.

Ich lasse mich da aber auch gerne belehren! Wie kommt dein Sohn denn
dadrauf, das es so ist? (Ich bin froh das meine Tocher sowas noch niht
fragt ;) ) Evtl ist es ja auch nur eine subjektive Wahrnehmung?

Autor: Reiner (Gast)
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Leistung/W   Lichtstrom/Lumen
15           120
25           230
40           430
60           730
75           960
100         1380
150         2220
200         3150

bei U = 225V für Glühlampen
Lichtströme für 125/130V sind etwas höher
Klingelnberg, 15.Auflage

Autor: AxelR. (Gast)
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Dank' euch für die schnelle Antwort. Jetzt ist es gleich 12. Mein Sohn
schläft. ohoo "bin noch gaarnicht müde" hat er eben noch gesagt. Ist
keine Stunde her...
Gruß
Axel

Autor: Andreas Schwarz (Gast)
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Das Verhältnis Lichtleistung/Gesamtleistung ist so halbwegs linear,
allerdings sieht das Auge den Helligkeitsunterschied nicht linear.

Autor: Karl (Gast)
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Interessanter Thread. Dazu fällt mir folgende Frage ein:
Wenn man einer 40 Watt Glühbirne nur 20 Watt zuführt, ist die dann
genauso hell, wie eine 20 Watt-Glühbirne mit 20 Watt?
(Wenn beide Birnen bei Nennleistung den gleichen Wirkungsgrad haben)

Autor: Ratber (Gast)
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Die Frage ist schnell beantwortet.


Nein.

Zum Warum kürze ich mal ab und sage das die Farbbtemperatur nicht mehr
stimmt und damit die Lichtausbeute die wir haben wollen nicht gegeben
ist.

Eine Glühbirne hat ihre bekannte Farbtemperatur bei Nomineller Spannung
bei Nomineller Leistung.

Senke ich die zugeführte Leistung dann erhöht sich der Rotanteil
beträchtlich und den wollen wir ja normalerweise nicht haben.
Bei einzelner Betrachtung mag das nicht auffallen aber im Vergleich
......



Du kannst das Experiment ja mal machen denn Versuch macht kluch '-)

Nimm ne 40W und ne 100W die du auf 40W drosselst (Mit Multimeter und
Stelltrafo bzw. Vorwiderstand ein leichtes).

Dann schauste dir mal beide an und urteilst selber.

Autor: winfried (Gast)
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Hatte dazu mal Experimente gemacht:

Halogenstab 150 Watt in einem Deckenfluter verbaut. Messung in 60 cm
Abstand direkt unter der Decke (Holzdecke, die wenig reflektiert).
Messgerät: PeakTech 5025, Leistungsmessung mit Conrad
Energiemessgerät.


Aufnahmenleistung(W)   Bel.-Stärke (Lux)   Effizienz Lux/Watt
150   1030  6.87
140   915  6.54
130   770  5.92
120   640  5.33
110   515  4.68
100   410  4.10
90   315  3.50
80   235  2.94
70   165  2.36
60   110  1.83
50   65  1.30
40   35  0.88
30   13  0.43


#  wie erwartet - dimmen von Glühlampen, hier Halogenlampen, führt zu
extrem schlechter Effizienz - immer mehr Energie wird in Wärme aber
nicht in Licht verwandelt. Schon eine Leistungsreduzierung um 30 Watt
auf 120 Watt reduziert die Effizienz auf 78 %. Die Beleuchtungsstärke
sinkt damit auf 62 % anstatt auf 87% bei gleichbleibender Effizienz.
Umgekehrt könnte man die gleiche Beleuchtungsstärke mit einer 90-100
Watt Lampe erreichen, also 20-30% Energie einsparen.
# aus Energiespargründen ist es besser, Lampen geringerer Leistung mit
voller Helligkeit einzusetzen, als zu dimmen. Das Argument, dass Lampen
länger halten, wenn man sie mit Unterspannung betreibt, ist zwar
richtig, dürfte aber den erhöhten Stromverbrauch niemals wettmachen.
Zumal Standard-Halogenglühlampen extrem billig geworden sind.

Autor: Benedikt (Gast)
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>Das Argument, dass Lampen
>länger halten, wenn man sie mit Unterspannung betreibt, ist zwar
>richtig, dürfte aber den erhöhten Stromverbrauch niemals wettmachen.

Stimmt das wirklich ? Ich dachte immer eine zu geringe Spannung ist für
Halogenlampen nicht gut, da dann die Wolframatome die aus der Glühwendel
geschleudert werden nicht mehr zu dieser zurückkommen und deshalb die
Glühwendel schnell dünner wird und deshalb durchbrennt.

Umgekehrt gilt das mit dem Wirkungsgrad auch:
Eine 12V 20W Halogenlampe an 24V übertrifft eine 100W Lampe um ein
Vielfaches. Leider ist die Lebendauer etwas geringer als bei 12V, aber
es geht für kurze Messungen problemlos.

Autor: Bernhard (Gast)
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>Das Argument, dass Lampen
>länger halten, wenn man sie mit Unterspannung betreibt, ist zwar
>richtig,

Kann ich bestätigen. Ein Kollege von mir hat dazu einen Dauerversuch
über mehrere Jahre gemacht. Die Lebensdauer ist annähernd umgekehrt
proportional zur angelegten Spannung.

Bernhard

Autor: Karl (Gast)
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Dass es so krass wäre, wie winfried es gemessen hat, hätte ich nun auch
wieder nicht gedacht!
Wie sieht es denn bei LEDs aus?

Autor: Benedikt (Gast)
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LEDs gilt: I(Strom)/I(Licht)=konstant
Zumindest im normalen Bereich. Überhalb von etwa 40mA steigt die
Lichtausbeute einer normalen LED nur noch langsam an, bzw. irgendwann
garnichtmehr.
Die Leistung steigt dabei etwas stärker aufgrund des Innenwiderstands
an.

Autor: Sven Müller (Gast)
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@Benedikt: Bist du dir da sicher? Wir haben mit der Lumiled 3W Versuche
gemacht woraus sich ergab wenn man sich nicht mit Nennleistung betreibt
die Lichtausbeute höher wird.
Zu erklären wahrscheinlich über eine niedrigere Chiptemperatur..

Autor: Benedikt (Gast)
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Ich betonte "normale LED"
Bei Lumileds ist man im Bereich >40mA wo normale LEDs eigentlich schon
kaputt gehen...
Außerdem schrieb ich, dass der Strom proportional ist und nicht die
Leistung. Die höhere Spannung bei höheren Strömen kommt hauptsächlich
vom Innenwiderstand und das wird alles zu Wärme. Fazit: Höchster
Wirkungsgrad bei geringem Strom.

Autor: Philipp Sªsse (Gast)
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Zurück zum Anfang: der Zusammenhang ist also tatsächlich nicht linear,
aber andersherum als vom Sohnemann vermutet. (Hätte ich auch nicht
gewußt.)

Bliebe zu klären, erstens warum das so ist und zweitens, ob es nicht
noch einen umgekehrten Effekt bei der Wahrnehmung gibt.

Beim zweiten Punkt vermute ich sehr, daß unsere Lichtwahrnehmung nicht
proportional zur Lichtleistung ist. Die "automatische Blende" unseres
Auges gibt zwar irgendeine Rückmeldung über die absolute Helligkeit,
aber -- wie mir scheint -- deutlich unterproportional.

Und ersteres muß ja wohl auch mit der Farbtemperatur zu tun haben ...
nur: was hält einen davon ab, eine Lampe mit kleinerer Leistung auf
dieselbe Lichttemperatour zu konstruieren?

Autor: tex (Gast)
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... der physikalische Zusammnehang zwischen der Wellenlänge der
emmittierten elektromagnetischen Welle und der Energie die zur
Erzeugung der Welle zugeführt wurde ...

Autor: AxelR. (Gast)
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Mein Sohn wird begeistert sein. Was dem noch so alles im Kopf rumspukt,
möcht' ich wissen.

Autor: Ratber (Gast)
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Ich nochmal.

Zu Halogen:


Man sollte die Bauformbedingten Eigenarten hier mal Aussen vor lassen
denn für den Moment zählt erstmal die Leuchtstärke bzw. die
wargenommene Leuchtstärke.

Es ist natürlich richtig das eine Halogenlampe bei voller oder
annähernd voller nomineller Leistung betrieben werden sollte damit se
auch entsprechend lange hält und nicht vorzeitig durch verlust des
Halogeneffektes zerstört wird.



So und zu Unterspannung:

Das eine Glühlampe länger lebt wenn man se unterhalb der Nominellen
Betriebspararmeter betreibt ist nun wirklich keine neue Weißheit.
Die Erkenntnis ist fast so alt wir die Glühbirne selber.

Wenn man weiß was einen Glühfaden am Ende wirklich zerstört dann kommt
man auch ohne Experiment dahinter.
Natürlich bezahlt man das mit einem schlechterem Wirkungsgrad.

Achja,wo wir gerade dabei sind.
Wann gehen die meisten Birnen hops ?
Genau ,beim einschalten !
Phasenscheitel erwischt,Glühwendel schon leicht angeschlagen,Peng,Faden
durch ,Sicherung oft,auch.
Ursache ?
Niedriger Kaltwiderstand = Hoher Einschaltstrom,Leistungsspitze am
Schwachpunkt.Ergebnis "Siehe 4 Zeilen weiter oben"

Lösung ?
Einschaltstrom begrenzen !

Umständlich aber Energiesparend:
  Zeitschalter der Widerstand beim Einschalten vorschaltet.
  Lohnt aber nur bei größeren Installationen.

Einfach aber etwas Teurer:
  Pasenden Ptc in Reihe zur und an der Lampe anbringen.

Noch einfacher aber etwas Stromfressend:

Simplen Widerstand vor die Birne um den Einschaltstrom zu begrenzen.
Achtung: Muß Leistung aufnehmen können und entsprechend Spannungsfest
sein sonst rumst es.


Ob man nun wirklich diese Maßnahmen anwendet hängt davon ab was man
haben will.

Im Keller wo relativ kurze Leuchtzeiten erreicht werden macht ein
Vorwiderstand Sinn da die Birnen sich ja fast nur im Schaltbetrieb
befinden.

Bei anderen Orten sollte man evtl. über Dulux oder gar LED-Beleuchtung
 nachdenken da sich so der Anschaffungspreis armotisieren könnte.


Zu LED :

Eine LED hat keinen Linearen Widerstand also wird sie ganz anders
gerechnet.

Die Kennlinie ist Typisch PN-Übergang eines gewöhnlichen Halbleiters
also wird auch wie bei diesen Gerechnet.





Unbd zum Schluß zur Warnehmung.:

Wie schon richtig angedeutet wurde speilt die Warnehmung die wichtigste
Rolle denn künstliche Beleuchtung ist nur für den "Sehenden" Menschen
und seinen Nachbildungen da und sonst für garnix.

Technische Maßstäbe spielen hier nur ein Rolle um Normen zu schaffen.

Eine Glühbirne die bei halber Spannung ein Vietel der Leistung schluckt
und diese dann noch fast vollständig in Wärme und kaum wahrnehmbares
Infrarotlicht umsetzt ist für den Menschen natürlich wertlos.




Wenn ich das berücksichtige könnte man Axels Sohneman auch so verstehen
das ,wie so oft,Kleinleistungsverbraucher oft Effizienter mit der
Energie umgehen als die Großen.


Ich denke mal das Junior das damit andeuten wollte.

Autor: AxelR. (Gast)
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@Ratber
...
Ich denke mal das Junior das damit andeuten wollte.
...

Das denke ich wohl auch.

Gruß
AxelR.

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