Halogenspots sinnvoll durch LED ersetzen?

[mittelhessen]

In der Küche habe ich ein Niedervolt-Halogensystem mit 5x20 Watt Strahlern angebracht. Da die Lampe das Hauptlicht darstellt, habe ich explizit darauf geachtet, dass es sich bei den Halogenspots nicht um tatsächlich sehr eng abstrahlende und gerichtete Spots handelt, sondern eher um streuende Leuchtmittel mit nur leichter Richtwirkung.

Der beiliegende Eisenkerntrafo hat eine sekundärseitige Leistung von 105 VA und ist damit wegen der guten Auslastung sicher optimal für die beiliegenden Leuchtmittel (5x20 W=100 W) geeignet. Leider liegen über den Trafo keine weiteren Infos (Datenblatt etc.) vor. Nach Wikipedia würde ich allerdings davon ausgegen, dass der Wirkungsgrad bei der gegebenen Belastung bei ~87 % liegt (was faktisch natürlich wenige Prozentpunkte mehr oder weniger sein können). Summa summarum kommt man auf eine primärseitige Leistungsaufnahme von ~ 115 Watt.

Würde man den Trafo beibehalten und nur die Leuchtmittel durch eine LED-Variante ersetzen, so hätten diese für einen vergleichbaren (bzw. eher geringfügig stärkeren) Lichtstrom eine Leistungsaufnahme von 5 Watt, was für den Trafo eine Belastung von 25 Watt darstellt. Er wäre damit zu etwa 25 % ausgelastet und hätte damit einen Wirkungsgrad in der gleichen Größenordnung wie mit den Halogen-Leuchtmitteln. Die Primärseitige Leistungsaufnahme läge damit bei ~ 29 Watt.

Wenn ich die verlinkte Wirkungsgradlinie richtig deute, sollte man aus Effizienzgründen den Trafo zu mindestens 25 % auslasten da darunter der Wirkungsgrad stark abfällt. Das heisst, dass LED-Leuchtmittel mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 5 Watt effiziensmäßig nur wenig Sinn machen würden.

Meine Frage wäre nun, ob meine Gedankengänge nachvollziehbar und richtig sind und ich die Halogen-Leuchtmittel mit dem vorhandenen Trafo problemlos durch LED-Leuchtmittel ersetzen könnte.

Bei einer überschlagenen, täglichen Brenndauer von 4 Stunden, käme ich bei einem kWh-Preis von 0,25 EUR/kWh auf jährliche Kosten von:

~ 42 EUR mit Halogen bzw.
~ 11 EUR mit LED.

Bei einem Anschaffungspreis von ca. 35 EUR für die LED-Leuchtmittel, würde sich die Umrüstung also bereits im zweiten Jahr amortisieren.

Technisch gesehen würde mich jetzt folgendes interessieren:

- Die Spannung eines herkömmlichen Trafos steigt mit geringerer Belastung an. Verkraften diese LED-Leuchtmittel auch dauerhafte Spannungen, die geringfügig größer als 12 Volt sind?

- Bei den LED-Leuchtmitteln wird ein Öffnungswinkel von 110° angegeben. Kann ich damit eine ähnlich diffuse Beleuchtung erreichen wie mit den Halogen-Leuchtmitteln?

- Empfiehlt sich bezüglich Leuchtmittelhaltbarkeit und Energieeffizienz ein dedizierter LED-Treiber statt des vorhandenen Trafos?

 

[bluntonium]

Wenn es dir um die von dir verlinkten Leuchtmittel geht, dann brauchst du eine reine DC Spannung. Somit fällt ein direkter Austausch aus. Falls es kein Aufwand ist, würde ich den Trafo gegen ein DC Netzteil tauschen. Dann hast du auch eine Fehlerquelle weniger in den Leuchtmitteln und kannst die von dir verlinkten LEDs nutzen (ob sie was taugen wäre die andere Frage).

Zum Öffnungswinkel, fast alle Replacements die mit SMDs ausgestattet sind haben die von dir gewünschte Abstrahlcharakteristik.

 

[mittelhessen]

Was genau meinst du mit reiner DC-Spannung? Ist die Spannung, respektive der Strom, eines herkömmlichen Trafos zu wellig , so dass die LEDs flimmern könnten oder eine zu geringe Lebensdauer haben? Man liest an verschiedenen Stellen, dass ein herkömmlicher Trafo voll "LED-tauglich" wäre.

Bezüglich des Abstrahlwinkels gibt es leider sehr viele Replacements (besonders Markenprodukte wie Osram, Philips, ...) die nur einen Abstrahlwinkel von 40° oder noch weniger haben. Die erwähnten 110° finde ich leider nur bei sehr wenigen Modellen. :-/

 

[Nikon]

Ich habe bei mir auch alles auf Schaltnetzteile umgerüstet, weil ich gelesen hatte, dass es ein Eisenkerntrafo nicht immer ganz genau mit der Spannung nimmt. Halogenleuchtmittel stecken das natürlich ganz locker weg, weil sie thermisch viel zu träge sind um bei einer Welle in der Spannung direkt schaden zu nehmen. Bei Led sieht das anders aus.



Letztlich würde ich auch umrüsten, weil die 5W Sebson LEDs auch schon eine Ansagen sind und du so noch Platz nach unten hättest. Ich habe im Schlafzimmer sowie Wohnzimmer 4 Halogen mit 35W gehabt und habe sie durch die 3,5W Sebson getauscht. Dadurch dass die LED nicht indirekt beleuchten (also ein breiter Abstrahlwinkel und nicht der helle Punkt an der Wand der dann den Rest des Raumes indirekt beleuchten soll), ist das schon hell. Im Wohnzimmer sind die 4 3,5W LED meiner Frau direkt mal zu hell, weswegen ein dimmbarer Deckenfluter mit LEDs angeschafft werden musste. Ich persönlich finde es genau richtig, 380 statt 280 Lumen müsste ich vermutlich aber auch nicht haben.



Wenn man schon umrüsten, dann so dass man nie wieder ran muss.



Die Kosten hat man bei LED eh sehr schnell wieder raus, weswegen ich die ganzen Glühbirnenfreunde nicht verstehen kann. Mein Vormieter hatte 1000 Watt an Licht in der Wohnung...

 

[mittelhessen]

Ich habe bei mir auch alles auf Schaltnetzteile umgerüstet, weil ...

Tatsächlich Schaltnetzteile? Aus unterschiedlichen Gründen greift man bei LED-Betrieb m. W. n. eher auf LED-Treiber (Konstantstromquellen) zurück.

Letztlich würde ich auch umrüsten, weil die 5W Sebson LEDs auch schon eine Ansagen sind und du so noch Platz nach unten hättest. Ich habe im Schlafzimmer sowie Wohnzimmer 4 Halogen mit 35W gehabt und habe sie durch die 3,5W Sebson getauscht. Dadurch dass die LED nicht indirekt beleuchten (also ein breiter Abstrahlwinkel und nicht der helle Punkt an der Wand der dann den Rest des Raumes indirekt beleuchten soll), ist das schon hell. Im Wohnzimmer sind die 4 3,5W LED meiner Frau direkt mal zu hell, weswegen ein dimmbarer Deckenfluter mit LEDs angeschafft werden musste. Ich persönlich finde es genau richtig, 380 statt 280 Lumen müsste ich vermutlich aber auch nicht haben.

Es geht im konkreten Fall ja um die Küche, wo etwas mehr an Licht erstmal nicht schadet. Im Wohnraum oder gar Schlafzimmer sieht das natürlich schon ganz anders aus, wenn man keine Dimmung einplant.

Leider gibts ja die Sebson nur als 3,5 W- und 5 W-Variante. Wie groß der Unterschied ist, kann ich mir mangels Erfahrung nicht wirklich vorstellen. Noch hängt die Lampe mit den 5x20 W Halogen-Leuchtmitteln leider nicht, so dass ich bisher nicht sagen kann, obs von der Beleuchtungsstärke passt oder noch Luft nach oben ist.

Du hast aber Recht, dass der Lichtstrom der Halogen-Leuchtmittel (280 lm) genauso groß ist wie der Lichtstrom der Sebson 3,5 W LED-Variante (280 lm). Für einen 1:1-Tausch wäre also wohl die 3,5 W-Version geeigneter als die 5 W-Version.

Berücksichtigen muss ich dabei wahrscheinlich, dass die LED-Leuchtmittel einen Abstrahlwinkel von "nur" 110° haben, während die Halogen-Leuchtmittel auch nach hinten leuchten und damit das Licht über das Softopal-Glas bzw. die Decke streuen.

LED-Leuchtmittel mit GU5.3-Sockel, die einen noch größeren Abstrahlwinkel als 110° oder sogar rückseitig angebrachte LEDs haben, gibts wohl (noch) nicht?!

Wenn man schon umrüsten, dann so dass man nie wieder ran muss.

Dem stimme ich zu. Deshalb suche ich auch nach einer zuverlässigen und Leuchtmittel-schonenden Variante. Für LEDs sprechen die Bemessungslebensdauer, aber auch vorallem die Schaltfestigkeit.

Mein Vormieter hatte 1000 Watt an Licht in der Wohnung...

Vielleicht hat er sich zu sehr auf den Wärmeersatzeffekt (heat replacement effect) verlassen. :-D In unseren Breiten, wo es im Sommer einige Monate gibt, in denen überhaupt nicht geheizt wird und die Kosten für elektrische Energie deutlich über denen für Heizenergie liegen, würde ich persönlich darauf absolut keine Rücksicht nehmen. Zudem entsteht die Wärme bei den Lampen ja auch an Stellen (Zimmerdecke) an denen sie für die Heizleistung kaum Nutzen bringt.

 

[Nikon]

Tatsächlich Schaltnetzteile? Aus unterschiedlichen Gründen greift man bei LED-Betrieb m. W. n. eher auf LED-Treiber (Konstantstromquellen) zurück.

Ich leide da wohl etwas unter dem Dunning-Kruger-Effekt, weil in meiner eigenen kleinen Welt eine Konstantstromquelle nur funktioniert, wenn man die LED in Reihe schaltet.



Schaltet man die LED in Reihe, so sorgt die Konstantstromquelle dafür, dass alle LED im optimalem Bereich betrieben werden. Die benötigte Spannung fällt dann von selbst ab. Der Punkt ist nur der, dass dann in meinen Augen auch mal erheblich mehr Spannung benötigt wird als 12V, da das in Reihe schalten von 4 oder 5 12V/3,5W LED-Spots einen Gesamtwiderstand erzeugt, für den man einfach einen höheren Potentialunterschied als 12V benötigt um die geforderte Stromstärke durch die Schaltung zu treiben. Oder anders gesagt, wenn man 3 Bauelemente á 12V/3,5W in reihe schaltet, so muss eine Konstantstromquelle die Ausgangsspannung auf 36V Anheben um die geforderten 300 mA durch alle 3 Bauelemente treiben zu können. An jeder LED fallen dann 12V ab. Verändert sich dann der Innenwiderstand der LED durch die thermische Veränderung, passt die Konstantstromquelle die Spannung so an, dass der Strom konstant ist. Nach einer Stunde werden also keine 36V sondern nur noch z.B. 30V benötigt, wodurch Konstantstromquellen die deutlich bessere Wahl für LED ist.



Anders sieht das aus, wenn man LED parallel schaltet, wie man das z.B. macht wenn man Halogen Lampen umrüstet. Bei parallelen Schaltungen fällt überall gleiche Spannung ab, die Ströme dürfen aber nicht konstant sein. Eine Konstantstromquelle mit 300 mA würde bei zwei parallel betriebenen identischen Verbrauchern je 150 mA durch jeden Verbraucher treiben, was natürlich viel zu wenig wäre für die LEDs.



Da die meisten "Treiber" feste 12V Ausgangsspannung haben (ein wirklicher Treiber ist da dynamisch, hat höchsten eine V max Angabe sowie eine feste Stromstärke) und bei Halogen->LED Umrüstungen ja die parallel geschalteten 12 V Halogenlampen ausgetauscht werden, handelt es sich in meinen Augen um Schaltnetzteile (also feste Ausgangsspannung) die nur als Treiber bezeichnet werden weil sich bei LED der Treiber Begriff einfach etabliert hat.



Dass die LED's sich nicht zerstören(weil sich ihr Innenwiderstand verändert und bei gleicher Spannung dann mehr Strom fließen würde) übernimmt dann die Elektronik innerhalb der Spots, was natürlich weniger effizient ist als bei einer Konstantstromquelle.