Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM vs. Widerstand / Poti - sparsamere Dimmung einer LED?


von Neuling12345 (Gast)


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Hallo Ihr,

kurze Frage: Wenn ich z.B. eine LED mit einem Potentiometer oder einem 
Widerstand runterdimme, sinkt dann auch die Energieaufnahme des Systems 
oder bleibt der Energieverbrauch gleich weil der überschüssige Strom nur 
in Wärme umgewandelt wird?

Danke & Grüße,
ein Einsteiger

von Max D. (max_d)


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Welche Hausaufgabe ist das denn ?

von Neuling12345 (Gast)


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Keine Hausaufgabe, Hobby ;)

von Neuling12345 (Gast)


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Also ich würde ja denken die Energieaufnahme sinkt, weil sonst würde in 
jedem Gerät die Energieaufnahme ja nur vom Innenwiderstand der Batterien 
/ Akkus bestimmt...

von energieverbrauch (Gast)


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Was macht der Strom beim Dimmen?
Was macht die Spannung der Spannungsquelle?
Wie wird die Energieaufnahme (=Leistung) berechnet?

Fragen über Fragen.

von Neuling12345 (Gast)


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Bitte mir würde eine kurze Bestätigung meiner Annahme reichen! Ich hatte 
mir nur gerade Gedanken gemacht ob es überhaupt sinnvoll ist diese 
Dimmung einzubauen wenn ich dabei kein Akkus spare...

von Max D. (max_d)


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"Hilfe zur Selbsthilfe" gibt es hier (sind ja kein Hausaufgabenforum).
Die Kirchhoffschen-Regeln (der Knoten- und Maschensatz) sind bekannt ?
Dann zeichne mal den Stromkreis der LED auf und trage Spannungen und 
Ströme an (LED Kennlinie kann man da als Parallele zur y-Achse 
vereinfachen).

von Neuling12345 (Gast)


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Nein diese Regeln sind mir leider nicht bekannt und ich will mich damit 
jetzt auch nicht beschäftigen. Hausaufgaben habe ich lange hinter mir, 
dies hier ist aber nicht mein Fachgebiet. Ich bin nur Anwender. Also 
habt Euch nicht so, oder ist die Antwort nicht so einfach?

von Neuling12345 (Gast)


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Hallo zusammen,

so ganz allgemein, womit spare ich mehr Energie bei der Dimmung einer 
LED?

Spare ich mehr Energie wenn ich (1) mit Pulweitenmodulation dimme oder 
wenn ich (2) analog über Widerstand bzw. Poti gehe?

Kurze Antwort reicht!

Danke & Grüße

: Verschoben durch User
von Neuling12345 (Gast)


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Danke schonmal bis hierher, ich habe die Frage hier: 
Beitrag "PWM vs. Widerstand / Poti - sparsamere Dimmung einer LED?" nochmal präzisiert.

von Max D. (max_d)


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Jetzt auchnoch Cross-Posting.
http://www.mikrocontroller.net/topic/374814

von Neuling12345 (Gast)


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Ja, habe es ja extra verlinkt ;-) Ich denke ich war bei der Analog 
Technik falsch, ich weiß ja nicht was da für Glaubenskriege Digital / 
Analog geführt werden :)

von Planlos (Gast)


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LEDs betreibt man üblicherweise mit Konstantstrom.

Wenn du in Serie mit den LEDs ein Poti schaltest, ändert die 
Potistellung (innerhalb des Regelbereichs der KSQ) die Helligkeit nicht, 
sondern erhöht nur die Verlustleistung.

von Planlos (Gast)


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Yay! Crosspost!

Damit's nicht so langweilig wird, kriegt dieser Thread auch etwas Senf 
ab.


Leds (zu Beleuchtungszwecken, kleine 2mA Low-Current Signalleds sind mir 
Schnuppe) Betreibt man an Konstantstromquellen.

Dimmen entweder über PWM oder über Änderung des Stroms.

LEDs ändern ihre Farbtemperatur mit dem Strom. D.H. bei vielen 
Anwendungen ist PWM besser, da farbkonstant.
Aber: Bei schnellen Bewegungen kann das PWM-Flimmern stören.
Da ist dann Ändern des Stroms besser.


Wenn die KSQ als Schaltnetzteil ausgeführt ist, geben sich beide Wege 
vom Wirkungsgrad nicht viel.

von Malte S. (maltest)


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Neuling12345 schrieb:
> Ja, habe es ja extra verlinkt ;-) Ich denke ich war bei der Analog
> Technik falsch

Und hier?

"Forum: Projekte & Code
Hier könnt ihr eure Projekte, Schaltungen oder Codeschnipsel vorstellen 
und diskutieren. Bitte hier keine Fragen posten!"

von Neuling12345 (Gast)


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Herzlichen Dank an Planlos für die Antwort!

von Neuling12345 (Gast)


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Vielen Dank auch hier an Planlos!

von asdf (Gast)


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Planlos schrieb:
> LEDs betreibt man üblicherweise mit Konstantstrom.
>
> Wenn du in Serie mit den LEDs ein Poti schaltest, ändert die
> Potistellung (innerhalb des Regelbereichs der KSQ) die Helligkeit nicht,
> sondern erhöht nur die Verlustleistung.

Wenn die LED allerdings an einem simplen Vorwiderstand statt einer KSQ 
betrieben wird (was durchaus üblich ist), dann ändert sich die 
Helligkeit sehr wohl mit der Potistellung.

von Forist (Gast)


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Was ist eigentlich an dem letzten Satz vom Untertitel dieses Forums so 
schwer zu verstehen?
1
Forum: Projekte & Code
2
... Bitte hier keine Fragen posten!

von Wolfgang (Gast)


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Neuling12345 schrieb:
> Wenn ich z.B. eine LED mit einem Potentiometer oder einem
> Widerstand runterdimme, sinkt dann auch die Energieaufnahme des Systems
> oder bleibt der Energieverbrauch gleich weil der überschüssige Strom nur
> in Wärme umgewandelt wird?

Das kommt drauf an, wie das Poti verschaltet ist. Als Parallelshunt zur 
LED kann es die Stromaufnahme erhöhen, falls die LED nicht an einer KSQ 
betrieben wird. Leistung ist Spannung * Strom, elektrische Energie ist 
Leistung * Zeit.

Energie wird übrigens nicht verbraucht, sondern allenfalls in eine 
andere Energieform umgewandelt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Energieerhaltungssatz

von Stefan F. (Gast)


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Die LED hat ungefähr eine konstante Spannung. Am Widerstand fällt daher 
ebenfalls eine ungefähr konstante Spannung ab.

Durch den Widerstand regelst du den Strom. Bei 1/10 des maximalen Strom 
hast du also auch ungefähr 1/10 der Leistungsaufnahme.

Denn die Leistung ergobt sich aus Strom * Spannung.

P=I*U

von oderso (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Bei 1/10 des maximalen Strom
> hast du also auch ungefähr 1/10 der Leistungsaufnahme.

1/100 da I^2*R

von Max D. (max_d)


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oderso schrieb:
> Stefan U. schrieb:
>> Bei 1/10 des maximalen Strom
>> hast du also auch ungefähr 1/10 der Leistungsaufnahme.
>
> 1/100 da I^2*R

naja, er hat ja den Strom reduziert indem er den Widerstand 
vergrößert...
Also (I/10)^2*(R*10) => Faktor 1/10....

von andi (Gast)


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Poti:
die Energieaufnahme sinkt UND wird zum teil in Wärme umgewandelt.

PWM:
die mittlere Energieaufnahme sinkt. Ein kaum nennenswerter teil wird in 
Wärme umgewandelt.

Bitte halte dich von Netzspannung fern.

Gruß

von Stefan F. (Gast)


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Wenn du den Strom durch eine LED mit einem Widerstand regelst, hast du 
einen gewisen Prozentsatz Verlustwärme.

Durch Änderung des Widerstandes regelst du die Helligkeit. Die relative 
Verlustwärme (in Prozent) bleibt dabei ungefähr konstant. Halber Strom 
-> Halbe VerlustLeistung.

Wenn das Netzteil 12V liefert und an den LED's 10V abfallen, dann hast 
du ca. 16% Verlustleistung.

Egal ob mit oder ohne einstellbarer Helligkeit, kann man mit einem 
Schaltregler die unter Umständen die Verlustleistung reduzieren. Dazu 
muss der Schaltregler "besser" sein, als die Verluste durch den 
Widerstand.

Um beim obigen 10V/12V beispiel zu bleiben: Du müsstest also einen 
Schaltregler suchen, der bei 12V Eingangsspannung die 10V LED-Kette mit 
dem gewünschten Strom betreibt. Dabei muss sein Wirkungsgrad stets 
besser als 84% sein, sonst lohnt sich der Aufwand nicht.

Ist also ziemlich knapp. Bei einer größere Spannungsdifferenz sind 
Schaltregler den einfachen Widerständen deutlicher überlegen.

Du hast allerdings nach PWM gefragt, also die LED's pulsieren ein und 
aus schalten. Da der Strom nur in der ein-Phase fließt, hast du auch nur 
in diesen Zeitabschnitten Verlustleistung im Stromregler bzw Widerstand.

Wenn das Puls/Pausen Verhältnis 50% ist, fließt der Strom nur in der 
Hälfte der Zeit, die Verluste reduzieren sich daher auf die Hälfte.

Um die gleiche Helligkeitsregelung mit einem größeren Widerstands ohne 
PWM zu erreichen, müsstest du die Stromstärke halbieren, also den 
Widerstandswert verdoppeln. Der Spannungsabfall bleibt (ungefähr) der 
gleiche. Halber Strom * gleiche Spannung ergibt halbe Verlustleistung.

Fazip: Wenn der Strom durch die LED's durch einen Widerstand geregelt 
wird, dann ist eine helligkeitsregelung via PWM nicht besser, als 
einfach einen einstellbaren Widerstand zu benutzen.

Wenn du wirklich den die Verluste minimieren willst, dann nimm ein 
Schaltnetzteil, welches einen einstellbaren Ausgangsstrom liefert. Dann 
entfällt nämlich der unvorteilhafte Widerstand.

von Stefan F. (Gast)


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> 1/100 da I^2*R

Diese Formel passt hier nicht, da an den LED's und an dem Widerstand 
eine annähernd konstante Spannugn abfällt. Die Formel wäre nur gültig, 
wenn der Widerstand alleine (ohne LED's) an die konstante 
Spannungsversorgung angeschlossen wäre.

> PWM: die mittlere Energieaufnahme sinkt. Ein kaum nennenswerter
> teil wird in Wärme umgewandelt.

Das trifft nur zu, wenn die LED's OHNE Vorwiderstand betrieben werden. 
Mit Vorwiderstand hast du eine annähernd konstante relative 
Verlustleistung von z.B. 16% am Widerstand, die ändert sdich auch bei 
PWM Ansteuerung nicht.

Hingegen haben übliche Schaltnetzteile um 20% Verlustleistung - kaum 
nennenswert fände ich Werte um 1%.

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