Leistungsaufnahme Kondensatornetzteil und LED

[Sheriff Silver (Gast)]

Hallo und ein gesundes neues Jahr euch allen.

Ich würde gern eine einfache LED über 230 V zum Leuchten bringen. Nun 
gibt es da verschiedenste Möglichkeiten.

Zum ersten kann ich über eine Gleichrichtung und einem Widerstand die 
LED mit 1 mA zum Leuchten bringen.

Zum zweiten kann ich die LED über einen Kondensator, einem Widerstand 
und einer Diode, zur Gleichrichtung, mit 1 mA zum Leuchten bringen.

Meine Frage geht nun in Richtung Leistungsaufnahme der Schaltung. Nach 
Dimensionierung und Simulation in LTSpice erhalte ich für die 
herkömliche Widerstandsschaltung eine Leistungsaufnahme von 454 mW. Bei 
dem Kondensatornetzteil erhalte ich eine Leistungsaufnahme der Schaltung 
von gerade mal 46 mW.
Und das versteh ich nicht. Ich benötige doch für beide Fälle die gleiche 
Energie um die LED zum Leuchten zu bringen. Aber warum ist die 
Leistungsaufnahme des Kondensatornetzteils gerunger oder habe ich mich 
in LTspice vermessen? Gemessen habe ich die Leistungsaufnahme direkt an 
den Quellen.
Im Anhang findet ihr die Simulation und den Schaltplan.

Danke

[Joachim B. (jar)]

die Wirkleistung R und LED ist geringer mit Kondensator weil der R 
geringer ist, am Kondensator entsteht Blindleistung die nicht 
abgerechnet wird.

[Dergute W. (derguteweka)]

Sheriff Silver schrieb:
> Und das versteh ich nicht. Ich benötige doch für beide Fälle die gleiche
> Energie um die LED zum Leuchten zu bringen. Aber warum ist die
> Leistungsaufnahme des Kondensatornetzteils gerunger

Ja, aber die Energie, die R2 bzw. R3 aufheizt ist unterschiedlich.

Gruss
WK

[Michael B. (laberkopp)]

Der Kondenstaor begrenzt den Strom (verlustlos) auf 2mA und 2mA an 10k 
bringen 40mW, der Rest ist für die LED die wegen der Diode effektiv nur 
1mA abbekommt.

[Kolja L. (kolja82)]

Zu wenig Ahnung von der Materie,
die Anderen mögen mich korrigieren:

Ein Kondensator trennt (phasenverschiebt) Spannung un Strom,
daher gibt es verschiedene Leisungen (Wirk und Blindleistung).

Summiert die Simmulation diese auf?

[Günter Lenz (Gast)]

Ein Widerstand erzeugt Wärme, ein Kondensator nicht und
verbraucht deshalb keine Energie.

[BnE (Gast)]

Vorweg: Der Kondensator hängt an der Netzspannung. --> Es muss ein 
sogenannter X2 Typ sein (Entstörkondensator), da der für diese Anwenung 
ausreichend Robust ist und im Fehlerfall nicht brennen kann. Und dann 
fehlt da noch eine kleine Sicherung, die beim Ausfall des Kondensators 
den Strom abtrennt. Denn einen Kurzschluss wird der Widerstand nicht 
lange verkraften.

Außerdem wäre ein zum C paralleler Entladewiderstand angebracht (0.5 ... 
1MOhm), sonst hast du die Netzspannung auf dem Kondensator wenn du das 
Gerät aus der Steckdose ziehst. Also auch an den Kontakten des 
Netzsteckers!

Zur Verlustleistung:

Mache dir zur Vereinfachung erst mal klar, dass der Kondensator nur bis 
zur Versorgungsspannung aufgeladen werden kann und dann kein Strom mehr 
fließt. Damit wird der Strom verlustfrei begrenzt. Beim Stromfluss ist 
weiterhin auch keine Verlustleistung entstanden. Stattdessen wurde der 
Kondensator aufgeladen und kann die gespeicherte Energie beim 
umgekehrten Stromfluss wieder abgeben.

Der Strom fließt durch einen Kondensator also generell aufgrund einer 
Spannungsänderung, nicht bei konstannter Spannung. Beim Sinus ändert 
sich natürlich ständig die Spannung, so dass immer auch ein Strom 
fließen wird. Die Größe ist aber trotzdem auf die gleiche Weise 
begrenzt. Würde man die Frequenz erhöhen, würde sich die Spannung 
entsprechend schneller ändern und es würde auch ein größerer Strom 
fließen. Der Kondensator hat deshalb eine frequenzabhängige Impedanz.

Der Strom hat dementsprechend auch die bereits vorher erwähnte 
Phasenverschiebung zur Spannung.
 1. Spannungsänderung = Ableitung der Spannung --> Stromfluss
 2. Ableitung des Sinus = 90 Grad-verschobener Sinus (= Cosinus)
Dies geht einher damit, dass periodisch Energie gespeichert und versetzt 
wieder abgegeben wird.

[Sheriff Silver (Gast)]

Die blöde Scheinleistung. Ich nehm das erstmal so hin und lass es mir 
nochmal durch den Kopf gehen.

Vielen Dank für eure Hilfe :)

[Stefan F. (Gast)]

Der Widerstand verheizt Energie = Wärmeverlust.
Der Kondensator nimmt Energie auf und gibt sie wenige ms später wieder 
ab = kein Verlust.

[Elektrofan (Gast)]

> Die blöde Scheinleistung.

Physik ist sowieso immer blöd.
Das weiss auch unsere, aktuell massgebende Ostzonenkoryphäe ...  SCNR