Verständnisfrage bzgl. Effizienz

habichtfreak

Flashaholic*
30 Dezember 2013
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Magdeburg
akkutests.de
Hallo,

ich hab mal ne Frage. Ich hab eine C8 mit XM-L2 mit 3A Treiber. Außerdem hab ich eine C8.2 mit XHP35 Hi. Die ist in der zweithöchsten Stufe zu beginn genau so hell wie die alte C8. Was ich nicht verstehe:
  • Gehäuse ist annähernd identisch
  • beide haben ein AR-Glas
  • die C8.2 wurde mit MJ1 vermessen, die C8 mit NCR18650B
  • die C8.2 leuchtet länger gleichmäßig, die C8 kann das aufgrund der sinkenden Akkuspannung nicht
aber: Warum sind die Flächen unter den Graphen ungefähr gleich groß?

c8vsc82.PNG


Die Fläche ist ein Maß für die Effizienz bzw. für die Leistung des Akkus (die annähernd gleich ist). Wer die Frage nicht versteht, ich formuliere es noch anders:

Die XM-L2 braucht laut Cree 3,33V bei 3A und hat damit etwa 1060 lm. Der Akku hat (angenommen) 4,1V, alles zwischen 3,33 bis 4,1V geht "verloren". Energie geht natürlich nicht verloren, aber ihr wisst was ich meine. 4,1V * 3A macht 12,3W. Es ergeben sich also rund 86,2 lm/W. Dieser Wert ergibt sich aus den Werten von Cree, nicht aus meinen Messwerten oder lampenspezifisch.

Die XHP35 Hi braucht laut Cree ungefähr 11,8V bei 644mA. Das sind 7,6W und bei einer angenommenen Akkuspannung von 4,1V nur 1,85A. 1032lm bei 7,6W macht 135,8 lm/W.

86 vs. 136 lm/W beim reinen Vergleich der LEDs ist ja eigentlich nicht wenig. Nehme ich jetzt die (fast) selbe Lampe (Gehäuse, Akku, Glas, Reflektor) und pflanze die LEDs da rein, sollte die XHP35 Hi entweder bei gleicher Laufzeit sehr viel heller leuchten, oder bei gleicher Helligkeit sehr viel länger.

Ist aber nicht der Fall. Die C8 zieht die 3A die Cree angibt. Die C8.2 müsste für die gleiche Helligkeit (dabei spielt es keine Rolle ob ich 500 oder 1000lm messe) rund 1,85A ziehen. Es sind aber 2,85A, also über 50% mehr. Da wundert es mich dann nicht mehr, dass die Effizienz der C8.2 nicht besser ist als bei der C8. Der Vorteil der XHP35 verpufft also. Aber wo? Ich vermute im Treiber. Klar geht auch durch die Federn etc. was verloren, aber diese Verluste sind in beiden Lampen annähernd gleich. Ist der Treiber in der C8.2 wirklich so viel schlechter als in der C8? Ist das ein grundsätzliches Problem bei LEDs die 6 oder 12V benötigen oder liegt es eher am günstigen Preis der C8.2 und ... Acebeam hat das bei ihrer L16 sehr viel besser gelöst?

Gruß habichtfreak
 

Phantom

Flashaholic**
5 Juli 2017
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Spannung hochregeln wie für die XHP35 ist immer mit mehr Verlusten belegt wie runterregeln, bei einem Boosttreiber.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Die XM-L2 braucht laut Cree 3,33V bei 3A und hat damit etwa 1060 lm. Der Akku hat (angenommen) 4,1V, alles zwischen 3,33 bis 4,1V geht "verloren". Energie geht natürlich nicht verloren, aber ihr wisst was ich meine. 4,1V * 3A macht 12,3W. Es ergeben sich also rund 86,2 lm/W. Dieser Wert ergibt sich aus den Werten von Cree, nicht aus meinen Messwerten oder lampenspezifisch.

Die XHP35 Hi braucht laut Cree ungefähr 11,8V bei 644mA. Das sind 7,6W und bei einer angenommenen Akkuspannung von 4,1V nur 1,85A. 1032lm bei 7,6W macht 135,8 lm/W.

86 vs. 136 lm/W beim reinen Vergleich der LEDs ist ja eigentlich nicht wenig.
Denkfehler: bei der XM-L2 hast du Treiberverluste mit reingerechnet, bei der XHP35 nicht.
Korrekt wäre für die XM-L2: 3,33V x 3A = 10W, ergibt 106 lm/W.

Warum sind die Flächen unter den Graphen ungefähr gleich groß?
Die Fläche ist ein Maß für die Effizienz bzw. für die Leistung des Akkus (die annähernd gleich ist).
Die Fläche ist ein Maß für die über die Laufzeit abgegebene Lichtmenge.

Man sieht auch: die C8.2 ist geregelt, die C8 nicht.

Das sind 7,6W und bei einer angenommenen Akkuspannung von 4,1V nur 1,85A. .... Es sind aber 2,85A
Hier liegt die irrige Annahme zugrunde, der Akku liefere bei 2A Strom 4,1V. Das ist allenfalls randvoll unmittelbar beim Einschalten der Fall.

die C8.2 wurde mit MJ1 vermessen, die C8 mit NCR18650B
Der MJ1 müsste bei 2-3A einen signifikant höheren Energieinhalt haben.
 

LED

Flashaholic**
19 März 2011
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Der Boost Treiber hat in der Regel einen deutich schlechteren Wirkungsgrad als der Buck Treiber. Hier schön zu erkennen an den Laufzeitdiagrammen der Inova T1 und T2 (ja, als die aktuell waren, ist so mancher User hier noch mit der Trommel um den Weihnachtsbaum gelaufen, aber am Prinzip hat sich ja nicht viel geändert). Die T1 hat eine CR123 und die T2 zwei CR123. Die T2 leuchtet aber deutlich länger als nur doppelt so lang wie die T1 und ist dabei noch 14% heller (35 zu 40lm).
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Wenn ich's recht verstehe, hat die C8 einen simplen Linearregler, stimmt das?

Die T2 leuchtet aber deutlich länger als nur doppelt so lang wie die T1
Problem ist auch die höhere Batteriebelastung bei der T1, da nimmt die nutzbare Kapazität ab, zusätzlich zum schlechteren Treiberwirkungsgrad.

OT: Hach, die Inovas. Ich hatte sie alle, T1, T2, T3. Meine ersten wirklich guten Taschenlampen. Und HELL waren die - unglaublich... ;)
 

LED

Flashaholic**
19 März 2011
3.346
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Problem ist auch die höhere Batteriebelastung bei der T1, da nimmt die nutzbare Kapazität ab, zusätzlich zum schlechteren Treiberwirkungsgrad.
Grade gemessen, die T1 zieht mit einer frischen CR123 etwa 530mA, die T2 370mA, was auf den ersten Blick keine doppelte Lufzeit ergibt?

OT: Hach, die Inovas. Ich hatte sie alle, T1, T2, T3. Meine ersten wirklich guten Taschenlampen. Und HELL waren die - unglaublich... ;)
Ja, als sie vor 14 Jahren auf den Markt kamen, waren sie wirklich konkurenzfähig hell. Dazu eine Verarbeitung, die über jeden Zweifel erhaben war.
 

habichtfreak

Flashaholic*
30 Dezember 2013
884
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Magdeburg
akkutests.de
Denkfehler: bei der XM-L2 hast du Treiberverluste mit reingerechnet, bei der XHP35 nicht.
Korrekt wäre für die XM-L2: 3,33V x 3A = 10W, ergibt 106 lm/W.
ich sehe da keine Denkfehler. der Boosttreiber kann mit den 4,1V was anfangen (je höher die Spannung, je geringer der Strom). Der Linearregler kann mit mehr als 3,33V nix anfangen. Dennoch wird die Energie geliefert vom Akku und Watt setzt sich nun mal aus A und V zusammen. Meine Berechnung basiert auf "was anliegt", damit beziehe ich bei beiden Treibern nicht ein was sie daraus machen.

Die Fläche ist ein Maß für die über die Laufzeit abgegebene Lichtmenge.
jo, und je effizienter, je mehr Lichtmenge.
Hier liegt die irrige Annahme zugrunde, der Akku liefere bei 2A Strom 4,1V. Das ist allenfalls randvoll unmittelbar beim Einschalten der Fall.
Die angenommenen rund 1000 lm liegen ja auch nur zu beginn an. Also ja, meine Annahme beruht auf einem vollen Akku.

Der MJ1 müsste bei 2-3A einen signifikant höheren Energieinhalt haben.
Die LG hat eine höhere Spannung (von der aber nur die C8.2 profitiert) Ansonsten letzte Woche mit 1,5A gemessen:
NCR: 3087mAh
LG: 3205 bzw. 3207mAh

120mAh mehr ja. Aber 3% würde ich nicht signifikant nennen (auch wenn es bei 3A vllt 6 oder 7% sein mögen).

H2-C Stock
Input 3.58V 2.48A outputs 12.03V 0.66A, efficiency 89%
Input 3.43V 5.60A outputs 12.06V 1.39A, efficiency 87%
klingt eigentlich nicht schlecht.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.304
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im Süden
Meine Berechnung basiert auf "was anliegt",
Wo anliegt? An der LED oder am Akku? Ich kann da nicht ganz folgen.

Für einen Wirkungsgradvergleich braucht man die integrierten Lumen (d.h. die Fläche unter der Kurve, lmh "Lumenstunden") in Relation zur aus dem Akku entnommenen Energie (Wh). Um die Zeit (h) gekürzt ergibt das dann direkt den mittleren Wirkungsgrad lm/W über alles.

Nochmal:
4,1V * 3A macht 12,3W. Es ergeben sich also rund 86,2 lm/W. Dieser Wert ergibt sich aus den Werten von Cree, nicht aus meinen Messwerten oder lampenspezifisch.
Was der Regler verheizt, hat nichts mit Cree zu tun, sondern IST lampenspezifisch. Darauf wollte ich hinweisen.

Die C8 fällt schon nach kurzer Zeit aus der Regelung und hat gegen Ende nicht mal mehr die halbe Helligkeit. Der Akkustrom geht kontinuierlich zurück. Das kommt dem Akku entgegen und sorgt für maximale Ausnutzung der Kapazität. Dass er so früh aus der Regelung fällt, deutet darauf hin dass am Regler etc. 0,3V flöten gehen, also ca. 90% Wirkungsgrad.

Die C8.2 scheint ziemlich gut geregelt, d.h. der Akkustrom steigt beim Entladen immer mehr an. Das führt dazu, dass ausgerechnet gegen Ende, wenn die Akkuspannung niedrig und der Innenwiderstand hoch wird, maximaler Strom gezogen wird.

Die XHP35 Hi braucht laut Cree ungefähr 11,8V bei 644mA. Das sind 7,6W und bei einer angenommenen Akkuspannung von 4,1V nur 1,85A. 1032lm bei 7,6W macht 135,8 lm/W.
Blick ins Datenblatt: 11,88V bei 700mA, Lumen hängt natürlich vom Binning ab, nehmen wir mal E2 (z.B: 5700K, CRI 70): 1030lm @ 700mA: 1030 lm / 8,3W = 123 lm/W.

Sollte die C8.2 tatsächlich auf diese Leistung geregelt sein, würde sie bei angenommenem Treiberwirkungsgrad von 88% am Anfang 8,3W / 0,88 / 4,1V = 2,3A ziehen und am Ende bei 3V 3,1A.
Die C8.2 müsste für die gleiche Helligkeit ... rund 1,85A ziehen. Es sind aber 2,85A,
Wie du auf 1,85A kommst, weiß ich nicht. Zu beachten ist noch, dass durch das Messen des Stromes der Wert je nach Multimeter stark verfälscht wird, weil Multimeter+Messleitungen Spannung schlucken, daher der Treiber mehr Strom zieht. Ich finde deine Messung 2,85A deshalb sehr plausibel.


mit 1,5A gemessen:
NCR: 3087mAh
LG: 3205 bzw. 3207mAh
120mAh mehr ja. Aber 3% würde ich nicht signifikant nennen
Die redest von Kapazität. Ich von Energieinhalt. Da kommt noch die Spannung mit rein.
 
  • Danke
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