Bei der Entwicklung und Installation von LED-Displays sollten Sie den Stromverbrauch genau berechnen. Bei verschiedenen Bildschirmgrößen, -formen und -abmessungen müssen die Leistungsparameter sorgfältig bestimmt werden. Darüber hinaus sollten Sie aus Sicherheitsgründen und für einen effizienten Betrieb die geeignete Kabeldicke auswählen. In diesem Artikel besprechen wir, wie Sie den Stromverbrauch von LED-Displays berechnen.
Arten des Stromverbrauchs von LED-Anzeigen: Spitzen- vs. Durchschnittsleistung
Bei LED-Anzeigen gibt es zwei Arten von Leistung: Spitzenleistung und Durchschnittsleistung.
1. Spitzenleistung: Dies ist die maximale Leistung, die der Bildschirm verbraucht, wenn er zum ersten Mal eingeschaltet wird oder wenn er vollständig weiß (der hellste mögliche Bildschirm) angezeigt wird. Sie stellt die momentanen Spannungs- und Stromwerte dar.
2. Durchschnittlicher Stromverbrauch: Dies ist der Stromverbrauch während des Normalbetriebs, wenn der Bildschirm typische Inhalte anzeigt. Er spiegelt den realistischeren, laufenden Energieverbrauch wider.
Grundlegende Leistungsberechnung für LED-Anzeigen
LED-Anzeigen haben normalerweise einen geringen Stromverbrauch, aber Sie müssen den Stromverbrauch genau einschätzen, damit das elektrische System die Belastung bewältigen kann. Zur Berechnung des Stromverbrauchs verwenden wir die Formel:
P = U * Ich
Kennzahlen:
– P steht für die Leistung in Watt (W)
– U ist die Spannung (V)
– I ist aktuell (A)
Sie können den Stromverbrauch mithilfe der folgenden Schritte schätzen:
#Schritt 1: Bestimmen Sie die Leistung pro einzelner LED
Zunächst können Sie den Stromverbrauch einer einzelnen LED ermitteln, der normalerweise in Watt (W) gemessen wird. Je nach Typ, Farbe und Helligkeit liegt der Stromverbrauch einer einzelnen LED zwischen 0.1 W und 1 W.
#Schritt 2: Berechnen Sie die Anzahl der LEDs
Als Nächstes können Sie die Anzahl der in Ihrem Display verwendeten LEDs bestimmen. Sie müssen die Größe und Pixeldichte des LED-Moduls oder -Panels kennen. Wenn die Modulgröße beispielsweise 1 x 1 Meter mit 10,000 Pixeln pro Quadratmeter beträgt, haben Sie 10,000 LEDs pro Quadratmeter.
#Schritt 3: Gesamtstromverbrauch schätzen
Multiplizieren Sie den Stromverbrauch pro LED mit der Gesamtzahl der LEDs im Panel. Wenn die LED-Dichte 10,000 LEDs pro Quadratmeter beträgt und jede LED 0.5 W verbraucht, beträgt der Gesamtstromverbrauch für diesen Meter:
Gesamtleistung pro Quadratmeter = 10,000 LEDs * 0.5 W = 5000 W
#Schritt 4: Helligkeit anpassen
Auch die Displayhelligkeit beeinflusst den Stromverbrauch. Je höher die Helligkeit (gemessen in Nits oder cd/m²), desto höher ist der Stromverbrauch. Mit zunehmender Helligkeit steigt der Energieverbrauch.
#Schritt 5: Arbeitszeiten berücksichtigen
Bitte berücksichtigen Sie, wie lange das Display täglich in Betrieb sein wird. Dieser Schritt hilft Ihnen dabei, den täglichen Stromverbrauch abzuschätzen. Multiplizieren Sie die Gesamtleistung mit den Betriebsstunden, um den täglichen Stromverbrauch zu ermitteln.
Täglicher Stromverbrauch = Gesamtleistung*Betriebsstunden
Wenn beispielsweise die Gesamtleistung 5 kW beträgt und das Display 8 Stunden am Tag in Betrieb ist:
Täglicher Stromverbrauch = 5000 W*8 Stunden = 40,000 Wh = 40 kWh
Leistungsberechnung für verschiedene Lastarten
In der Elektrotechnik gibt es zwei Hauptlastarten: ohmsche und induktive.
– Ohmsche Last: Für ohmsche Lasten ist die Leistungsformel einfach:
P = U * Ich
– Induktive Last: Bei induktiven Lasten wie LED-Anzeigen berücksichtigt die Formel den Leistungsfaktor (cosφ):
P = U*I*cosφ
LED-Displays verwenden üblicherweise Schaltnetzteile, die induktive Lasten darstellen. Der Leistungsfaktor liegt bei LED-Displays normalerweise bei etwa 0.8, daher verwenden wir diesen Wert bei der Berechnung der Gesamtleistung.
Beispiel: Berechnung der Leistung für ein P10-LED-Display für den Außenbereich
Berechnen wir den Stromverbrauch des P10-LED-Displays für den Außenbereich. Die Bildschirmgröße beträgt 100 Quadratmeter.
1. Spezifikationen der LED-Anzeige:
– Pixelabstand: 10 mm
– Pixeldichte: 10,000 Pixel pro Quadratmeter
– Jedes Pixel hat 3 LEDs (rot, grün, blau)
– Scanmodus: 1/4
2. Leistung pro Quadratmeter:
Der Stromverbrauch berechnet sich pro Quadratmeter wie folgt:
P = 10,000 Pixel*3 LEDs*5 V*0.02 A*(1/4)= 750 W
3. Gesamtleistung für den gesamten Bildschirm:
Multiplizieren Sie die Leistung pro Quadratmeter mit der Bildschirmfläche (100 m²):
P = 750 W* 100 = 75,000 W = 75 kW
4. Gesamtleistung inkl. Zusatzgeräte:
Um zusätzliche Komponenten wie Klimaanlage, Lüfter und Verstärker zu berücksichtigen, addieren wir schätzungsweise 10 % zum Gesamtstromverbrauch:
P_total = 75 kW + 7.5 kW + 5 kW}= 87.5 kW
5. Aktuelle Berechnung:
Der Gesamtstrom berechnet sich nach der Formel:
Ich = P/(U*cosφ)
Dabei beträgt U 220 V (Normalspannung) und der Leistungsfaktor 0.8. Der Strom beträgt also:
I = 87,500\(220 * s 0.8) = 318 A
6. An den tatsächlichen Stromverbrauch anpassen:
Da die LEDs nicht dauerhaft mit voller Helligkeit leuchten, kann ein Koeffizient von 0.5 angewendet werden, um den tatsächlichen Stromverbrauch abzuschätzen. Dies führt zu:
I = {(82,500 W* 0.5) + 5,000 W}\(220 * 0.8) = 168 A
Somit verbraucht das Display im Normalbetrieb ca. 168 A.
So wählen Sie die richtige Kabelgröße
Sobald Sie den Stromwert kennen, können Sie die passenden Kabel für die Last auswählen. Der Querschnitt des Kabels bestimmt, wie viel Strom es sicher leiten kann. So wählen Sie das richtige Kabel aus:
Übliche Kupferdrahtkapazitäten:
| Drahtstärke (mm²) | Aktuelle Kapazität (A) |
|---|---|
| 1 mm² | 17 A |
| 1.5 mm² | 21 A |
| 2.5 mm² | 28 A |
| 4 mm² | 35 A |
| 6 mm² | 48 A |
| 10 mm² | 65 A |
| 16 mm² | 91 A |
| 25 mm² | 120 A |
Beispiel für eine Kabelauswahl:
Bei einer Belastung von 90 A können Sie eine 25 mm² Kupferleitung wählen, die bis zu 120 A belastbar ist. Das bietet eine Sicherheitsreserve und gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb.
Überlegungen zur Stromübertragung über große Entfernungen
Wenn das Stromkabel über lange Strecken verlegt wird, erhöht sich der Spannungsabfall. Bei Entfernungen über 50 Metern müssen Sie möglicherweise den Kabelquerschnitt erhöhen, um übermäßigen Spannungsverlust zu vermeiden. Für kürzere Entfernungen (unter 6 Metern) kann ein 50 mm² Kupferkabel geeignet sein, für längere Strecken wird jedoch ein Kabel mit 10 mm² oder mehr empfohlen.
| Drahtstärke (mm²) | Strom (A) bei 60°C | Strom (A) bei 75°C | Strom (A) bei 85°C |
|---|---|---|---|
| 2.5 mm² | 20 A | 25 A | 30 A |
| 4.0 mm² | 25 A | 35 A | 50 A |
| 6.0 mm² | 30 A | 50 A | 65 A |
| 8.0 mm² | 40 A | 55 A | 70 A |
| 14.0 mm² | 55 A | 70 A | 95 A |
| 22.0 mm² | 70 A | 85 A | 100 A |
| 30.0 mm² | 85 A | 95 A | 125 A |
| 50.0 mm² | 110 A | 130 A | 150 A |
| 60.0 mm² | 145 A | 165 A | 195 A |
| 70.0 mm² | 175 A | 200 A | 230 A |
| 80.0 mm² | 200 A | 230 A | 260 A |
| 100.0 mm² | 250 A | 275 A | 300 A |
Schlussfolgerung
Wir haben Ihnen erklärt, wie Sie den Stromverbrauch von LED-Displays genau berechnen können. Er ist für Sicherheit, Effizienz und Leistung unerlässlich. Wenn Sie Spitzen- und Durchschnittsleistung kennen, können Sie sicherstellen, dass das Display optimal funktioniert. Wenn Sie LED-Bildschirme installieren möchten und nicht wissen, wie Sie ihn berechnen sollen, können Sie sich gerne an uns wenden.
