Spannungsabfall (12 V- und 24 V-Beleuchtungskreise)
Der Spannungsabfall ist die in der Verkabelung zwischen Batterie und Leuchte verlorene Spannung. Er zählt, weil die photometrische Leistung an den Klemmen der Leuchte zertifiziert wird — SAE J1383 misst dort bei 12.8 V ± 20 mV —, sodass alles, was der Kabelbaum verliert, direkt vom zertifizierten Lichtbild abgeht.
Die Leuchte sieht nicht die Batteriespannung. Sie sieht die Batteriespannung abzüglich der Verluste in Leitung, Steckverbindern, Schaltern und Masserückleitung — und ihr Lichtstrom folgt diesem niedrigeren Wert.
Eine SAE-Regel mit 3 % gibt es nicht
Die in dieser Branche zitierten Prozentgrenzen stammen überwiegend aus anderen Regelwerken. SAE J1292 begegnet dem Spannungsabfall über Mindestquerschnitte — 12 AWG für Zuleitungen, 14 AWG für Abzweige bis 50 ft — und nicht über einen Prozentwert. Die Werte 3 % und 5 % stammen aus dem National Electrical Code, wo sie als informative Anmerkungen erscheinen, die nach 90.5(C) ausdrücklich keine durchsetzbaren Anforderungen sind, und wo 90.2 Kraftfahrzeuge ohnehin vom Anwendungsbereich ausnimmt. ABYC E-11 11.14.2.6 setzt zwar durchsetzbare Grenzen, ist aber eine Norm für den Schiffsbau und legt Beleuchtung außer Navigationslichtern auf 10 % fest, während 3 % den Navigationslichtern vorbehalten bleibt.
Der belastbare Bezugspunkt ist die Zertifizierungsbedingung selbst: J1383 4.1.4.4 verlangt photometrische Prüfungen bei 12.8 V ± 20 mV, gemessen an den Klemmen der Leuchte.
So wird er berechnet
Der Spannungsabfall ist I × R, mit R = ρL/A über den gesamten Weg, den der Strom nimmt. Der spezifische Widerstand von Kupfer beträgt 0,017241 Ω·mm²/m bei 20 °C. Es existieren zwei Konventionen, und sie zu vermischen ist der häufigste Fehler: ABYC misst die Leiterlänge von der Plusquelle zum Verbraucher und zurück, weshalb in ihrer Formel kein Faktor zwei auftaucht, während Formeln nach NEC-Art die einfache Strecke ansetzen und ausdrücklich mit zwei multiplizieren. Wer die Hin- und Rückleitung ansetzt und zusätzlich mit zwei multipliziert, verschwendet Kupfer; wer die einfache Strecke ohne den Faktor zwei ansetzt, halbiert den Leiter.
Die Temperatur ist der größere Fehler. Der Kupferwiderstand steigt zwischen 20 °C und 75 °C um rund 24 %, sodass ein Kabelbaum im Motorraum spürbar mehr abfällt, als die Rechnung bei Raumtemperatur vorhersagt. Über 3 % gegen 5 % zu streiten, während man bei 20 °C rechnet, ist Genauigkeit an der falschen Dezimalstelle.
Warum 24 V deutlich gutmütiger ist
Nehmen Sie eine Leuchte mit 100 W, 5 m Kupferleitung mit 2,5 mm² je Richtung, bei 20 °C. Bei 12 V beträgt der Strom 8.33 A und der Abfall 0.57 V, also rund 4,8 %. Bei 24 V beträgt der Strom 4.17 A und der Abfall 0.29 V, also rund 1,2 %. Gleiche Leitung, gleiche Leistung, etwa der vierfache prozentuale Verlust im Bordnetz mit der niedrigeren Spannung.
Mit Konstantstromtreibern für LEDs fällt es geringfügig ungünstiger aus als die einfache Rechnung: Sinkt die Klemmenspannung, hebt der Treiber den Strom an, um die Leistung zu halten — das ergibt rund 5,0 % gegenüber 1,2 %. Halogenlampen an einem vorhandenen Kabelbaum durch LEDs zu ersetzen kann deshalb ein Abfallproblem sichtbar machen, das die alten Leuchten verdeckt haben. Leuchten, die beide Bordnetze annehmen, finden Sie unter Multi-Volt-Eingang.
Eine Multi-Volt-Leuchte nimmt jede Versorgungsspannung von rund 9 bis 32 Volt DC an. Dieselbe Artikelnummer arbeitet damit an 12V-Bordnetzen (Pick-ups, Kompakttraktoren) ebenso wie an 24V-Bordnetzen (Lkw, Bagger, Bergbaumaschinen) — ganz ohne Wandler.
Vergossener Treiber (Potted Driver)Ein vergossener Treiber ist die vollständig in Harz (Vergussmasse) eingeschlossene Treiberelektronik einer Leuchte. Der Verguss schützt sie gegen Vibration, Feuchtigkeit und Temperaturwechsel — die drei häufigsten Ausfallursachen bei der Elektronik von Fahrzeugleuchten.
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