Die Beleuchtung an Bord ist leider ein sehr stark in die Energiebilanz eingehender Punkt, eine einzige 10W Halogenlampe, der wohl immer noch meist verwendete Typ an Bord im Innenbeleuchtungsbereich verbraucht bereits nach der Formel
Leistung P / Spannung U = Strom I 10W / 12V = 0,833 A
eine 20W Halogenlampe damit bereits sogar 1,67 A.
Nimmt man jetzt einen durchschnittlichen Salon, so sind zwischen 4 - 8 Deckenleuchten vorhanden, zusätzlich meist 2 Leuchten über der Pantry, dann eventuell noch weitere Leseleuchten. Ferner nehmen wir 3 Kabinen mit jeweils 2 Leuchten an, so kommen wir für eine mittlere Yacht auf die stolze Anzahl von wenigstens 16 Leuchten.
Da sicher nie alle Lampen längere Zeit zusammen brennen, gehen wir von 2/3, d.h. von 10 gleichzeitig betriebenen Lampen aus. Bereits beim Einsatz von lediglich 10W Halogenlampen ergibt dies einen Stromverbrauch von 8,3 A, bei 5 Betriebsstunden sind dies 41,5 Ah die an einem Abend nur für die Beleuchtung den Batterien entnommen wird. Bei 20W Halogenlampen ist dieser Wert zu verdoppeln, das bedeutet, es werden 83 Ah den Batterien entnommen.
Damit spielt alleine die Innenbeleuchtung eine sehr erhebliche Rolle in der Stromverbrauchsbilanz an Bord und sollte keinesfalls vernachlässigt werden.
Neben der Innenbeleuchtung darf auch der Stromverbrauch der Navigationslichter nicht vergessen werden.
Da wir ja “gesetzeskonform” unterwegs sind, sind jeweils 20W Glühlampen für die Seitenlichter rot/grün, im Normalfall also auf einer Segelyacht zusammengefaßt zu einer Buglaterne und für das Hecklicht vorhanden. Das Dampferlicht interessiert hier nicht, denn wenn dieses brennt, liefert die Lichtmaschine genug Strom, ebenfalls interessieren diese genannten Verbraucher auch den Eigner einer Motoryacht nicht
Der Stromverbrauch dieser beiden Positionslichter beträgt demnach:
2 x 20W = 40W / 12V = 3,33 A
Bei einer 10 stündigen Nachtfahrt entnehmen werden den Batterien demnach bereits 33 A entnommen.
Sowohl den Segler als auch den Motorbootfahrer interessiert jedoch wieder der Stromverbrauch des Ankerlichts. Vorgeschrieben sind hier 10W Glühlampen.
10W / 12V = 0,83 A
Wieder eine 10 stündige Einschaltdauer angenommen, werden den Batterien 8,3 A in einer Nacht entnommen
Damit haben wir gesehen, dass die Beleuchtung ein sehr wichtiger Faktor in unserer Stromverbrauchsbilanz darstellt und wir sollten uns, auch wenn die alte Beleuchtung noch funktioniert, Gedanken machen, wie wir diese mit LED optimieren können.
LED’s sind mehreren Jahren in aller Munde und die Entwicklung, was Leuchtstärke, Wirkungsgrad, Farbtemperatur und, auch wichtig, Preis angeht haben sich rasant entwickelt. Sicher haben Sie zu Hause Ihre Leuchtmittel bereits energiesparend auf LED umgestellt, schließlich gibt es im 230V AC Bereich eine große Palette hochwertiger und zu bisherigen Leuchtmitteln kompatibler Produkte. Etwas anders sieht es jedoch im 12V DC Bereich, der für uns an Bord interessant ist, aus. Hier ist leider nicht alles, was derzeit, Stand 2026, am Markt angeboten wird auch wirklich praxistauglich, sondern nach dem Motto, Hauptsache preiswert, auf den Markt gebracht worden.
Eine LED darf nicht direkt an das 12V Bordnetz angeschlossen werden, sie würde einmal sehr kurz aufblitzen und wäre endgültig kaputt. Vielmehr muß der Strom, der durch die LED fließt begrenzt werden.
Dies kann im einfachsten Fall durch einen Vorwiderstand, einem Pfennig-, nein, korrekt bitte, Centartikel geschehen, nur geht dann ein Hauptvorteil der LED, nämlich der geringe Energieverbrauch im Verhältnis zur Lichtausbeute, verloren, da ein verhältnismäßig großer Teil der elektrischen Energie im Widerstand in Wärme umgesetzt wird.
Dazu kommt, dass eine normale LED nur mit einem Strom von 20mA betrieben werden darf, ohne dass die Lebensdauer verringert wird (der absolute Grenzwert beträgt bei normalen LED 30mA).
Um den Rest zu verstehen, d.h. warum die einfachste Lösung auch die schlechteste ist, müssen wir etwas in die Physik gehen, aber keine Angst, dies ist ganz einfach nachzuvollziehen.
Jede LED hat eine bestimmte Durchlaßspannung (hier als U-LED bezeichnet), d.h. sie benötigt diese Spannung um zu leuchten. Bei weißen LED’s liegt diese zwischen 2,9V und 3,6V, meist bei 3,3V.
Der “Rest” der Spannung, d.h. die Differenz zwischen der Durchlaßspannung und der Betriebsspannung muß woanders als an der LED abfallen, nämlich am Vorwiderstand R, wobei abfallen einfach bedeutet, das die Leistung (Strom x Spannung) als Wärme vernichtet wird.
Um den Spannungsabfall am Vorwiderstand R jetzt so klein wie möglich zu halten können mehrere LED hintereinander, in Serie geschaltet werden. Bei einer Betriebsspannung von normalerweise 12V an Bord können somit 3 LED in Serie geschaltet werden.
U-LED = U-LED1 + U-LED2 + U-LED3 = 3 x 3,3V = 9,9V
Damit müssen am Vorwiderstand R U-Vor = 2,1V abfallen.
Der benötigte Vorwiderstand R berechnet sich wie folgt:
R-vor = U-vor / I 2,1V / 20mA = 105 Ohm
In diesem Fall beträgt die Verlustleistung, d.h. die elektrische Leistung die am Vorwiderstand in Wärme umgesetzt wird:
P-Verlust = U-vor x I 2,1V x 20mA = 42mW
Dies wäre jetzt nicht so tragisch, wenn eine LED-Leuchte lediglich aus 3 hintereinandergeschalteten LED bestünde, nur leider werden zum Erreichen der gewünschten Helligkeit mehrere LED - Stränge parallel geschaltet, um z.B. die Helligkeit einer 10W Halogenlampe zu erreichen werden ca. 21 - 27 LED, also 7 - 9 Stränge benötigt.
Dies bedeutet, dass bei z.B. 8 LED - Stränge die Verlustleistung ebenfalls 8 fach so hoch ist.
Anzahl der LED-Stränge x P-verlust = 8 x 42mW = 336mW
Dummerweise beträgt die Bordspannung jedoch fast nie 12V, sondern ist abhängig vom Ladezustand der Batterien. Wenn diese voll geladen werden beträgt die Ladeschlußspannung z.B. bei Gel-Batterien 14,2V, bei offenen Blei - Säure Batttereien sogar 14,8V und sobald die Batterien fast leer sind, kann die Spannung in der Praxis auch mal unter 10V sinken.
Den unteren Spannungswert von 10V können wir vollkommen vergessen, da wie erwähnt die Durchlaßspannung von 3 in Reihe geschalteten LED 9,9V beträgt, bei dem berechneten Vorwiderstand ergibt sich damit ein Strom durch die LED von weniger als 1mA , d.h. sie glimmen noch.
Anders sieht es beim zu berücksichtigenden oberen Spannungswert von z.B. 14,2V bei Gel-Batterien aus. Jetzt müssen 4,3V am Vorwiderstand R abfallen. Damit ergibt sich folgender Strom durch den LED-Strang:
U-vor / R = I 4,3V / 105 Ohm = 41mA
Und dieser Wert liegt über dem absoluten Grenzwert der LED von 30mA!!! Damit würde die Lebensdauer der LED extrem verkürzt und zusätzlich die Verlustleistung extrem ansteigen:
P-verlust = U-vor x I 4,3V x 41mA = 176mW
Bei 8 LED-Stränge haben wir dann eine Gesamtverlustleistung von 1,4W, d.h. die LED-Leuchte glüht nicht nur durch die LED....
Abgesehen davon, dass sich die Helligkeit der LED bei der Variante mit Vorwiderstand zur Strombegrenzung extrem bei Änderung der Bordspannung verändert, ist auch die Farbtemperatur sehr stark vom Strom und vor allem der LED - Temperatur abhängig, die nun mal bei höheren Strömen ansteigt...
Halten wir also fest: die oft gepriesene “preisgünstige” Lösung mittels Vorwiderstand wird zwar häufig in billigen Fernostprodukten angeboten, ist jedoch in Wirklichkeit ein absolutes No Go.
Einige (un)schöne Negativbeispiele hierfür zeigen die folgenden beiden Abbildungen ....
LED-Einsatz für G4-Fassungen mit 9 St. 3 fach LED, Strombegrenzung mit Vorwiderständen, montiert auf massiven Metallkühlkörper. Dennoch haben sich LED und Widerstände derart erhitzt, dass sich alles entlötet hat und auseinander fiel.
Um ausreichend Helligkeit zu erzielen wurde diese LED Lampe, ebenfalls mit Vorwiderstände zur Strombrenzung, so dimensioniert, dass sich die LED in kürzester Zeit durch Übertemperatur braun verfärbten und anschließend nur noch blau glimmten.
Eine wesentlich verbesserte, jedoch auch aufwendigere Lösung zur Begrenzung des Durchlaßstromes durch die LED ist eine elektronische lineare Konstantstromquelle.
Hierbei wird über einen sehr niederohmigen, also nur mit geringen Verlusten behafteten Meßwiderstand (Shunt) der Spannungsabfall gemessen, der direkt proportional zum durchfließende Strom ist. Steigt der Strom, weil z.B. die Betriebsspannung der Leuchte steigt (Batterie wird geladen), so steigt auch der Spannungsabfall am Shunt. Der Spannungsabfall wird mit einer internen genauen Referenzspannung verglichen. Eine Elektronische Regelschaltung reduziert jetzt daraufhin den Strom, der durch die LED fließt, womit der Spannungsabfall am Shunt wieder sinkt und die Regelschaltung den Strom wieder erhöht.
Vereinfacht ausgedrückt pendelt damit der Strom immer zwischen 2 dicht beieinander liegenden Werte, was mit sehr hoher Präzision erfolgt, der Strom wird damit sehr genau konstant gehalten. Das Problem, dass sich der Strom und damit die Helligkeit der LED abhängig von der Betriebsspannung verändern ist mit dieser Lösung behoben.
Ein anders Problem besteht aber bei linearen Konstantstromquellen weiterhin, bzw. ist sogar noch etwas verstärkt, nämlich das Problem der Verlustleistung.
Die nicht benötigte Spannung wird nämlich im Ausgangstransistor des linearen Reglers in Wärme umgesetzt. Um so größer die Differenz zwischen der an den LED benötigten Spannung U-LED und der Betriebsspannung U-Bord ist, desto mehr elektrische Energie muß vernichtet, also in Wärme umgesetzt werden.
Das Problem liegt jetzt darin, dass der Spannungsabfall über die einzelnen Komponenten relativ hoch ist. Bei einem 12V Bordnetz, U-Bord = 12V beträgt recht entladenen Zustand der Batterien U-Bordmin = 10,5V., damit können lediglich 2 LED in Reihe geschaltet werden. Betrachten wir hierzu folgendes Rechenbeispiel:
U-Gl = 1,4V, U-Shunt = 0,2V, U-Drop = 1,2V, U-Bordmin = 10,5V
U-Bordmin - U-Gl - U-Shunt - U-Drop = 10,5V - 1,4V - 0,2V - 1,2V = 7,7V
U-LED beträgt bei 2 LED = 6,6V, d.h. 2 LED in Reihe sind möglich, 3 LED jedoch nicht, da hier 9,9V erforderlich wären, jedoch nur 7,7V zur Verfügung stehen.
Wenn die Batterien jetzt auf Nennspannung U-Bord = 12V geladen sind, müssen also 12V - 6,6V = 5,4V in Wärme umgesetzt werden. Gleichzeitig sind bei den angedachten 24 LED nicht mehr nur 8 Stränge mit je 3 LED und 20mA Strom / Strang, sondern jetzt 12 Stränge mit je 2 LED und 20mA Strom / Strang erforderlich. Die Stromaufnahme steigt also von 160mA auf 240mA, die Verlustleistung von 336mW auf 1,296W bei gleicher Helligkeit der Leuchte!
Fazit: wesentlich besser als die Vorwiderstand-Variante, da die LED immer mit dem optimalen Strom betrieben werden und damit die Helligkeit konstant und vor Allem die Lebensdauer der LED wirklich optimal ist. Ferner kann diese Lösung sehr preiswert realisiert werden, nur das Problem des mangelhaften Wirkungsgrades und damit der Verlustleistung ist nicht behoben, also kein No Go aber nicht optimal.
LED - Licht - die optimale Lösung heißt BoardLight ...
Richtig muß es heißen, die optimale Lösung ist eine Konstantstromquelle mit Schaltregler.
Diese funktioniert prinzipiell genauso wie eine lineare Konstantstromquelle, nur wird die überschüssige Spannung nicht sinnlos verheizt. Sehr vereinfacht gesagt, wird bei einem Schaltregler ein Ausgangstransistor abwechselnd ein und ausgeschaltet. Solange er eingeschaltet ist, fließt Strom in eine nachgeschaltete Spule, die sogenannte Speicherdrossel und die elektrische Energie wird dort als magnetische Energie gespeichert. Die Ausgangsspannung an der Drossel steigt jetzt an.
Da wir den Strom konstant halten möchten, messen wir über einen sehr niederohmigen Shuntwiderstand den Spannungsabfall, den der durch die LED fließende Strom verursacht und vergleichen diesen mit einer genauen Referenzspannung.
Sobald ein Grenzwert erreicht ist, wird der Transistor ausgeschaltet und es fließt kein Strom mehr in die Spule hinein, vielmehr wird jetzt die gespeicherte magnetische Energie wieder als Strom entnommen, der in den nachgeschalteten Kondensator fließt. Dabei sinkt die Ausgangsspannung wieder ab und unterschreitet einen Grenzwert, so schaltet der Ausgangstransistor wieder ein.
Dieser Vorgang wiederholt sich sehr schnell hintereinander im Bereich von einigen 100kHz bis zu mehreren MHz.
Mit dieser Technik läßt sich ein Wirkungsgrad von besser 90% erzielen, ferner lassen sich die Regler bei hohen Schaltfrequenzen sehr kompakt aufbauen.
Fazit: diese Technik, die zwar etwas aufwendiger als eine lineare Konstantstromquelle ist, bietet die optimale Lösung für die LED Ansteuerung, sobald es auf einen guten Gesamtwirkungsgrad, d.h. niedrigen Stromverbrauch und auf hohe Lebensdauer der LED ankommt.
Board Light-8H, LED-Einsatz für G4-Fassungen mit 8 St. 3 fach LED
< c> Bode Industrie und Marineelektronik 2002 ...2026
Redaktionsschluß 13.04.2026