Energiesparen ist Pflicht, auch bei der Beleuchtung. Dabei gehören gerade die klassischen Glühlampen mit ihrem äußerst schlechten Wirkungsgrad zu den Verschwendern elektrischer Energie. Nicht umsonst sind in Gewerbeobjekten vom Büro bis zum Einkaufszentrum seit Jahrzehnten Leuchtstoffröhren die dominierenden Lichtquellen. Mit dem Inkrafttreten der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG endet nun endgültig die Ära der Glühlampe. Retrofit-Alternativen gibt es schon länger: Kompaktleuchtstofflampen sind inzwischen in jeder nur gewünschten Gestalt erhältlich. Wichtige Bereiche bleiben ihnen jedoch verwehrt: Treppenhäuser und Flure, die per Schaltuhr nur vorübergehend beleuchtet werden und Anwendungen, in denen dimmbare Leuchtmittel gewünscht sind. LEDs scheinen hierfür der perfekte Ersatz zu sein. Dabei ist allerdings Vorsicht geboten. Dass nicht jede LED dimmbar ist, ist den meisten Anwendern klar. Überraschend ist jedoch, dass es selbst eine schlichten Treppenhausbeleuchtung Probleme machen kann.
LEDs als Kontaktkiller?
Für Flure, Treppen und andere Bereiche, die nur vorübergehend „auf Knopfdruck“ beleuchtet werden müssen, scheinen LEDs ideal zu sein. Dabei brauchen Sie nur einen Bruchteil der Energie von Glühlampen, um die gleiche Beleuchtungsstärke zu erzielen. Die Umrüstung scheint auch völlig unproblematisch, da die LEDs nur wenig Abwärme erzeugen. Im einfachsten Fall tauscht man – ohne jeden Eingriff in Installation – ein LED-Leuchtmittel mit E27-Fassung gegen eine Glühlampe. Die böse Überraschung kommt, wenn plötzlich die Zeitschaltuhr oder der Bewegungsmelder ausfällt, d. h. das Licht nicht mehr erlischt. Verschweißte Kontakte heißt dann die Diagnose. Aber wie kann eine LED-Lampe mit wenigen Watt Nennleistung einen Schaltkontakt zerstören, der auf ein Vielfaches ausgelegt ist? Die Antwort findet man bei genauer Betrachtung der Einschaltströme : Bei Glühlampen verursacht die kalte Wendel typische Einschaltströme vom Zehnfachen des jeweiligen Nennstroms. Bei LED-Lampen und Energiesparlampen mit ihrer kapazitiven Charakteristik findet man Einschaltstromimpulse im µs-Bereich, die das 1000-fache des Nennstromes und mehr betragen können.
Hohe Einschaltstöme mit der richtigen Technik bändigen
Hohe Ströme erfordern spezielle Kontakte. Theben hat sich mit diesem Thema bereits seit dem Aufkommen der Kompaktleuchtstofflampen befasst und eine Reihe von Produkten gegen hohe Einschaltströme gewappnet. Zwar weisen die LED-Leuchtmittel in gewisser Hinsicht ein noch extremeres Schaltverhalten als Leuchtstofflampen auf; die Kontakttechnik ist jedoch aufgrund der Erfahrungen mit kapazitiven Lasten perfektioniert. In Tests hat sich herausgestellt, dass sie sich sogar für die extrem kurzen aber auch extrem hohen Einschaltspitzen der LED-Technik eignet. Theben setzt dabei unterschiedliche Strategien ein:
Der Wolfram-Vorlaufkontakt
Das Schaltgerät ist hierbei mit zwei Kontakten ausgerüstet, die kurz nacheinander schließen. Beim Einschalten schließt zunächst ein voreilender Kontakt aus hochohmigen und sehr beständigen Wolfram. Er fängt den Einschaltstrom ab und begrenzt ihn zugleich. Erst danach schließt der niederohmige Hauptkontakt. Seine Beschichtung aus Silber-Zinnoxid(AgSnO2) bleibt so von Einschaltspitzen unbelastet. Theben setzt diese Relais bei den digitalen Zeitschaltuhren TR 609 top2 S und SELEKTA 175 top2 sowie bei den Performance-Bewegungsmeldern
theLuxa P und dem Präsenzmelder theRonda P ein.
Nulldurchgangsschaltung
Schaltgeräte, die für C-Last ausgelegt sind, kommen in der Regel besser mit den Einschaltströmen zurecht. Theben setzt hierbei auf besonders effiziente Lösungen, wie eine so genannte Nulldurchgangsschaltung. Diese errechnet den Nulldurchgang der Sinuskurve einer Wechselspannung. In diesem Moment ist der Einschaltstrom beim Schalten minimal. Dieses Schalten auf den Punkt genau schont den Relaiskontakt und verlängert seine Lebensdauer auch bei nominal hohen Schaltlasten. Nahezu alle Geräte der top2-Baureihe, die Bewegungsmelder theLuxa S und der Präsenzmelder PlanoCentro sind damit ausgestattet.
Ausschaltvorwarnung mit LED? Aber sicher!
An dieser Stelle sei auch auf Probleme mit der Ausschaltvorwarnung (Doppelblinken o. Ä. nach DIN 18015-2) hingewiesen: Das Blinken ist nicht zuverlässig sichtbar, da das Ausschalten von der Vorschaltelektronik bzw. den Kondensatoren der LEDs gepuffert wird. Das mehrfache Schalten belastet die Standzeit des Geräts zusätzlich. Die Theben Treppenlicht-Zeitschalter der ELPA-Reihe verfügen bereits seit über 10 Jahren eine Nulldurchgangsschaltung und der ELPA 6 plus bietet darüber hinaus auch besondere Voreinstellungen um optimal auf das angeschlossene Leuchtmittel einzugehen.
Noch fehlen die Normen
Sind auf einem Produkt keine speziellen Schaltlasten für LED-Lampen und Entladungslampen angegeben, kann man davon ausgehen, dass das Produkt für diese nicht freigegeben ist. Allerdings sind auch Angaben für LED-Lasten nicht immer hilfreich. Von welchen Einschaltströmen geht der Geräte-Hersteller aus? Sie können sich von Lampe zu Lampe unterscheiden. Auch beim Addieren von Wattangaben ist Vorsicht geboten. Mehrere LEDs mit geringer Nennleistung können in der Summe höhere Einschaltströme haben als eine einzelne LED mit der entsprechenden Gesamtleistung. Um Lastangaben für Schaltgeräte und Dimmer angeben zu können, führt Theben laufend Messungen an gängigen Retrofitlampen durch. Bei diesen Tests durchlaufen die Schaltgeräte mindestens 40.000 Schaltzyklen. Damit lassen sich verlässliche Aussagen zu den schaltbaren Lasten treffen.
Beim Universaldimmer Dimax 534plus kann man bei LED mit kleinen Wattagen eine angepasste Mindesthelligkeit vorwählen.
Dimmer für LED-Lampen
Nicht jedes LED-Leuchtmittel ist dimmbar. Selbst bei geeigneten Versionen ist die Dimm-Charakteristik sehr unterschiedlich und herstellerabhängig. Ein weiteres Problem verursachen die Entstörkondensatoren des Dimmers. Durch sie fließen ständig sehr geringe Restströme. Diese reichen aus, um LED-Lampen mit ein bis zwei Watt Nennleistung zu versorgen. Sie erlöschen dann nicht mehr vollständig. Einen ähnlichen Effekt können lange, parallel liegende Leitungen bewirken. Doch selbst der Einsatz eines LED-tauglichen Dimmers schützt nicht hundertprozentig vor Problemen. Häufig flackern die LEDs und lassen sich nicht linear und harmonisch dimmen, weil die benötigte Vorschaltelektronik stark unterschiedlich auf den Phasenan- und abschnitt reagiert. Manche Hersteller lassen deshalb explizit nur eine Methode zu. Theben hat hierfür Produkte unterschiedlicher Herkunft ausgiebig getestet und auf dieser Basis Dimmer mit entsprechend umfangreichen Einstellungsmöglichkeiten entwickelt, zum Beispiel den Universaldimmer DIMAX 534 plus. Bei ihm kann man über Potis und Drehschalter eine Mindesthelligkeit für LED-Leuchtmittel mit kleinen Wattagen einstellen. Auch die Art der Regelung, Phasenanschnitt- oder Abschnitt-Steuerung, ist vorwählbar.
Der KNX-Universaldimmaktor von Theben erlaubt ein Nachladen von Dimmkurven per ETS.
Dimmen auf dem neuesten Stand: Dimmkurven per KNX nachladen
Der KNX-Universaldimmaktor von Theben geht noch einen Schritt weiter: In der KNX-Programmiersoftware ETS sind verschiedene Dimmkurven hinterlegt, die das Dimmverhalten in Abhängigkeit vom verwendeten Leuchtmittel korrigieren und so für eine harmonische, stufenlose Regelung sorgen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Erweiterung der Dimmkurven. Über die ETS können neue Dimmkurven – z. B. von zukünftigen Leuchtmitteln – importiert werden. Mit dieser Updatefähigkeit bieten die KNX-Dimmaktoren eine hohe Investitionssicherheit.