Mit technischem Know-how die richtigen LEDs auswählen

Egal ob institutionell, kommunal oder privat genutzt – in Gebäuden spielt die Beleuchtung eine zentrale Rolle für Komfort und Energieverbrauch, denn hier lassen sich Potenziale sofort umsetzen. Insbesondere Licht-emittierende Dioden (LEDs) wandeln mit auffallend hohem Wirkungsgrad Energie in Licht um und sind sehr viel langlebiger als konkurrierende Leuchtmittel. Für die objektspezifische Wahl des geeignetsten Produkts kommt es nichtsdestoweniger auf das richtige technische Know-how bei Planung und Umsetzung an.

Qualitäts- und Einsatzkriterien von LED-Leuchtmitteln

Ein zentrales Qualitätskriterium von LEDs stellt ihre Lebensdauer dar: Im Markt gibt es mehr Produkte, vor allem aus Fernost, als auch von Herstellern und Importeuren aus fachfremden Branchen. Hier fehlt es oft am nötigen Fachwissen, um qualitativ hochwertige LED-Lampen oder -Leuchten anzufertigen. Häufig fallen bei Reklamationen Konstruktions- und Herstellungsfehler auf. Ob Überbestromung der LEDs, ein fehlerhafter thermischer Pfad oder mangelhafte Verarbeitung – all das wirkt sich negativ auf die Lebensdauer aus.

Die Lebensdauer einer LED-Leuchte findet sich im Datenblatt des Herstellers. Neben einem spezifischen Stundenwert, beispielsweise 40.000, gibt es hier eine Angabe wie z. B. "L70B20". Dieses Wertepaar sagt aus, dass die Leuchte nach 40.000 Stunden noch über 70 Prozent des ursprünglichen Lichtstroms verfügt (L70). Dabei weisen 20 Prozent aller Leuchten nach 40.000 Stunden einen geringeren Lichtstrom auf. Diesen Lichtstromrückgang müssen v. a. Planung und Facility Management im Hinblick auf Fragen der Instandsetzung berücksichtigen.

Retrofit-Lampen für ältere Fassungssysteme verwenden

Heute sind im Markt auch so genannte Retrofit-Lampen verbreitet, durch die sich LEDs auch in herkömmlichen Fassungssystemen einsetzen lassen. Retrofits eignen sich allerdings nur in bestimmten Fällen. Aus technischer und wirtschaftlicher Sicht stehen momentan T8-Äquivalente für konventionelle Vorschaltgeräte (KVG/VVG) und Lampentypen mit klassischen Edison-Sockeln (zum Beispiel E27, E14) im Mittelpunkt des Interesses. Sie funktionieren prinzipiell sehr gut - sofern es sich um hochwertige Produkte handelt und damit eine nicht allzu alte, bereits bestehende Beleuchtungsanlage weiterbetrieben werden soll.

Bei den übrigen Systemen können die vorgegebenen Formfaktoren die Funktion beeinträchtigen, weil sie oft nur ein eingeschränktes thermisches Management mit eingeschränktem Platz für die Elektronik erlauben. Dadurch wird entweder die Lebensdauer wesentlich geringer ausfallen oder der Lichtstrom nicht an denjenigen der Originallampe heranreichen. Demzufolge sind Sockel wie R7 oder GY nur mit Einschränkungen umzurüsten. Bei Retrofits sind auch juristische Aspekte zu berücksichtigen: Je nach Art des Eingriffs in die Leuchte können Installateure als Hersteller der Leuchte gelten und damit bei einem Schadensfall als Verantwortliche gelten.

Lichtflackern/-flimmern

Lichtflimmern erzeugt Stress – sogar dann, wenn der Betrachter es gar nicht aktiv wahrnimmt. Dies hängt auch von der Umgebung ab, in der die plötzliche Änderung der Lichtintensität stattfindet: In einem abgedunkelten Kinosaal sorgen schon 18 Bilder in der Sekunde (= 18 Hertz) für einen flimmerfreien Filmgenuss, bei PC-Monitoren hingegen bemerken wir unterbewusst sogar Frequenzen von bis zu 500 Hertz. Deshalb spielt auch der Einsatzort eine wichtige Rolle bei der Wahl der richtigen LEDs.

Flimmerfreies Licht ist dort nötig, wo sich Nutzer langfristig aufhalten und die visuelle Wahrnehmung spezielle Anforderungen zu erfüllen hat. Das sind v. a. Arbeits- und Wohnräume sowie Produktionen, bei denen Maschinen Bewegungen korrekt erkennen müssen. Flimmerfreiheit gelingt bestmöglich, sobald die LEDs mit einer geglätteten Gleichspannung betrieben werden. Zudem ist das Flackern von LED-Lampen vom Dimmer und der schaltungstechnischen Qualität der Treiber-Elektronik abhängig. So lassen sich LEDs z. B. stufenlos, ohne Farbveränderung und Flimmern dimmen, wenn sie über eine Pulsweitenmodulation mit einer Frequenz von über 300 Hertz verfügen. Die einwandfreie Funktion der Leuchte mit Dimmer ist aber nur mit Freigabe des Herstellers gewährleistet.

Intelligente Leuchten

Die Funktionen von LEDs, und zwar v. a. Vernetzung und Sensorik, werden aller Voraussicht nach starken Einfluss auf die zukünftige Entwicklung nehmen. Für eine simple Installation ohne Programmierung stellt die kabellose und intelligente Leuchte den nächsten logischen Schritt im Bereich Beleuchtungstechnik dar. Das Vernetzen von Leuchten bringt dabei jedoch auch massive Herausforderungen für Sicherheitsfragen mit sich: Sowohl das Produkt selbst als auch die daran angeschlossenen Geräte müssen vor digitalen Übernahmen und Internet-Angriffen geschützt werden. Deshalb haben Produktmanager und -entwickler diese Schnittstelle zu den übrigen Komponenten im Netz neu anzugehen. So lassen sich u. a. Haftungsrisiken ausschließen.

Viele Hersteller verlassen sich dabei jedoch nach wir vor lediglich auf Materialkomponenten. Vielmehr kommt es aber darauf an, das technische Versagen der Leuchten durch Erschleichen von Identitäten für ungewollte Nutzungen zu verhindern: Geräte der Gebäudeautomation, die über das "Internet of Things" verbunden sind, können gekapert, zu einem ferngesteuerten Bot-Netz zusammengeschlossen und dadurch verheerende Cyberangriffe gestartet werden. Klassische Bot-Netze, die auf gekaperten Rechnern laufen, werden durch Sicherheitsprogramme geschützt. Im "Internet der Dinge" gehören zum Beispiel die Wahl geeigneter Kennwörter für Router, vernetzte Geräte und Netzwerke zu den Schutzmaßnahmen.

Um hier effektiv gegenzusteuern, gilt es, entsprechende technische Kompetenzen aufzubauen. Denn Cybersicherheit ist kein auf die Markteinführung einer LED-Leuchte beschränktes Thema. Sie muss vielmehr während ihrer Lebensdauer über Updates auf einem konstant hohen Niveau gehalten werden. Über solche "Produkte mit Sicherheit" hinaus tragen die Hersteller für andere Infrastrukturbereiche Verantwortung: Ganzheitliches Facility Management verbindet die Lichtsteuerung mit Heizung, Lüftung, Klima- und Jalousiesteuerung, was abgestimmte Lösungen auf den Feldern von Hard- und Software sowie der Datenübertragung erfordert. Die Daten von Smart-Home-Produkten ihrerseits erlauben Rückschlüsse darüber, wer, wann und wie in einem Raum aktiv ist oder ob ein Gebäudebereich zu einer bestimmten Zeit gänzlich ungenutzt bleibt.

Aktuelles und Ausblick

Der Variantenreichtum konventioneller Lampen nimmt zusehends ab: Glühlampen dürfen nicht mehr verkauft werden, fast alle Halogenlampen werden ab 2018 verboten und Kompaktleuchtstofflampen werden aufgrund ihres hochgiftigen Quecksilberanteils kaum noch nachgefragt. Dies spricht dafür, dass den LEDs die Zukunft gehört. Für ihren Einsatz ist allerdings zu berücksichtigen, wie die einzelnen Komponenten aufgebaut sind, wie LEDs auf spezifische Umgebungsbedingungen reagieren und welche Performance langfristig gebraucht wird. Eine standardisierte Methode zur Langzeitprognose des Lichtstromrückgangs versucht heute die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) mit ihrer Norm 63013 schaffen. Diese soll in 2017 veröffentlicht werden.

Autor des Artikels

Dr.-Ing. Uwe Slabke, Institutsdirektor, LED Institut Dr. Slabke GmbH & Co. KG, Bensheim