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Grundlagen Informationen über Lichttechnik und deren Anwendung.

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TU Ilmenau
Die beste Universität Deutschlands nach Spiegel-Ranking.

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DIAL
Deutsches Institut für angewandte Lichttechnik

Komponenten nahmhafter Hersteller für den Einsatz in Leuchten, sowie deren Bezeichnungen sind für Laien oft verwirrend. Einige Begriffe sollen hier erklärt werden. Auf alle Fälle sollten eingesetzte Komponenten dem neuesten Stand der Technik entsprechen und von entsprechenden unabhängigen Prüfinstituten, wie z.B. dem VDE Prüf- und Zertifizierungsinstiut, zertifiziert worden sein.

VVG
Seit Mitte der neunziger Jahre weden in der Intustrie vorwiegend induktiv arbeitende verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) verwendet. Diese sind mit Vorheizstrom, Zündspannung und Lampenstrom exakt auf den optimalen Lampenbetrieb abgestimmt. Verlustarme Vorschaltgeräte nehmen etwa ein Drittel weniger Leistung auf als Standard- Vorschaltgeräte. Gewünschter Nebeneffekt beim Einsatz von VVG's  ist eine geringere Eigenerwärmung der Leuchte. Daraus resultiert ein geringerer Energieverbrauch.

EVG
Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) bieten mehr Wirtschaftlichkeit und höhere  Betriebssicherheit im Vergleich zu induktiven Vorschaltgerten. Leuchtstofflampen werden am EVG mit hochfrequenter Wechselspannung (HF) vo ht sich dadurch um bis zu 50%, bei gleichzeitig geringerer Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung. Weitere Vorteile von EVG's sind:

  • erhebliche Senkung der Wartungs- und Betriebskosten,
  • die Lampen starten ohne störendes Flackern und Geräuschentwicklung.
  • Eliminierung des sogenannten Kathodenflimmerns, selbst bei niedrigen Temperaturen,
  • erhöhter Sehkomfort,
  • Verhinderung des stroboskopischen Effektes im Zusammenhang mit rotieren Maschinen,
  • wesentlich höhere Nutzungslebensdauer der Lampen,
  • automatisches Abschalten am Ende der Lampenlebensdauer, sowie selbständiges Erkennen des richtigen Leuchtmittels,
  • geringes Gewicht.

Im Falle eines Defektes schaltet das EVG automatisch ab und durch eine geringere Betriebstemperatur wird das Brandschutzverhalten verbessert. Die meisten EVG's können darüber hinaus wahlweise mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden. Dies ermöglicht den Einsatz  von EVG-Leuchten zusammen mit Batterie-Ersatzstrom-versorgungen. Sie sind  daher auch für Notbeleuchtung nach VDE 0108 geeignet.

EVG dimmbar
Mit dimmbaren EVG's kann der Lichtstrom von Leuchtstofflampen im Bereich von 100 % bis 1 % der maximalen Leistung reguliert werden. Zu diesem Zweck werden dimmbare EVG's sowohl mit  der analogen 1-10V DC-Schnittstelle als auch mit digitalem Bus angeboten. Beide Verfahren eröffnen vielfältige Steuerungsmöglichkeiten der Lichtmenge. Angefangen von Tastersteuerung, Handsteuergerät oder Phasenabschnittdimmer, über Schnittstellen für Bewegungsmelder,  Infrarot-Fernbedienungen und Lichtsensoren, bis hin zu modernen Energiemanagementsystemen  mit PC und Instabus-Technik oder EIB und LON.

Die Vorteile des digitalen Bus-Systems:

  • Anschlußglichkeit von teilweise bis zu 100 EVG's an einem Bus (Erweiterungsmöglicheiten durch zusätzliche Signalverstärker),
  • fast unbegrenzte Steuerleitungslänge,
  • verpolungssichere, potentialfreie Busleitungen (vertauschbar),
  • stufenloser, dem Empfinden des menschlichen Auges angepaßter, gleichmäiger Dimmverlauf,
  • Der Lichtstrom wird durch Spannungsspitzen oder -abfälle am Bus nicht beeinflußt.


Kompensation von Leuchten
Kompaktleuchtstofflampen benötigen generell Vorschaltgeräe. Induktive Vorschaltgeräte haben je nach Lampenart einen Leistungsfaktor cos w von ca. 0,4 bis 0,7. Dieser induktive Blindleistungsanteil belastet das Netz. Aus diesem Grund wird eine Parallelkompensation der Vorschaltgeräte empfohlen. Kondensatoren erzeugen einen kapazitiven Blindleistungsanteil durch den der induktive Blindleistungsanteil der Vorschaltgeräte ausgeglichen, d.h. kompensiert  wird.
Die hierbei verwendeten Kondensatoren sollten VDE-geprüft und für eine Temperatur von mindestens 85° C ausgelegt sein. In den Kondensatoranschlüssen ist ein Entladewiderstand eingebaut, der die Ladespannung nach dem Abschalten der Leuchte abbaut. Die verwendeten Kondensatoren sollten das FP-Zeichen nach VDE 0560 Teil 6 tragen, das bedeutet sie sind feuer- und platzsicher. Leuchten mit EVG haben serienmäßig einen Leistungsfaktor cos phi von ca. 1,0. Eine Kompensation mit Hilfe von Kondensatoren  ist daher nicht nötig.

Leuchtmittel
Die ständige Weiterentwicklung und moderne Fertigungstechniken haben in den letzten Jahren zu großen Fortschritten bezüglich der Kompaktheit und Wirtschaftlichkeit der Leuchtmittel geführt. Auf dem Markt ist ein großes Sortiment an Leuchtmittel verfügbar. Detaillierte Informationen über einen Teil der verfügbaren Leuchtmittel sind in einer Leuchtenmatrix zu finden.

Kompaktleuchtstofflampen
Durch kompakte Abmessungen und einer sehr guten Lichtausbeute von 50 bis zu mehr als 80 lm/W haben sich diese Leuchtmittel binnen kurzer Zeit am Markt etabliert. Durch Lange Lebensdauer und geringe Wartungs- und Betriebskosten sind sie für die Allgemeinbeleuchtung sehr gut geeignet.

Metalldampf-Halogen-Lampen und Hochdruck-Natriumdampflampen
Diese Leuchtmittel sind aufgrund ihres brillanten Lichts und der sehr  hohen Lichtströme besonders zur Akzentbeleuchtung geeignet.  Durch die lange Startzeit ist bei ihnen auf geringe Starthäufigkeit zu achten.

Halogenglühlampen
Trotz der hohen Betriebs- und Wartungskosten haben sich diese Leuchtmittel aufgrund ihrer geringen Abmessungen und guten Lichtlenkeigenschaften etabliert. Ihr brillantes Licht eignet sich besonders zur Erzeugung gezielter Lichtstimmungen und für die Präsentation.

Niedervolt-Leuchten
Niedervolt-Anlagen werden mit Schutzkleinspannung (im allgemeinen 11,8 V) betrieben. Da hierbei sehr hohe Ströme fließen können, ist das Gefahrenpotential nicht zu unterschätzen. (In NV-Anlagen kann bei gleicher Lampenleistung ein ca. 20 mal größerer Strom fließen als bei 230 V-Anlagen!) Aus diesem Grunde müssen bereits bei der Planung die Leitungslänge und der Leitungsquerschnitt sowie eine mögliche Eigenerwärmung der Zuleitung berücksichtigt werden. Der Transformator sollte daher möglichst nahe an den Leuchten bzw. Strahlern angeordnet werden. Die Zuleitungen vom Transformator zu den einzelnen Leuchten sollten gleich lang sein.
Bei elektronischen Transformatoren (Konvertern) darf die Leitungslänge aufgrund des Hochfrequenzbetriebes eine Länge von 2 m nicht überschreiten und 20 cm nicht unterschreiten.
Gegenüber dieser Einsschränkung besitzen elektronische Transformatoren unter anderem auch folgende Vorteile:

  • schonender Lampenstart
  • Längere Lampenlebensdauer
  • automatische Abschaltung bei Überlast
  • eine bis zu zwei drittel geringere Verlustleistung gegenüber induktiven Transformatoren
  • kleinere Abmessungen, geringeres Gewicht und daher im Allgemeinen eine leichtere Handhabung

Als Transformatoren sollten kurzschlußfeste  Sicherheitstransformatoren Verwendung finden. Außerdem sollten sie das MM-Zeichen tragen und daher auch zum Einbau in oder Anbau an Möbel geeignet sein, deren Entflammungseigenschaften nicht bekannt sind.

Die Helligkeitssteuerung von Niedervolt-Beleuchtungsanlagen ist physikalischen Grenzen unterworfen. Der Halogen-Wolfram-Kreisprozeß funktioniert nur  bis zu einer Reduzierung der Spannung um ca. 40 % problemlos. Dies entspricht einer Verminderung des Lichtstromes auf 20 % vom Maximum.

Bei Verwendung von konventionellen Transformatoren dürfen nur Dimmer für induktive Lasten eingesetzt werden. Sie sind entsprechend der Verlustleistung des Transformators auszuwäen.
Für die primärseitige (externe) Helligkeitssteuerung elektronischer dürfen nur nur Phasenabschnittsdimmer verwendet werden. Hierbei muß die am Dimmer angegebene Mindestlast erreicht oder berschritten werden, da sonst Flackererscheinungen auftreten können.

Alternativ dazu sind elektronische Transformatoren erhältlich, die direkt  (intern) gedimmt werden können, z.B. über die 1-10 V-Schnittstelle, den DSI-Bus oder direkt üer Taster.

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