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LEDs schalten und dimmen
LEDs, Tausendsassas mit kleinen Tücken

LEDs präsentieren sich dank enormer Fortschritte bei Wirkungsgrad und Farb­wieder­gabeindex als das Leuchtmittel der Zukunft. Auch im Retrofit-Bereich laufen sie den Energiesparlampen allmählich den Rang ab.

Übersehen werden dabei oft die zwar kurzen, aber sehr hohen Einschaltströme von LED-Leuchtmitteln. Diese können massive Störungen der Installation nach sich ziehen – überraschenderweise selbst beim einfachen Schalten. Die Theben AG hat Lösungen entwickelt, die sich für solche anspruchsvollen Leuchtmittel eignen.

Sicher LEDs dimmen und schalten: mit Theben

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 Vorsicht geboten. Dass nicht jede LED dimmbar ist, ist den meisten Anwendern klar. Überraschend ist jedoch, dass selbst eine schlichte 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 die 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?

SELEKTA 175 top2 von Theben

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.

Theben
Der Einschaltstrom dieser 10-Watt-LED-Lampe beträgt das 56-Fache des Nennstroms.
Theben
Ein Extremfall: Der Einschaltstrom einer 1,8-Watt-LED-Lampe beträgt das 1.706-Fache des Nennstroms.
Theben
Bei einer Glühlampe beträgt der Einschaltstrom nur etwa das 10-Fache des Nennstroms.

Hohe Einschaltströme mit der richtigen Technik bändigen

Hohe Ströme erfordern spezielle Kontakte. Theben hat sich mit diesem Thema bereits mit 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 hochohmigem und sehr beständigem 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.

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 sogenann­te 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.

SELEKTA 175 top2 von Theben
Die digitale Zeitschaltuhr SELEKTA 175 top2 schaltet LEDs dank des Wolfram-Vorlaufkontaktes sicher und zuverlässig.
ELPA 6 plus von Theben
Mit Nulldurchgangsschaltung und optimierter Ausschaltvorwarnung eignet sich der Treppenlicht-Zeitschalter ELPA 6 plus sehr gut für Treppenhäuser.

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 über 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 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.


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 der Methoden 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.

DIMAX 534 plus von Theben
Der Universaldimmer DIMAX 534 plus bietet zusätzliche Einstellmöglichkeiten für eine perfekte Anpassung an die LED-Technik.

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.

DMG 2 T KNX von Theben
In der KNX-Programmiersoftware ETS sind verschiedene Dimmkurven hinterlegt, die das Dimmverhalten in Abhängigkeit vom verwendeten Leuchtmittel entsprechend korrigieren und so für ein stufenloses Dimmen sorgen.
Theben
Über die ETS können neue Dimmkurven – z. B. von zukünftigen Leuchtmitteln – importiert werden. Mit dieser Updatefähigkeit bieten die KNX-Dimmaktoren eine hohe Investitionssicherheit.

Sie interessieren sich für LED-Produkte von Theben? Sprechen Sie uns einfach an. Wir beraten Sie gern.

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