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Leuchten

Der erweiterte Qualitätsbegriff

Außenleuchten sind langlebige Wirtschaftgüter. Ihre Lebensdauer wird je nach Anwendungsbereich auf bis zu 30 Jahre geschätzt. Bei dekorativen Außenleuchten ist sie jedoch oft durch modischen Wandel, durch Umgestaltung ihrer Standorte, z. B. einer Fußgängerzone, und durch Vandalismus geringer. Die hohen Lebensdauererwartungen können nur durch entsprechende Qualitätsprodukte erfüllt werden.

Die Qualität langlebiger Investitionsgüter reduziert sich nicht nur auf die prüf- und approbierbaren Produkt – eigenschaften wie sie in den Verkaufsunterlagen und auf dem Typenschild des Produktes angegeben sind. Der erweiterte Qualitätsbegriff erfasst folgende Ebenen:

  • Dienstleistung des Herstellers vor dem Verkauf als
    Basis für eine vertrauensvolle Partnerschaft mit
    den Kunden, wie den Planern, dem Handel, dem
    Installationshandwerk und vor allem den Betreibern
    von Außenbeleuchtungsanlagen.
  • Klarheit und Wahrheit über die Produkteigenschaften
    und insbesondere ein hohes Qualitätsbewusstsein
    sind Voraussetzung für eine in beiderseitigem
    Interesse liegende, korrekte Abwicklung des Verkaufsgeschäftes.
  • Dienstleistung des Herstellers nach dem Verkauf.

 

Dienstleistung vor dem Verkauf

Der Kunde will die richtige Kaufentscheidung fällen und im komplizierter und spezieller werdenden Fachund Vorschriftenfeld keine Fehlinvestitionen treffen. Er muss fachkompetent und immer aktuell informiert sein, benötigt Unterstützung bei Planung und Ausschreibung der Produkte. Er wünscht sich eine zuverlässige Unterstützung durch die Hersteller, insbesondere bei der Lösung von speziellen Beleuchtungsaufgaben.

Der Hersteller bietet den Kunden einen umfangreichen Service in Form von Planungshilfen, Beratung, Schulung, d.h. Planungssicherheit an, indem er ihnen die aktuellen Informationen aus dem Fachbereich, den einschlägigen Normen und Vorschriften sowie umfassende Produktdokumentationen, Serien- und Sonderprodukte und objektspezifische Produktlösungen sowie eine zuverlässige Technik in zeitgemäßem Design anbietet. Die Summe aus Fachkompetenz und den langjährigen Erfahrungen ermöglicht Problemanalysen und Systemlösungen, die zukunftsweisende lichttechnische Konzepte Realität werden lassen. Bei Wahrung wirtschaftlicher und ökologischer Zielvorgaben sind seine Empfehlungen auf eine menschengerechte, von den Nutzern akzeptierte, sowie auf eine architektonisch und gestalterisch gute Beleuchtung ausgerichtet. Sein Dienstleistungsangebot wechselt zunehmend von der Produktorientierung zur Problemlösung, die in besonderen Fällen auch komplexe und gutachterähnliche Fachausarbeitungen beinhaltet.

Planungshilfen sind z.B.

  • tabellarische und graphische Lösungsvorschläge
    aufgrund computergestützter Planungen,
  • Planungssoftware,
  • realitätsnahe Darstellungen der Planungsergebnisse,
  • Wirtschaftlichkeitsberechnungen,
  • Problemlösungen mit objektspezifischen Optiken
    und deren Darstellung in der virtuellen Realität des
    Beleuchtungsprojekts sowie dazu gehörige Machbarkeitsanalysen,
  • Musterleuchten,
  • Installations- und Nutzungshinweise.

Produktdokumentationen sind z. B.

  • korrekte Produktabbildungen und Produktbeschreibungen,
  • schnelle Übersicht über die Approbationskenn –
    zeichen,
  • wichtige Maße und Gewichte,
  • Anwendungsfotos und -beispiele,
  • allgemein verständliche, fachlich kompetente Erläuterungen
    zu den verwendeten Begriffen, Zeichen und
    Abkürzungen,
  • leicht verständliche Montagehinweise,
  • klare Dokumentation des Montagezubehörs,
  • lichttechnische und weitere Produktmerkmale in
    Form von Texten, Tabellen, Grafiken und elektronisch
    weiter verarbeitbaren Datensätzen.

Produktqualität

Qualitätsbewusstsein ist die Voraussetzung für erfolgreiche und langlebige Investitionsprodukte. Dazu gehören

  • moderne Entwicklungstechnologien: CAD-gestütztes

Konstruieren, lichttechnische, elektrotechnische,
elektronische und technologische Laboratorien.

  • normgerechte Konstruktion und Fertigung,
  • hochwertige Materialien wie Lacke, Reflektoren,

Abdeckungen, Dichtungen, Verschlüsse usw.,

  • Leuchtensysteme in zeitgemäßem Design, die auch
    nach Jahren für Anlagenerweiterungen verfügbar
    sind,
  • Montagezubehör sowie geprüftes, systemgebundenes

Zubehör und Befestigungsbauteile,

  • unmissverständliche Montageanleitungen,
  •  montagefreundliche Konstruktionen und anschlussfertige

Leuchten zur Verringerung der Installationskosten,

  • umweltgerechte Materialwahl, umweltverträgliche

Entsorgung von Verpackungen und Altprodukten,

  • hochtechnologische teil- bzw. vollautomatische

Fertigungsanlagen für präzise Produkte und gleichbleibende
Qualität,

  • hohe Lieferbereitschaft durch leistungsfähige
    Warendistribution und Logistik.

Das Qualitätsmanagement-System(QMS) hat die Aufgabe, die Qualität von Produkten bestmöglich sicherzustellen. Es umfasst alle Tätigkeiten des Unternehmens hinsichtlich Qualitätspolitik und deren Ziele und Verantwortungen, einschließlich Qualitätsplanung, Qualitätslenkung und -kontrolle, Qualitätssicherung und Qualitätsverbesserung.

Kriterien eines QMS sind in der Normenreihe EN ISO 9000 festgelegt, die in den 80er Jahren entwickelt wurde, um ein weltweit einheitliches und branchenübergreifendes Regelwerk für das MS zu schaffen. Bis zu diesem Zeitpunkt gab es viele nationale und branchenspezifische Regelwerke, die der zunehmenden Globalisierung entgegen standen. Die Normenreihe ISO 9000 wurde im Jahre 2000 vollständig überarbeitet. Einer der Gründe dafür war die für Dienstleistungsunternehmen zu technische Sprache. Nun gelten folgende Normen:

  • EN ISO 9000 Qualitätsmanagement-Systeme –

Grundlagen und Begriffe. Diese Norm beschreibt die
Grundlagen für Qualitätsmanagement-Systeme. Sie
dient zum Verständnis und beinhaltet keine Forderungen
an das QMS.

  • EN ISO 9001 Qualitätsmanagement- Systeme –

Anforderungen. Diese Norm enthält die Anforderungen
an das QMS. Im Gegensatz zur alten Norm von
vor 2000 ist die neue Norm auch für Dienstleistungsunternehmen
und z.B. auch für Planungsbüros
anwendbar.

  • EN ISO 9004 Qualitätsmanagement-Systeme – Leitfaden

zur Leistungsverbesserung. Dieser Leitfaden kann von Unternehmen hinzugezogen werden, um die eigene Leistungs verbesserung zu erreichen und die Zufriedenheit der Kunden zu steigern.

Ein ganzheitliches Qualitätsmanagementsystem in allen Unternehmensbereichen nach EN ISO 9001 schafft in besonderem Maße Voraussetzungen dafür, dass Marktforderungen – sowohl aus  roduktorien – tierter als auch aus Kundensicht – umfassend erfüllt werden.

TRILUX hat für das gesamte Unternehmen ein Qualitätssicherungssystem (QS) eingeführt, z. B. für die Bereiche

  • strategisches Marketing, Kundenbetreuung und

„After Sales Service“, also Kundenbetreuung nach Abwicklung von Aufträgen,

  • Forschung, Entwicklung, Konstruktion,
  • Laboratorien
  • Auftragsabwicklung,
  • Beschaffung,
  • Produktion und Qualitätswesen,
  • Vertrieb.

 

Verfolgt wird eine Null-Fehler-Strategie mit vor – beugenden Aktivitäten, ergänzt durch systematische Überwachung der Produktionsabläufe.

Nach Prüfung durch eine anerkannte Zertifizierungs – gesellschaft wurde bestätigt, dass das TRILUX-Quali – täts sicherungs-System im vollen Umfang den Anforderungen des internationalen Gütestandards nach EN ISO 9001 entspricht. Dieses Qualitätssicherungssystem hat die Aufgabe, die Qualität von TRILUXProdukten einschließlich aller produktbegleitenden Aktivitäten sicherzustellen. Dazu gehört u.a. auch die Ersatzteilversorgung. Darüber hinaus dokumentiert das QS-Zertifikat, dass das Qualitätssystem nach internationalen Standards angewendet wird. Regel mäßige und bestandene Überprüfungen (Audits) durch die Zertifizierungsgesellschaften geben hierfür die Sicherheit. Dem Anwender bieten die Zertifizierungs dokumente zusätzliche Entscheidungssicherheit. Damit besteht die Gewähr, dass in dem zertifizierten Unternehmen die relevanten Qualitätsaspekte berücksichtigt werden.

Dienstleistungen nach dem Verkauf

Ein Hersteller von Qualitätsprodukten legt größten Wert darauf, dass auch nach der Abwicklung des Verkaufsgeschäfts mit den Kunden – das sind Betreiber von Außenbeleuchtungsanlagen, Architekten, Planer, Groß – handel und das Installationshandwerk – weiterhin partnerschaftliche Beziehungen bestehen. Dazu bietet er an:

  • lange Nachlieferungssicherheit für Leuchten und

Bauteile,

  • langfristige Ersatzteilversorgung, auch nach Aus –

laufen der Modelle,

  • Hotline für Montagehilfen und Fachberatung,
  • Gewährleistung meist länger als für elektrotechnische

Produkte üblich,

  • Flexibilität bei Reklamationen.

 

Der Hersteller bzw. seine Verbände (z.B. ZVEI) bieten ferner

  • Risikominimierung durch seriöse Geschäftsabläufe,
  • stabile Wirtschaftsbeziehungen,
  • Weiterbildung und Qualifikation,
  • Hilfen zur Erschließung neuer Marktchancen,
  • Akquisitionshilfen,
  • Beratungs- und Planungsservice,
  • Mitteilung von Trends und Tendenzen,
  • Verbraucherinformationen für mehr Produktnutzen,
  • Vermittlung geeigneter Finanzierungsmodelle.

 

Sicherheitszeichen für Leuchten

Mit dem ENEC-Zeichen (European Norms Electrical Certification) wurde in Europa für Produkte der Elektrotechnik ein einheitliches Sicherheitszeichen mit einheitlichen Prüfbedingungen geschaffen. Das ENECAbkommen umfasst derzeit Leuchten, Leuchtenkomponenten, Energiesparlampen, Geräte der Informationstechnik, Transformatoren, Geräteschalter, elektrische Regel- und Steuergeräte, Klemmen, Gerätesteckvorrichtungen, einige Arten von Kondensatoren und Funkentstörbauteile. Weitere elektrische Betriebsmittel sollen in das ENEC-Abkommen aufgenommen werden.

Das ENEC-Zeichen ist das zwischen gegenwärtig 24 nationalen Zertifizierungsstellen europäischer Länder gemeinsam vereinbarte, europäische Konformitätszeichen. Es bestätigt die Übereinstimmung des damit gekennzeichneten Produkts mit den entsprechenden Europäischen Normen und wird durch eine am ENEC-Abkommen teilnehmende Zertifizierungsstelle erteilt. Die Zertifizierungsstellen der anderen Länder behandeln Erzeugnisse, die das ENEC-Zeichen tragen, so, als hätten sie das ENEC- oder das nationale Prüfzeichen selbst erteilt. Damit dient das ENEC-Zeichen dem freien Warenverkehr in den Märkten des europäischen Wirtschaftsraumes einschließlich der Schweiz und in zunehmendem Maße im osteuropäischen Markt.

Eine deutsche akkreditierte Prüf-, Zertifizierungs- und Inspektionsstelle ist das VDE-Institut in Offenbach. Sie vergibt das ENEC-Zeichen mit der Prüfstellennummer 10. Eine zusätzliche Kennzeichnung mit dem VDE-Prüfzeichen ist möglich.

Prüfungen zum Erlangen des ENEC-Zeichens für Leuchten werden auf der Grundlage der Normreihe EN 60 598 von den nationalen Prüfstellen durchgeführt. Zusätzliche Voraussetzung zur Erlangung des ENECZeichens ist ein Qualitätssicherungs-System.

GS-Zeichen


Mit dem GS-Zeichen (GS – geprüfte Sicherheit) bestätigen autorisierte Prüfstellen die Konformität eines Produktes mit dem Gesetz über technische Arbeitsmittel und Verbraucherprodukte (Geräte- und Produktsicherheitsgesetz – GPSG) bzw. mit der betr. EU-Richtlinie. Das GS-Zeichen darf nur in Verbindung mit dem Zeichen der prüfenden Stelle verwendet werden. Das VDE-Prüf- und Zertifizierungsinstitut erteilt ebenfalls das GS-Zeichen, stellt dem Inhaber aber frei, entweder das GS-Zeichen in Verbindung mit dem VDE-Zeichen oder nur das VDE-Zeichen auf den Produkten anzugeben. Darüber hinaus gibt es in Deutschland noch weitere autorisierte Prüfstellen, wie z. B. die Technischen Überwachungsvereine TÜV oder Prüfstellen der Berufsgenossenschaften. Auch von diesen Prüfstellen erteilte GS-Zeichen sind nur in Verbindung mit dem Zeichen der Prüfstelle gültig.

Das GS-Zeichen in Verbindung mit dem betreffenden Prüfstellenzeichen dokumentiert, dass das Produkt auch den Bestimmungen der Arbeitsschutz- und Unfallverhütungs-Vorschriften entspricht.

CE-Zeichen für Leuchten


Zur Schaffung eines gemeinsamen europäischen Binnenmarktes ohne Handelshemmnisse wurden und werden EU-Richtlinien geschaffen, die mit der Umsetzung in nationales Recht bzw. nach Ablauf von Umsetzungsfristen in den einzelnen EU-Mitgliedsstaaten rechtsverbindliche Gültigkeit erlangen.

Produkte, die auf dem europäischen Markt in Verkehr gebracht werden sollen, müssen zwingend alle in Frage kommenden EU-Richtlinien erfüllen. Dies wird durch das CE-Kennzeichen dokumentiert. Die Abkürzung „CE“ steht für „Communautés Européennes“ (Europäische Gemeinschaft).

Das CE-Zeichen wendet sich nicht an Verbraucher, sondern an Überwachungsbehörden, die ohne weitere Prüfung Produkte mit CE-Kennzeichnung als binnenmarktfähig anerkennen. Erst bei Gegenanzeigen wird die Konformität mit den einschlägigen Bestimmungen überprüft.

Die CE-Kennzeichnung wird in der EG-Richtlinie 93/68/EWG (CE-Kennzeichnungsrichtlinie) geregelt, die seit dem 1.1.1995 in Kraft ist.

Ab 1.1.1997 muss auf allen Produkten ein CE-Zeichen angebracht sein, womit der Hersteller die Zusage erteilt, dass dieses Produkt alle einschlägigen EU-Richtlinien erfüllt. Für Leuchten bezieht sich die CE-Kennzeichnung insbesondere auf

  • die Richtlinie 73/23/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen (Niederspannungs- Richtlinie)
  • die Richtlinie 89/336/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Richtlinie)
  • die Richtlinie 2004/108/EG vom 15.12.2004 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit, mit der die EMV-Richtlinie 89/336/EWG ab 30.7.2007 aufgehoben wird

 

Die CE-Kennzeichnung ist kein Normenkonformitätszeichen, wie z.B. das VDE-Zeichen, das ENEC-Zeichen oder das EMV-Zeichen. Die CE-Kennzeichnung basiert nicht auf einer Prüfung durch eine neutrale Prüfstelle. Sie wird in Eigenverantwortung vom Hersteller vorgenommen.

Leuchten und deren Komponenten, die das ENEC-, das VDE-Zeichen oder das EMV-Zeichen tragen, sind hinsichtlich der Einhaltung der betreffenden EU-Richtlinien und der sich darauf beziehenden Vorschriften von unabhängiger Stelle geprüft.

Elektrische Eigenschaften

Induktive Vorschaltgeräte

Induktive Vorschaltgeräte werden in konventionelle (KVG) und verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) unterteilt. In beiden Fällen werden mit Kupferdraht umwickelte Eisenkerne verwendet. Die Zündung der Leuchtstofflampen erfolgt durch Starter.

Im Vergleich zu konventionellen Vorschaltgeräten führen spezielle Elektrobleche, größere Kupferquerschnitte und ein optimierter Kernaufbau bei verlustarmen Vorschaltgeräten
zur Verringerung der Eigenverluste. Die Leistungseinsparung gegenüber konventionellen Vorschaltgeräten ist wesentlich von der Lampenleistung abhängig. Konventionelle Vorschaltgeräte haben eine wesentlich höhere Verlustleistung als die übrigen Vorschaltgerätearten.

Im Sinne sparsamen Umganges mit immer knapper werdenden Energieressourcen und der Verringerung der Umweltbelastung hat das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union die “’Vorschaltgeräte- Richtlinie“‘ 2000/55/EG über Energie-Effizienzanforderungen an Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen erlassen. Diese Richtlinie erfasst den gesamten
Wirtschaftsraum der Europäischen Gemeinschaft und ist seit Oktober 2000 in Kraft.

Die Richtlinie enthält eine Energie-Effizienz-Klassifizierung (Energie-Effizienz-Index EEI) mit maximal zulässigen Systemleistungen von Lampe und Vorschaltgerät sowie zwei Verbotsstufen. Damit sollen in einer zeitlichen Abfolge Vorschaltgeräte mit zu hoher Verlustleistung aus dem Markt genommen werden.

Die erste Verbotsstufe untersagt europaweit das Inverkehrbringen von Vorschaltgeräten der Klasse D seit dem 21.5.2002. Vorschaltgeräte der Klasse C sind seit dem 21.11.2005 nicht mehr zulässig. Das bedeutet, dass die Gruppen C und D der magnetischen Vorschaltgeräte nicht mehr in den Verkehr gebracht werden dürfen.

Verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) der Klassen B1 und B2 sowie elektronische Vorschaltgeräte der Klassen A1, A2 und A3 werden gemäß der gültigen Richtlinie zu keinem Zeitpunkt verboten.


Elektronische Vorschaltgeräte

Elektronische Vorschaltgeräte EVG erzeugen eine Betriebsfrequenz von 30 kHz bis über 90 kHz. Damit wird eine höhere Lichtausbeute der Lampen bei verminderten Eigenverlusten des Vorschaltgerätes erreicht.

Beim Betrieb der Leuchtstofflampen bei der Frequenz von 50 Hz muss die Endladungsstrecke bei jedem Stromdurchgang erneut ionisiert werden, was Energie erfordert. Diese Neuionisierung der Entladung entfällt beim Hochfrequenzbetrieb der Lampe, die Spannungsspitzen entfallen. Die Lampenspannung nähert sich der Sinusform. Bei Hochfrequenzbetrieb erhöht sich die Lichtausbeute der Lampe bis zu 10%, weil zusätzliche Ionisierungsarbeit eingespart wird.

Darüber hinaus sind die Verlustprozesse im EVG selbst gegenüber magnetischen Vorschaltgeräten deutlich reduziert, so dass in der Summe Leuchten mit EVG eine gegenüber KVG um bis zu 25% geringere Leistungsaufnahme (Systemleistung) aufweisen.



Die Lebensdauer von Leuchtstofflampen ist ganz wesentlich von der Art des Startverfahrens abhängig.  Kaltstarts mit ungenügend vorgeheizten Elektroden verringern die Lebensdauer der Lampen. Durch eine auf die Lampe abgestimmte Vorheizzeit und Vorheizenergie der Elektroden wird eine nahezu von der Schalthäufigkeit unabhängige Lebensdauer erreicht. Mit solchen
lampenschonenden Startsystemen “'(Warmstart- EVG)“‘ wird eine Verlängerung der Lampenlebensdauer um bis zu 50% gegenüber Starterschaltungen, bei stabförmigen Leuchtstofflampen auf bis zu 18000 Stunden, erreicht. In Bild 3.2-8 ist das Lebensdauerverhalten stabförmiger Leuchtstofflampen am KVG (bzw. VVG) und EVG unter den in IEC 60081 „Double-capped
fluorescent lamps-Performance“ definierten Schaltzyklen (165 Minuten ein- und 15 Minuten ausgeschaltet), dargestellt.

Der “’Leistungsfaktor“‘ (Quotient aus Wirkleistung und Scheinleistung) von EVG-Schaltungen ist größer als 0,95. Kompensations-Kondensatoren können daher entfallen.

“’Betriebseigenschaften“‘: EVG starten flackerfrei und sofort. Ein zusätzlicher Starter ist nicht erforderlich. Stroboskopische Effekte aufgrund hoher Lichtfrequenzen treten nicht auf. Funkentstörkondensatoren sind nicht erforderlich.

“’Sicherheitsabschaltung“‘ defekter Lampen. Defekte Lampenelektroden oder hochohmige Lampenstrecken durch Undichtigkeiten im Glasrohr werden vom EVG automatisch erkannt. Kritische Betriebszustände am Lampenlebensdauerende (End-of-life-Phänome), die zu einer Temperaturerhöhung im Elektrodenbereich führen können, werden ebenfalls detektiert und die Lampe abgeschaltet.

Die “’Cut-Off-Technologie“‘ bezeichnet ein Verfahren, mit dem die Elektroden der Lampen nicht dauernd mit Energie beaufschlagt werden, sondern nur zum Startzeitpunkt.
Damit werden Temperaturerhöhungen im Elektrodenbereich vermieden, die Verlustleistung verringert und die Energieeffizienz gesteigert.

EVG sind auch für den Gleichspannungsbetrieb geeignet und können in vielen Fällen auch in Notstromversorgungssystemen für die “’Notbeleuchtung“‘ ohne zusätzliche
Komponenten eingesetzt werden.

Für EVG für Leuchtstofflampen gelten im Wesentlichen folgende Normen: EN 61347-1 „Geräte für Lampen – Teil 1: Allgemeine und Sicherheitsanforderungen“ (IEC 61347-1), EN 61347-2-3 „Geräte für Lampen – Teil 2-3: Besondere Anforderungen an wechselstromversorgte elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen“ und EN 60929 „Wechselstromversorgte elektronische Vorschaltgeräte für röhrenförmige Leuchtstofflampen – Anforderungen an die Arbeitsweise“.

Multi-Lamp EVG Im Gegensatz zu Glühlampen, die in unterschiedlichen Leistungen in derselben Fassung, z. B. E 27, betrieben werden können, benötigen Leuchtstofflampen trotz gleicher Sockel, z.B. Zweistiftsockel G 13 für T8-Lampen bzw. G 5 für T 5-Lampen (siehe Anmerkung), und entsprechender Fassungen ein speziell auf deren elektrische Daten abgestimmtes Vorschaltgerät. Um im praktischen Betrieb, z.B. beim Lampenwechsel, immer die richtige Leuchtstofflampe am zutreffenden Vorschaltgerät zu betreiben, hat man die Länge der Lampe als wesentliches Zuordnungsmerkmal von Lampen und Vorschaltgerät gewählt. Bei Vorgabe von Durchmesser und Länge der Lampe wird dabei nicht immer der optimale Betrieb der Gasentladung erreicht.

Mit Entwicklung der T5-Lampen mit nur 16 mm Durchmesser des Entladungsrohres war der Entladungsmechanismus im Hochfrequenzbetrieb zu optimieren und zwar entweder auf möglichst hohe Lichtausbeute (Hight Efficiency, Abkürzung OSRAM FH, Abkürzung PHILIPS HE) oder auf möglichst hohen Lichtstrom (High output, Abkürzung OSRAM FQ, Abkürzung PHILIPS HO).
Die Folge waren Lampen gleicher Länge, jedoch unterschiedlicher Leistung und damit unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften der zum Betrieb erforderlichen EVG. Die Verwechselungsgefahr ist nicht zu vermeiden, es muss beim Lampenwechsel genau auf das Typenschild der Leuchte geachtet werden.

Multi-Lamp-EVG für T5-Lampen vermeiden dieses Problem. Sie erkennen die angeschlossenen Lampen hinsichtlich Leistung und weiterer Betriebsdaten, wie z. B. den erforderlichen Vorheizstrom für den lampenschonenden Start.

Beim ersten Einschalten der Leuchte werden vom Multi-Lamp-EVG folgende Identifikationsschritte automatisch durchlaufen:

 

  • Erkennen der Elektrodenimpedanz
  • Erkennen der Lampenbrennspannung und des Lampenstromes
  • Festlegen des Lampentyps und Ermittlung der zugehörigen Betriebsparameter durch Vergleich mit den gespeicherten Daten
  • Einstellen des EVG auf die genormten Betriebsdaten der Lampen.

 

Bei Wiedereinschalten wird die Lampe anhand ihrer Elektrodenimpedanz wiedererkannt. Wird eine Lampe mit anderen „Eingangsgrößen“ eingesetzt, durchläuft das Multi-Lamp-EVG die Identifikationsroutine erneut.

Mit Multi-Lamp-EVG lassen sich T5-Lampen gleicher Länge, jedoch unterschiedlicher Leistung und Optimierung (FH- oder FQ-Tchnologie) gemäß Tabelle betreiben. Damit können z.B. bei Nutzungsänderungen eines Raumes durch einfachen Lampenwechsel die Lampenlichtströme und damit die mittleren Beleuchtungsstärken verändert werden – vorausgesetzt, die Lampe ist lt. Typenschild der Leuchte, z.B. aus thermischen Gründen, zulässig. Quasi ist damit für die High-Tech-Lampen der T5-Generation hinsichtlich der Austauschbarkeit ein ähnlich einfacher Zustand
erreicht wie wir ihn bei den Glühlampen seit mehr als 100 Jahren kennen.

Dimm-EVG

Dimmbare Beleuchtungsanlagen werden immer häufiger eingerichtet. Mit ihnen

  • können Beleuchtungskosten gespart werden. Das künstliche Licht wird je nach Mangel an Tageslicht hinzugeregelt.
  • kann der Lichtkomfort gesteigert werden. Der Raum erhält der jeweiligen Nutzung entsprechend unterschiedliche Beleuchtungsniveaus.
  • kann die Individualität gefördert werden. Die den Arbeitsplätzen direkt zugeordneten Beleuchtungssysteme können unabhängig von den übrigen Arbeitsplätzen nach eigenen Wünschen geschaltet werden. Das gilt insbesondere für CAD-Arbeitsplätze.

 

Besondere Ausführungen elektronischer Vorschaltgeräte ermöglichen das flackerfreie Dimmen von stabförmigen- und Kompakt-Leuchtstofflampen in einem weiten Steuerbereich. Die Ansteuerung erfolgt über eine in EN 60929 genormte und im EVG eingebaute zweipolige Schnittstelle, z. B. für eine Steuergleichspannung 1…10 V. Die Steuerspannung wird im EVG erzeugt. Bei Steuerspannung 10 V beträgt der Lichtstrom 100% (Steuerleitung offen), bei 1 V wird der geringste Lichtstrom erreicht (Steuerleitung kurzgeschlossen).

Die Verbindung von dimmbaren EVG und Dimmern erfolgt über eine Zweidrahtleitung, die in vielen Fällen in einer gemeinsamen Mantelleitung mit den Leitungen der Netzspannung verlegt werden kann. Die Installationsgeräte-Industrie hat für viele Schalterserien entsprechend geeignete Dimmer in ihr Lieferprogramm aufgenommen.

Die Steuerschnittstelle 1…10 V ist potentialfrei von der Versorgungsspannung des EVG. Daher können mehrere EVG parallel an z.B. einem Dimmer betrieben werden. Die maximale Anzahl parallel an einem Dimmer zu betreibender EVG wird durch den Strom auf der Steuerleitung und die maximale Strombelastbarkeit des verwendeten Dimmers (Steuergerätes) bestimmt.

Bei einer marktüblichen maximalen Strombelastbarkeit von 50 mA an einem Dimmer für Unterputzmontage und einem maximalen Strom der Schnittstelle von 1 mA pro EVG können beispielsweise 50 EVG über einen Dimmer gleichzeitig gesteuert werden.

Neben der manuellen Ansteuerung besteht z.B. über Infrarotsender, Infrarotempfänger und spezielle Steuergeräte auch die Möglichkeit zur drahtlosen Fernbedienung von dimmbaren EVG. In Schulungs-, Konferenz-, Besprechungs-, Vorführ- und Ausstellungsräumen kann darüber hinaus eine Tastensteuerung zweckmäßig sein. Über Bedientableaus können damit Beleuchtungsanlagen per Tastendruck auf wählbare Helligkeitsniveaus eingestellt werden.

Mit geeigneten Schalt- bzw. Dimmaktoren können Dimm-EVG auch zu Bestandteilen übergeordneter Gebäudesysteme, wie EIB oder LON, werden.


Ein hohes Maß an Energieeinsparung ergibt sich, wenn dimmbare Beleuchtungsanlagen tageslichtabhängig gesteuert oder geregelt werden. Über die Schnittstelle können Leuchten mit Lichtkonstanthaltern verbunden werden, die die Beleuchtungsstärke im Raum auf ein frei wählbares, konstantes Niveau regulieren. Die Erfassung des Tageslichtes erfolgt über separate Fotosensoren, die ebenfalls am Steuergerät angeschlossen werden.

Eine zusätzliche Energieeinsparung wird erreicht, wenn geregelte Beleuchtungsanlagen zusätzlich mit Anwesenheitsdetektoren (Bewegungsmeldern) kombiniert werden, die die Beleuchtung beim Betreten oder Verlassen des Raumes automatisch zu- oder nach einer einstellbaren Zeit abschalten. In diesem Fall erweisen sich die Dimm-EVG mit definiertem Warmstart als besonders vorteilhaft, weil damit eine weitestgehende Unabhängigkeit der Lampenlebensdauer von der Schalthäufigkeit erreicht wird.

DALI-EVG

Elektrische Verbraucher können mit einem übergeordneten Bussystem kommunizieren, müssen dazu jedoch mit einer Schnittstelle (Interface) versehen werden. Die Installations-Bussysteme wie EIB und LON sind für komplexe Gerätesysteme geeignet und erfordern daher auch entsprechend universell einsetzbare und mit eigener „Intelligenz“ versehene Systemkomponenten (Interfaces) mit der Folge hoher Geräte- und Systemkosten.

Vor diesem Hintergrund hat die lichttechnische Industrie mit DALI (Digital Addressable Lighting Interface) einen europäischen Standard zur digitalen Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten einer lichttechnischen Anlage definiert.

DALI ist ein einfaches, anwenderfreundliches System für Komponenten der Beleuchtungstechnik mit geringen Kosten.

DALI-EVG haben anstelle der analogen Schnittstelle 1…10 V eine digitale Schnittstelle, die in der Normenreihe IEC 62386 „Digital Addressable Lighting Interface (DALI)“ definiert ist. DALI-geeignete EVG müssen dieser Norm entsprechen.

An eine für z.B. Lichtszenen programmierbare DALISteuereinheit können am Port DALI-Out maximal 64 Leuchten mit Dali-EVG angeschlossen werden.

DALI-EVG können auch über entsprechende Gateways mit übergeordneten, komplexen Gebäudesystemen wie EIB oder LON kommunizieren.

Kompensations-Kondensatoren

Beim Betrieb von Leuchtstofflampen mit induktiven Vorschaltgeräten liegt der Leistungsfaktor (für sinusförmige Größen als cos ƒ bezeichnet) lediglich bei 0,3 bis 0,5. Um eine erhöhte Belastung des Versorgungsnetzes durch den Blindleistungsanteil zu vermeiden, fordern z. B. die Errichtungsvorschriften der deutschen Energie-Versorgungsunternehmen eine Kompensation beim Betrieb von Entladungslampen, sofern mehr als 250 W Systemleistung (Leistung der Lampe plus Verlustleistung des Vorschaltgerätes) je Außenleiter angeschlossen sind. Ziel ist ein Leistungsfaktor größer 0,9.

Kondensatoren für Leuchten mit Entladungslampen müssen nach der Gerätevorschrift EN 61048 „Kondensatoren für Entladungslampen- insbesondere Leuchtstofflampen- Anlagen“ entsprechen und das Prüfzeichen einer anerkannten Prüfstelle, z.B. ENEC oder VDE, KEMA, DEMKO, SEV, ÖVE, tragen. Die Prüfung bestätigt auch deren PCB-Freiheit. Sie müssen einen Entladewiderstand aufweisen, es sein denn, der Entladungsvorgang erfolgt durch die Lampenschaltung selbsttätig.

Es sind sowohl Kondensatoren des Typs A (selbstheilend, ohne Abschalteinrichtung) als auch des Typs B (selbstheilend mit Abschalteinrichtung) nach EN 61048 zulässig.

Bei der Einzelkompensation hat sich die Parallelkompensation durchgesetzt, und zwar aus einer Vielzahl ökonomischer und ökologischer Gründe:

  •  Die EU-Richtlinie 2000/55/EG schreibt eine deutliche Verringerung der Verlustleistung von Vorschaltgeräten für Entladungslampen vor, wozu auch Kompensations-Kondensatoren gehören. Die bisher verwendete Reihenkompensation und die DUOSchaltung weisen gegenüber der parallel-kompensierten Schaltung z.B. bis 14% höhere Verlustwerte und eine bis zu 20% geringere Lampenlebensdauer auf.
  • Mehrlampige Leuchten können mit nur einem Parallelkondensator kompensiert werden.
  • Der Warenaustausch in Europa fordert eine Vereinheitlichung der Blindleistungs-Kompensationsverfahren für Leuchten. Außerhalb Deutschlands, Österreichs und der Schweiz wird überwiegendParallelkompensation angewendet.
  • Bisherige Bedenken gegen eine Parallelkompensation ergaben sich aus eventuellen Störungen von Rundsteueranlagen der Energieversorgungsunternehmen (EVU) zur Steuerung der öffentlichen Beleuchtung. Zukünftig ist eine entsprechende Abstimmung mit dem EVU nur noch dann erforderlich, wenn die Leistung einer Beleuchtungsanlage den Wert von 5 kVA überschreitet und wenn Rundsteueranlagen im Versorgungsnetz eine Frequenz von mehr als 300 Hz aufweisen. Diese Frequenzgrenze wird in Deutschland nur sehr selten überschritten, so dass Parallelkompensation in den meisten Fällen keinen Einschränkungen unterliegt – in vielen Europäischen Ländern ohnehin nicht. Auskunft dazu erteilen die zuständigen EVU.
  • Leuchten mit Parallelkondensatoren benötigen keinen zusätzlichen Funkentstörkondensator.

Aus diesen Gründen werden die Leuchten für Leuchtstofflampen mit magnetischen Vorschaltgeräten nur noch in induktiver Schaltung oder mit Parallelkompensation angeboten.

Parallelkompensierte Leuchten sind anschlussfertig. Nachrüstungen von Kompensations-Kondensatoren entfallen, ebenso ein Eingriff in die innere Verdrahtung und damit der eventuelle Verlust der Herstellergarantie, der Produkthaftung und des ENEC-Prüfzeichens. Kosten werden gespart.

In Deutschland dürfen aufgrund der PCB-Verbotsverordnung seit 1989 keine PCB-haltigen Kondensatoren mehr ausgeliefert werden. Die am 30.6.2000 in Kraft getretene Verordnung über die Entsorgung polychlorierter Biphenyle (PCB), polychlorierter Terphenyle sowie halogenierter Monomethyldiphenylmethane und zur Änderung chemiekalienrechtlicher Vorschriften(PCB-Abfallverordnung) regelt u. a. die Verwendung von PCB-haltigen Erzeugnissen. Danach ist grundsätzlich die Verwendung von Erzeugnissen verboten, die Zubereitungen mit einem PCB-Gehalt von mehr als 50 mg/kg enthalten. Für Erzeugnisse, die am 29.7.1989 bereits in Betrieb waren, gilt demnach eine neue Übergangsregelung gemäß § 54 Abs. 2 Gefahrstoffverordnung. Danach dürfen:

  • Kondensatoren, die mehr als 100 ml, aber nicht mehr als 1 Liter PCB-haltiger Flüssigkeit enthalten, bis zu ihrer Außerbetriebnahme, längstens jedoch bis zum 31.12.2010, und
  • Kondensatoren, die bis zu 100 ml PCB-haltiger Flüssigkeit enthalten, bis zu ihrer Außerbetriebsnahme (ohne konkretes Enddatum) verwendet werden.

 

Aufgrund der Abmessungen von Kompensations-Kondensatoren kann für die meisten Entladungslampen davon ausgegangen werden, dass diese weniger als 100 ml PCB enthalten und daher bis zur Außerbetriebnahme der Leuchten weiter in den Leuchten verbleiben können.

PCB-haltige Kondensatoren sind in den meisten Fällen an herstellertypischen Buchstaben- oder Buchstaben- Zahlen-Kombinationen erkennbar. Tabelle 3.2-14 gibt eine Übersicht über diese Kennzeichnungen. Damit soll die Möglichkeit der Überprüfung von Altanlagen hinsichtlich Austausch PCB-haltiger Kondensatoren gegeben werden.

Funk-Entstörkondensator

Alle Leuchten müssen funkentstört und nach EN 55015 geprüft sein. Der Nachweis erfolgt durch das EMV-Zeichen, z.B. der VDE-Prüfstelle.

Funk-Entstörkondensatoren unterdrücken Störspannungen eines Betriebsmittels. DIN VDE 0565-1 unterscheidet Funk-Entstörkondensatoren der Klasse X und Y. Kondensatoren der Klasse X werden netzparallel, d. h. zwischen Leiter und Neutralleiter, angeschlossen. Kondensatoren der Klasse Y werden zwischen den Netzleitungen und dem Metallgehäuse des Betriebsmittelsbzw. dessen Schutzleiter angeschlossen.

Bei Leuchten in Starterschaltung werden nur Kondensatoren der Klasse X verwendet. Diese werden aufgrund ihrer Spannungsfestigkeit in zwei Unterklassen X1 (Spitzenspannung > 1200 V) und X2 (Spitzenspannung von 253 V bis 1 200 V) eingeteilt. Bei netzparallel kompensierten Leuchten entfällt der Funk-Entstörkondensator, weil dessen Funktion vom Kompensations-Kondensator
mit erfüllt wird. Bei Leuchten mit EVG entfallen ebenfalls zusätzliche Funk-Entstörkondensatoren.

Bei mehrlampigen Leuchten mit induktiven Vorschaltgeräten gilt die Funkentstörung für einphasigen Anschluss. Bei Aufteilung der Lampenkreise für Serienschaltung muss für jeden weiteren Stromkreis ein zusätzlicher Funk-Entstörkondensator bauseits eingesetzt werden.

Starter

Starter von Leuchtstoff-Lampenschaltungen haben die Aufgabe, einerseits für eine ausreichende Vorheizung der Lampenelektroden zu sorgen (der Starter ist geschlossen). Andererseits müssen sie im geeigneten Zeitpunkt öffnen und damit den Startvorgang einleiten. Dadurch wird im induktiven Vorschaltgerät durch Gegeninduktion eine hohe Zündspannung für die Lampe erzeugt. Starter sind dazu mit Bimetallkontakten ausgestattet, die aufgrund ausreichender Vorheizung der Elektroden reagieren. Bei Qualitätsstartern sind beide Kontakte als Bimetallkontakte ausgestattet (doppelter Bimetallkontakt), womit ein schnelleres Öffnen des Starters, eine längere Lebensdauer des Starters und ein schonender Lampenbetrieb erreicht wird.

Starter für Leuchtstofflampen mit induktiven Vorschaltgeräten müssen EN 60155 „Glimmstarter für Leuchtstofflampen“ (IEC 155) oder EN 61347-2-1 „Geräte für Lampen – Teil 2-1 besondere Anforderungen an Startgeräte (andere als Glimmstarter)“ entsprechen. Üblicherweise kommen serienmäßige Universalstarter zum Einsatz. Sie können bei Bedarf bauseits problemlos
gegen Sicherheits-Schnellstarter oder elektronische Starter getauscht werden.

Sicherheits-Schnellstarter schützen Leuchtenkomponenten vor thermischen Überlastungen. Sie sorgen für schnelleren Lampenstart und schalten defekte Lampen  am Lebensdauerende ab. Störendes Lampenflackern am Ende der Lampenlebensdauer wird vermieden.

Elektronische Starter führen durch verbessertes Zündverhalten zu verkürzten Startzeiten und vermeiden Lampenfrühausfälle bei häufigem Schalten und Kurzzeitbetrieb, z. B. bei Spiegelwandleuchten in Bädern oder Leuchten in Sanitärbereichen.

Verdrahtung

Für Leuchten dürfen nach DIN VDE 0100-559 nur geeignete Durchgangsverdrahtungen verwendet werden. Durchgangsverdrahtungen sind Bestandteil des Verteilungsnetzes. Sie müssen wärmebeständig sein und bei einem Mindestquerschnitt je Leiter von 1,5 mm2 zum Schutz gegen zu hohe Erwärmung nach DIN VDE 0100-430 für einen Strom von 10 A abgesichert
werden.

Lichttechnische Eigenschaften

Lichtstärkeverteilung


Die räumliche Verteilung der Lichtstärke einer Leuchte wird durch den Lichtstärkeverteilungskörper beschrieben. Schnitte durch dessen senkrechte Achse stellen Lichtstärkeverteilungskurven (LVK) in C-Ebenen dar, die in Polarkoordinaten dokumentiert werden. Darin sind die Werte der Lichtstärke bei genormten Betriebsbedingungen der Leuchte (z.B. Gebrauchslage, Umgebungstemperatur 25°C) dargestellt. Sie sind auf 1000 Lumen der in der Leuchte betriebenen Lampen bezogen und in der Einheit cd/klm (Candela pro Kilolumen) als normierte LVK
angegeben.

Je nach Form und Symmetrieeigenschaften der Lichtstärkeverteilung unterscheidet man tiefstrahlende, breitstrahlende, symmetrische, asymmetrische, direkt strahlende Leuchten, direkt-indirekt strahlende und indirekt strahlende. Eine weitere Einteilung ist aufgrund des Lichtstromanteils in den unteren bzw. oberen Halbraum möglich.

EN 13032-1 „Licht und Beleuchtung, Messung und Darstellung photometrischer Daten von Lampen und Leuchten, Teil 1: Messung und Datenformat“ ermittelt und sind in den lichttechnischen Planungsunterlagen grafisch dokumentiert.

Beleuchtungswirkungsgrad

Die lichttechnischen Qualitätsmerkmale der Beleuchtungsanlage werden in erster Linie durch einen hohen Beleuchtungs wirkungsgrad bestimmt, mit dem bei minimiertem Energieaufwand die Gütekriterien der Beleuchtung, wie Beleuchtungsniveau, Beleuchtungsgleichmäßigkeit und Blendungsbegrenzung, erreicht werden. Ein hoher Beleuchtungswirkungsgrad bedeutet, dass ein hoher Anteil des Lichtstroms der in der Leuchte betriebenen Lampen auf die zu beleuchtende Fläche, z. B. auf die Arbeitsfläche oder die Verkehrsfläche, fällt und dort zu dem erforderlichen Beleuchtungsniveau führt.

Voraussetzungen für einen hohen Beleuchtungswirkungsgrad sind

  • eine entsprechende räumliche Verteilung der Lichtstärken
    der Leuchten,
  • ein hoher Betriebswirkungsgrad der Leuchte und
  • eine optimierte Zuordnung der Leuchte zur beleuchtenden

Fläche.

Die ersten beiden Voraussetzungen ergeben sich aus der Optimierung des Zusammenwirkens von Lampe und optischem System, einschließlich der Leuchtenabdeckung. Die dritte ist von der Variabilität der Optik der Leuchte und der Qualität der Beleuchtungsplanung und Aus führung abhängig. Zum Beispiel können die Anzahl der Leuchten und die gesamte elektrische Anschlussleistung bezogen auf den normgerecht beleuchteten Kilometer Straße eine Maßzahl für den Beleuchtungswirkungsgrad sein.

Ein Beispiel für den Beleuchtungswirkungsgrad einer Anliegerstraße ist in der unteren Tabelle enthalten. Bewertet man nur die Fahrbahn, ergibt sich ein Beleuchtungs – wirkungsgrad von nur 0,33. Könnte man diesen auf 0,50 steigern, würde bei gleicher Beleuchtungsgüte nur eine Anschlussleistung je Lichtpunkt von ca. 44 W statt 66 W, also 34% weniger, erforderlich sein. Eine gute
Beleuchtung schließt auch die an die Fahrbahn angrenzenden Flächen, die meist Fußgän ger bereiche sind, mit ein. In diesem Fall steigt der Beleuchtungswirkungs – grad auf 0,43.

Der Beleuchtungswirkungsgrad ist auch von einer günstigen Anordnung der Leuchte zur beleuchtenden Fläche abhängig. Dies ist bei der Straßenbeleuchtung wegen sehr unterschiedlicher Abmessungen der Verkehrswege und der jeweiligen Anordnungsgeometrie der Leuchten sowie der Reflexionseigenschaften des Fahrbahnbelages mit unflexiblen Optiken nur bedingt erreichbar. Eine Anpassung des Lichtstärkeverteilungskörpers der Leuchten mit einer verstellbaren Optik ermöglicht jedoch eine Optimierung. Bild 3.2-5 zeigt eine Leuchte, bei der durch reproduzierbare und durch Messdaten dokumentierte Verstellung der Optik die Gesamtlichtstärkeverteilung der Leuchte an unterschiedliche Straßenbreiten, Lichtpunktüberhänge, Fahrbahnbeläge, Beleuchtungsniveaus und Gleich – mäßigkeiten angepasst werden kann. Der Vergleich der Lichtstärkeverteilungen der beiden Extrempositionen

a: maximal 8 skalierte Reflektorposition (siehe Pfeile)

b:LVK und Darstellung einer geringen Lichtbandknickung bei schmalen Fahrbahnen

c: LVK und Darstellung einer großen Lichtbandknickung bei breiten Fahrbahnen

Der Betriebswirkungsgrad einer Leuchte ‡LB ist der Quotient

  • aus dem Leuchtenlichtstrom ¤L, der bei einer

Leuchten-Umgebungstemperatur von tU = 25°C und z.B. der bestimmungsgemäßen Montageposition, gemessen wird, und

  • der unter gleichen Bedingungen ermittelten Summe

der Lichtströme ¤O der in der Leuchte verwendeten Lampen.

Er erfasst optische und thermische Eigenschaften der Leuchte und wird unter den in EN 13032-1 genormten Betriebsbedingungen bestimmt. Er beschreibt die Lichtstromverluste durch Absorption und Transmission und ist die Lichtstrombilanz der Leuchte.

Die zur Bestimmung des Leuchtenbetriebswirkungsgrades notwendigen Lichtströme der Leuchte und der Lampe(n) werden entweder durch Integration des Lichtstärkeverteilungskörpers im Goniofotometer oder im Kugelfotometer nach Ulbricht gemäß EN 13032-1 gemessen.

Lichttechnische Baustoffe

Außenleuchten, insbesondere für die Beleuchtung von Verkehrswegen, Arbeits- und Sportstätten sind mit optischen Systemen ausgestattet, die den Lichtstrom der Lampen möglichst optimal auf die zu beleuchtende Fläche richten sollen. Dadurch erhöht sich der Be – leuch tungswirkungsgrad und damit der Anteil des Lichtstroms der in der Leuchte betriebenen Lampen, der direkt auf die zu beleuchtende Fläche fällt und dort die gewünschte Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte erzeugt. Die Güte der Optik und die gewünschte Lichtstärkeverteilung des optischen Systems werden durch die Abstrahlcharakteristik der Lichtquellen und die Eigenschaften der lichttechnischen Baustoffe bestimmt. Kennt man diese, lassen sich die Optiken auf der virtuellen Ebene des Computers durch spezielle Strahlverfolgungs-Software ermitteln. Grundsätzlich wird zwischen reflektierenden und transmittierenden Werkstoffen unterschieden. Je nach der Oberflächenrauigkeit bzw. innerer Materialstruktur ergeben sich dadurch eine gerichtete, gemischte oder gestreute Reflexion bzw. Transmission. Die Verluste bei der Lichtlenkung werden durch den Reflexionsgrad bzw. den Transmissionsgrad ge kennzeichnet. Diese Materialeigenschaften sind definiert als das Verhältnis des reflektierten (bzw. transmittierten) Lichtstroms und des auf die Fläche auffallenden Lichtstroms. Opale Kunststoffe sind Beispiele dafür. Solche Materialien werden überwiegend bei Außenleuchten verwendet, bei denen es mehr auf eine dekorative Illumination als auf eine ökonomische Beleuchtung ankommt.

Gerichtete Reflexion, z. B. an Spiegelreflektoren aus hochglanzeloxiertem Aluminium. Exakte, mit Computern berechnete Spiegelformen ergeben die für die jeweilige Beleuchtungsaufgabe erforderliche Licht – stärkeverteilung und Abschirmbedingungen der Leuchten.

Gemischte Reflexion, z. B. an satinierten oder mit einer Mikrostruktur versehenen Spiegelreflektoren. Im Gegensatz zu hochglänzenden Materialien besitzt diese Oberfläche einen diffusen Anteil des reflektierten Lichtstroms. Die stärker gerichtete Komponente des reflektierten Lichtstroms wird für „definierte“ Ab schirmbedingungen genutzt.

Gestreute Reflexion, z. B. an mattlackierten Reflek – toren oder Gehäuseinnenflächen. Hochwertige Lackiertechnologien ermöglichen Reflexionsgrade von über 90% und liegen damit in der Größenordnungvon hochwertigen metallischen Reflexionswerkstoffen

Die gerichtete Transmission bei lichtdurchlässigen Werkstoffen (Glas, klare Kunststoffe) wird bei klaren Leuchtenabdeckungen zum Schutz des optischen Systems gegen Verschmutzung genutzt, ohne dessen optische Wirkung nennenswert zu beeinflussen. Energie- und kostenminimierte Außenleuchten zeichnen sich durch eine Optimierung des optischen Systems und durch klare, hochtransparente Abdeckungen für eine hohe Schutzart aus. Mit prismatischen Strukturen auf den hochtransparenten Leuchtenabdeckungen wird in den Prismen eine zusätzliche Lichtlenkung durch Lichtbrechung (Refraktion) bzw. durch Totalreflexion bewirkt und die Lichtausstrahlung in bestimmten Richtungen korrigiert.

Lichtstreuend transmittierende Materialien, entweder mit einer mikrostrukturierten Oberfläche oder mit im Material eingelagerten Pigmentstoffen, spalten den Lichtstrahl beim Auftreffen bzw. beim Durchgang durch das Material aufgrund Mehrfachreflexion auf.

Transluzente Materialien haben gegenüber (vollkommen) lichtstreuenden, wie z.B. opalen Kunststoffen, höhere Transmissionsgrade. Anzahl und Art der im Material eingelagerten kugelförmigen Additive sind hinsichtlich ausreichender Diffusität der Transmission und des gewünschten höheren Transmissionsgrades optimiert. Sie werden bei dekorativen Außenleuchten
und Bauformen verwendet, die durch die Art der Lichttransmission blendungsreduziert sind.

Spiegelmaterialien

Spiegeloptiken bestehen überwiegend aus Aluminium. Aluminium ist wegen seiner hohen Gesamtreflexion für lichttechnische Zwecke prädestiniert. Darüber hinaus  besitzt es gute Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften. Aluminium ist vollständig recyclebar und daher Umwelt- und Ressourcen schonend. Die in speziellen Verfahren aufgebrachte, schützende Eloxalschicht (ELOXAL – ELektrolytisch OXidiertes ALuminium) ist glashart, unempfindlich gegen UV-Strahlung und hochtransparent. Eloxalschichten sind strukturell mit dem Aluminiumgrundmaterial fest verbunden und dadurch abrieb- und korrosionsfest. Aluminiumreflektoren unterscheiden sich durch das verwendete Oberflächen- Vergütungsverfahren. Es ist zuunterscheiden zwischen

  • bandeloxiertem Aluminium
  • stückeloxiertem Aluminium
  • reflexionsverstärkend beschichtetem Aluminium.

 

Beim bandeloxierten Aluminium wird das Aluminium im walzfrischen Zustand und vor der Weiterverarbeitung in automatischen Anlagen mit einer schützenden,  glasharten Eloxalschicht überzogen. Bei zu dicken Eloxalschichten kann diese nach der Verformung, vorzugsweise an starken Krümmungen Haarrisse aufweisen, was bei Reflektorformen für Außenleuchten selten der Fall ist. Wird bandeloxiertes Aluminium mit geringen Eloxalschichtdicken verwendet, treten solche Oberflächenrisse nicht auf. Bei hochglänzenden Oberflächen können dann jedoch bei Verwendung von (stabförmigen oder kompakten) Dreibanden-Leuchtstofflampen Interferenzfarben entstehen. Diese Effekte haben keinen Einfluss auf den Reflexionsgrad und können vernachlässigt werden bzw. wirken sich nichtnegativ aus, wenn die Leuchten mit Abdeckungen versehen werden und ferner ästhetische Gesichtspunkte nachrangig sind. Bandeloxierte Reflektormaterialien ergeben für viele Anwendungen einen bewährten Oberflächenschutz für Aluminiumreflektoren, die alterungsbeständig und unproblematisch in der Pflege sind. Sie werden z. B. bei Feuchtraumleuchten höherer Schutzart und damit auch im Außenraum verwendet

Stückeloxierte Spiegeloptiken werden erst nach der mechanischen Bearbeitung des walzfrischen Alumi – niums, die besonders oberflächenschonend erfolgen
muss, in computergesteuerten Galvaniken oberflächenvergütet. Stückeloxierte Oberflächen sind daher vollkommen frei von fertigungsbedingten Haarrissen –auch im Bereich enger Biegeradien. Stückeloxierung ist wesentlich durch die Bearbeitungsschritte Glänzen, Anodisieren und Heißverdichten gekennzeichnet.Durch Glänzen werden Walzstrukturen des Aluminium-
Ausgangsmaterials eingeebnet. Beim chemischen Glänzverfahren (Bild 3.2-11) wird die Spiegeloberfläche in einem Säurebad geglättet. Hierbei erfolgt ein weitestgehendgleichmäßiger Materialabtrag, sowohl an mikroskopisch kleinen Erhöhungen als auch in den Vertiefungen. Das chemische Glänzen behält im Wesentlichen die mikrostrukturierte Oberfläche bei und ergibt einen Restanteil gestreuter Reflexion.

Beim elektrolytischen Glänzen (Bild rechts) entsteht an den Spitzen der mikroskopisch feinen Unebenheiten eine erhöhte elektrische Feldstärke. Dadurch findet der Materialabtrag bevorzugt im Bereich dieser Spitzen statt. Die Oberfläche wird dadurch besser eingeebnet und der Glanz verstärkt. Nach dem Glänzvorgang erfolgt das elektrochemische Anodisieren. Hierbei werden
die Spiegeloptiken ganzflächig – auch im Bereich der Schnittkanten – mit einer schützenden Aluminiumoxidschicht überzogen. Üblicherweise werden bei der Stückeloxierung Eloxalschichtdicken ≥ 8 μm erzeugt.

Optimale Reflexionseigenschaften werden durch Verwendung von Reinstaluminium (Reinheit 99,99% Al) als Ausgangsmaterial erreicht. Die Beständigkeit stückeloxierter Spiegeloberflächen ergibt das Heißverdichten der Oxidschicht. Das Resultat ist eine porenfreie, dauerhaft beständige und korundharte Oberfläche, die weitgehend unempfindlich gegen Verstaubung ist. Diese Technologie ist der Standard bei Qualitätsprodukten für die Außenbeleuchtung.

Reflexionsverstärkendes Aluminium ist das Ergebnis einer neuen Herstellungstechnologie. Basis ist ein Aluminiumträgermaterial (Substrat) mit vergleichs – weise geringem Reflexionsgrad, das dem Reflektor die nötige mechanische Stabilität für die exakte Form gibt. Darauf wird eine Reinstaluminiumschicht mit hohem Reflexionsgrad im Hochvakuum aufgedampft. In einem speziellen Beschichtungsverfahren wird hierauf ein reflexionsverstärkend wirkendes hochtransparentes Oxidschichtensystem aufgetragen. Wenn die transpa – rente Schicht eine von der Wellenlänge, dem Einfalls – winkel und dem Brechungsindex n abhängige Dicke aufweist, addieren sich die Amplituden der reflektierten Lichtwellen und wirken sich so reflexionsverstärkend aus. Die Weglänge in der transparenten Schicht muss (2n +1)·λ/2 betragen, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes ist (Lambda-Halbe-Technologie)

Werden verschieden dicke Schichten aufgebracht, verstärken sich mehrere Wellenlängen. Die Gesamt – reflexion von reflexionsverstärkend beschichtetem Aluminium beträgt mit ca. 95% deutlich mehr als bei hochglanz polier tem, walzfrischen Reinstaluminium mit bis zu 85% und mehr als bei stückeloxiertem Aluminium mit ebenfalls 85%.

Reflexionsverstärkendes Silber erreicht Reflexionsgradebis zu 98 %. Hierbei wird auf das Aluminium-Grundmaterial ein reflexionsverstärkendes Schichtensystemaus Silber aufgetragen. Mit diesem Material ausgestattete optische Systeme ermöglichen extrem reduzierte Leuchtenabmessungen und Produkte für höchste Beleuchtungsqualität.

Aluminiumbedampfte Kunststoffe als Reflektormaterial werden mit einer Lackschicht gegen Korrosion geschützt, die jedoch nicht so kratzfest und gegen UV-Strahlung resistent sind wie Eloxalschichten. Je nach der Schichtdicke der Bedampfung dringt Licht durch diese hindurch und in das Basismaterial ein, wird dort absorbiert und verringert so den Reflexionsgrad.Die Alterungs- und Temperaturbeständigkeit des Kunststoff-Basismaterials ist geringer als die der oberflächenvergüteten Aluminium-Reflektoren.

Leuchtenabdeckungen

Leuchtenabdeckungen (sogenannte Wannen und Ab – deckscheiben) erlauben verlängerte Wartungs inter valle durch Staubschutz und gegebenenfalls Feuchtigkeitsschutz. Darüber hinaus bieten sie mechanischen Schutz für die Leuchtmittel.

Klare, hochtransparente Leuchtenabdeckungen sind bei Außenleuchten der Standard. Sie beeinflussen die optischen Eigenschaften von Spiegelsystemen nur sehr gering, schützen diese jedoch vor Staub, Feuchtigkeit und Korrosion. Opale Leuchtenabdeckungen ergeben gleichmäßig ausgeleuchtete Beleuchtungskörper. Leicht mattierte, transluzente Kunststoffmaterialien
reduzieren die Leuchtdichte der Lampen und schaffen gleichmäßiger ausgeleuchtete Produkte.

Als Wannenmaterial kommt überwiegend Polymethylmethacrylat (PMMA), Handelsname z.B. PLEXIGLAS®, oder Polycarbonat (PC), Handelsname z.B. MAKROLON®, zur Anwendung.

Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein langjährig be – währtes Wannenausgangsmaterial. Im gesamten sichtbaren Spektrum besitzt PMMA ein ausgezeichnetes Transmissionsverhalten. PMMA ist praktisch dauerhaft vergilbungsfrei. Daher kommt es auch bei langjährigem Betrieb unter Sonneneinstrahlung nicht zur Vergilbung und Versprödung. Spezielle PMMA-Ausführungen
zeichnen sich durch eine verbesserte Schlagzähigkeit aus. In dieser Ausführung sind sie prädestiniert z. B. für Außenleuchten-Abdeckungen, bei denen eine erhöhte Stabilität gegenüber mechanischen Beanspruchungen gefordert ist.

Polycarbonat (PC) zeichnet sich durch eine herausragende Anfangsschlagzähigkeit aus. Im Langzeiteinsatz unter intensiver UV-Bestrahlung (Sonnenlicht) kann Polycarbonat vergilben. Die Vergilbung wird begleitet von einem Nachlassen der Schlagzähigkeit. Polycarbonat eignet sich vorzugsweise für Lampenschutzrohre oder Leuchtenwannen, die im Außenraum dem Risiko mutwilliger Zerstörung durch Vandalismus ausgesetzt sind.

Silikatglas wird wegen des Gewichts und der zu Kunststoffen vergleichsweise geringen Schlagfestigkeit nur in besonderen Fällen verwendet. Dazu gehören z. B. plane Abdeckscheiben aus temperaturwechselbeständigem Einscheiben-Sicherheitsglas, das nach Über – beanspruchung in kleine Stücke zerbricht und Personen nicht gefährdet. Auch werden besonders optisch wirkende Abdeckungen wie Fresnel-Gläser bei Pollerleuchten aus Silikatglas gegossen.

Lichttechnische Entwicklung, Optikentwicklung

Die optischen Eigenschaften von Leuchten werden auf der virtuellen Ebene des Computers mit entsprechender Software (z.B. nach dem Prinzip der Strahlverfolgung, Raytracing) entwickelt und durch Anlagenberechnungen in iterativen Prozessen optimiert. Das nachfolgende Beispiel zeigt ein vergleichsweise einfaches, aber sehr wirksames Ergebnis einer solchen Entwicklung: Die dekorative Außenleuchte mit symmetrischer Lichtstärkeverteilung soll mit einer Abschirmung versehen werden, um angrenzende Gebäudefassaden nicht unzulässig zu beleuchten und um
die Anwohner nicht durch störende Licht immissionen zu belästigen. Ein innen liegender Halbreflektor schirmt die Licht stärken in einem bestimmten Ausstrahlungs – bereich ab und verstärkt diese in der entgegengesetzten Richtung. Die dreidimensionale Lichtstärkeverteilung (LVK)wird asymmetrisch.

Das folgende Beispiel zeigt die Optikentwicklung einer Außenleuchte für maximale Lichtpunktabstände bis zu der Grenze, die durch die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke bzw. der Leuchtdichte auf der Fahrbahn und durch die maximal zulässige Schwellenwerterhöhung TI als Kriterium für die Blendungsbegrenzung bestimmt wird. Das Konstruktionsmodell der Leuchte und die äußeren Abmessungen des optischen Systems werden in aller Regel aus konstruktiven und gestalterischen Gründen vorgegeben. Aufgabe der Optikentwicklung ist es, die dreidimensionale
Reflektorform zu ermitteln. Dazu wird diese Form in eine sehr große Anzahl Flächenelemente unterteilt, deren Ausrichtung zu der ebenfalls in Teilflächen untergliederten Lichtquelle aufgrund der anlagen – spezifischen Vorgaben optimiert werden.

Neue Möglichkeiten der Minimierung des Energie – bedarfs in der Außenbeleuchtung eröffnen neue, innovative Lichtprodukte mit LED (Light Emitting Diode).
Bevorzugte Eigenschaften der LED sind

  • *die lange Lebensdauer, z. B. bis zu 60000 Stunden,
  • *die tageslichtweiße Lichtfarbe, die visuelle Vorteile

und zur Zeit bis zu 40% höhere Lichtausbeuten gegenüber LED mit warmweißen Lichtfarben hat (zum Thema „weißes Licht“ siehe Kapitel 1.2),

  • *der geringe Lichtstrom der Einzel-LED, der sich hier

als Vorteil erweist. Um den erforderlichen gesamten Lichtstrom je Leuchte zu erreichen, sind relativ viele LED in einer Leuchte notwendig. Richtet man jede davon auf eine andere Teilfläche der Nutzebene aus, lässt sich der Be leuchtungswirkungsgrad ganz wesentlich erhöhen und die Streuverluste und der Energiebedarf verringern.

Die nachfolgende Prinzipdarstellung zeigt Möglichkeiten der Lichtstromlenkung und Optikentwicklung für optimale energiesparende Straßenbeleuchtung mit LED. Jede einzelne LED ist mit einem optischen System, z. B. einer Linse mit unterschiedlicher Fokussierung, ausgestattet. In einer Straßenleuchte sind eine Vielzahl „Mini-LED-Scheinwerfer“ vorgesehen, die jeweils auf bestimmte Teil flächen der Fahrbahn aus – gerichtet werden. Dadurch wird der Beleuchtungswirkungsgrad aufgrund geringer „Streuverluste“ erhöht. Natürlich sollten auch die Randstreifen außerhalb der Fahrbahn angemessen beleuchtet werden.

Elekttrotechnische Eigenschaften

Aufschriften

Nach EN 60598-1 „Leuchten – Teil 1: Allgemeine Anforderungen und Prüfungen“ müssen auf Leuchten folgende Angaben (Aufschriften), insbesondere auf dem Typenschild, angebracht sein:

  • Ursprungszeichen, z.B. Herstellername
  • Typen- oder Bestell-Nummer
  • Bemessungsspannung, z.B. 230 V
  • Nennfrequenz, z.B. 50 Hz
  • Lampen-Nennleistung, z. B. 1 x HIT-DE/HST-DE 150W
  • Schutzklasse, sofern abweichend von Schutzklasse I,
    z.B. durch das Bildzeichen der Schutzklasse II
  • Schutzart, falls von IP20 abweichend, z.B. IP66
  • Höchstwert der Bemessungs-Umgebungstemperatur,
    falls abweichend von 25°C, z. B. ta = 40°C
  • ggf. Bildzeichen für die Montage der Leuchten
  • Kennzeichnung für besondere Lampen, z.B. zur Verwendung
    von Natriumdampf-Hochdrucklampen mit
    eingebautem oder separatem Zündgerät.

 

Qualitätsleuchten werden darüber hinaus gekennzeichnet mit dem Approbationszeichen, z.B. ENEC- bzw.  VDE-Zeichen, in Bild 3.3-2 auch das russische Prüf -zeichen.

Für zusätzliche Aufschriften können die Bildzeichen nach EN 60598 und anderer Regelwerke verwendet werden. Die Aufschriften müssen gut lesbar, dauerhaft auf der Leuchte angebracht und bei
der Installation deutlich erkennbar sein – einige davon bei der Wartung (z.B. beim Lampenwechsel).

EN 60598-2-3 verlangt für Außenleuchten, z. B. in der Montageanleitung, noch weitere Angaben:

  • Lichtpunkthöhe für den bestimmungsgemäßen
    Gebrauch der Leuchte
  • Gewicht (Masse) einschließlich der Vorschaltgeräte
  • Hauptmaße
  • Maximale Windangriffsflächen (siehe dazu Kapitel 3.4)
  • Eignung für die Verwendung in Innenräumen
  • Einstellung des Drehmoments in Nm, das auf alle

Bolzen oder Schrauben aufgebracht werden muss, die die Leuchte auf dem Leuchtenträger befestigen.

Schutzklassen, Schutzarten

Die Schutzklassen I, II und III sind in Kapitel 2.1 behandelt. Dekorative Außenleuchten werden überwiegend in der Schutzklasse I mit Anschluss an einen Schutzleiter ausgeführt. Für Straßenleuchten dominiert die Schutzklasse II, bei der spannungsführende Teile durch eine Basisisolierung und eine zusätzliche Isolierung oder durch doppelte Isolierung geschützt sind. Ein Schutzleiter darf nicht angeschlossen werden.

Der Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Feuchtigkeit in Leuchten wird durch den IP-Code nach IEC 60598 beschrieben, der aus zwei Ziffern besteht.

Die erste Ziffer beschreibt den Berührungsschutz bzw. Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern, die zweite Ziffer den Schutz gegen Wasser. Für Außenleuchten werden für Montagen bis 2,5 m über dem Boden die Schutzart IP3X und für eine Montage über 2,5 m IP2X verlangt. Tunnelleuchten und der lichttechnische Teil transparent abgedeckter Leuchten müssen IP5X einhalten.

Reinigungstechniken, die von einem Fachmann durchgeführt werden, sind durch die IP-Bemessungsdaten nicht abgedeckt. Wenn notwendig, wird Herstellern empfohlen, entsprechende Hinweise bezüglich Reinigungstechniken zur Verfügung zu stellen. Dies ist mit den Empfehlungen von IEC 60529 für Reinigungstechniken in Einklang, die vom Fachmann ausgeführt werden. Z.B. ist bei Reinigung mit Hochdruckreinigern eine Zustimmung des Herstellers erforderlich. Solche Sonderanforderungen werden wegen fehlender Prüfvorschriften auch als IPX9 bezeichnet.

Betriebsgeräte

Neben den in jeder Leuchte notwendigen Fassungen und Leitungen sind zum Betrieb der meisten Lampen zusätzlich Betriebsgeräte erforderlich. Für Gasentladungslampen sind das insbesondere Vorschaltgeräte zur Begrenzung des Lampenstroms und ggf. Starter, für Hochdrucklampen zusätzlich (Hochspannungs-) Zündgeräte, die die erforderlichen Spannungsimpulse zum Starten der Entladung liefern. Betriebsgeräte für die Lampen der Außenbeleuchtung sind

  • für Leuchtstofflampen bzw. Kompakt-Leuchtstofflampen

induktive (magnetische) Vorschaltgeräte und Starter oder elektronische Vorschaltgeräte mit oder ohne Dimm-Funktion, Kompensations- und ggf. Funkent – stör kondensatoren sowie Tonfrequenz-Sperrdrosseln,

  • für Hochdruckentladungslampen magnetische

oder elektronische Vorschaltgeräte, netzparallele Kompensationskondensatoren (hierbei entfallen Funkentstörkondensatoren), ggf. auch Tonfrequenz- Sperrdrosseln sowie Zündgeräte und Transforma – toren,

  • für Natriumdampf-Niederdrucklampen Hybrid-
  • Vorschaltgeräte und Zündgeräte,
  • elektronische Konstantstrom- bzw. Konstant –
    spannungsquelle für LED.

 

Insbesondere bei Leuchtstofflampen beeinflusst die Wahl des Vorschaltgerätes wesentlich die Leistungsaufnahme der Leuchte, die Lebensdauer der Lampen, die Beleuchtungsqualität und die Wirtschaftlichkeit.

Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen

Entladungslampen (Leuchtstofflampen, Hochdrucklampen) weisen eine negative Strom-Spannungscharakteristik auf. Bei konstanter Spannung steigt der Strom nach der Zündung aufgrund zunehmender Leitfähigkeit der Gasentladung extrem an und würde die Lampe zerstören. Daher ist eine Strombegrenzung durch Widerstände (Impedanzen) notwendig. Diese sind konventionelle
(KVG) bzw. verlustarme magnetische (VVG) oder elektronische Vorschaltgeräte (EVG). Zum Start der Entladung sind entweder externe Starter oder entsprechende elektronische Schaltungen im EVG notwendig.

Induktive Vorschaltgeräte werden in konventionelle (KVG) und verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) unterteilt. In beiden Fällen werden mit Kupferdraht umwickelte Eisenkerne verwendet. Die Zündung der Leuchtstofflampen erfolgt durch Starter.

Im Vergleich zu konventionellen Vorschaltgeräten führen spezielle Elektrobleche, größere Kupferquerschnitte und ein optimierter Kernaufbau bei verlustarmen Vorschaltgeräten zur Verringerung der Eigenverluste. Die Leistungseinsparung gegenüber konventionellen Vorschaltgeräten ist wesentlich von der Lampenleistung abhängig. Konventionelle Vorschaltgeräte haben eine deutlich höhere Verlustleistung als die übrigen Vorschaltgerätearten.

Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) betreiben Leuchtstofflampen mit einer Betriebsfrequenz von 30 kHz bis über 90 kHz. Während beim 50 Hz-Betrieb in jeder Stromhalbwelle die Entladungsstrecke erneut ionisiert werden muss (Spannungsspitzen im Oszillogramm) entfällt im Hochfrequenzbetrieb diese Ionisierungsarbeit. Die Lichtausbeute steigt und die Systemleistung sinkt. Darüber hinaus werden die zur Strombegrenzung erforderlichen Impedanzen bei Hochfrequenzbetrieb mit geringeren Induktivitäten erzeugt, wodurch die Verluste ebenfalls sinken. Beide Effekte führen bei gleicher Lampen – leistung zu höheren Lichtströmen bzw. zu höherer Lichtausbeute.

Die Lebensdauer von Leuchtstofflampen ist ganz wesentlich von der Art des Startverfahrens abhängig. Kaltstarts mit ungenügend vorgeheizten Elektroden verringern die Lebensdauer der Lampen. Durch eine auf die Lampe abgestimmte Vorheizzeit und Vorheizenergie der Elektroden wird eine nahezu von der Schalthäufigkeit unabhängige Lebensdauer erreicht. Mit solchen Lampen schonenden Startsystemen

(Warmstart-EVG) wird eine Verlängerung der Lampenlebensdauer um bis zu 50% gegenüber Starterschaltungen, bei stabförmigen Leuchtstofflampen auf bis zu 18000 Stunden, rreicht.

Der Leistungsfaktor ∂ (Quotient aus Wirkleistung und Scheinleistung, der bei sinusförmigen elektro – techni schen Größen als cos ƒ bezeichnet wird) von EVG-Schaltungen ist größer als 0,95. Kompensations- Kondensatoren können daher entfallen.

Betriebseigenschaften: EVG starten Lampen flackerfrei und sofort. Ein zusätzlicher Starter ist nicht erforderlich. Stroboskopische Effekte treten aufgrund hoher Lichtfrequenzen nicht auf. Funkentstörkondensatoren sind im EVG integriert.

Sicherheitsabschaltung defekter Lampen.Defekte Lampenelektroden oder hochohmige Lampenstrecken durch Undichtigkeiten im Glasrohr werden vom EVG automatisch erkannt. Kritische Betriebs zustände am Lampenlebensdauerende (wie Gleichrichtereffekte und End-of-life-Phänomen), die zu einer Temperatur – erhöhung im Elektrodenbereich führen können, werden ebenfalls detektiert und die Lampe abgeschaltet.

Die Cut-Off-Technologie bezeichnet ein Verfahren, mit dem die Elektroden der Lampen nicht dauernd mit Energie beaufschlagt werden, sondern nur zum Startzeitpunkt. Damit werden Temperaturerhöhungen im Elektrodenbereich vermieden, die Verlustleistung verringert und die Energieeffizienz gesteigert.

EVG sind auch für den Gleichspannungsbetrieb geeignet und können daher auch in Notstromversorgungssystemen für die Notbeleuchtung ohne zusätzliche Komponenten eingesetzt werden.

Für EVG für Leuchtstofflampen gelten im Wesentlichen folgende Normen:

  • EN 61347-1 „Geräte für Lampen – Teil 1: Allgemeine

und Sicherheitsanforderungen“ (IEC 61347-1),

  • EN 61347-2-3 „Geräte für Lampen – Teil 2-3: Besondere

Anforderungen an wechselstromversorgte elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen“ und

  • EN 60929 „Wechselstromversorgte elektronische

Vorschaltgeräte für röhrenförmige Leuchtstofflampen

  • Anforderungen an die Arbeitsweise“.

Multi-Lamp EVG. Um beim Wechsel von Leuchtstofflampen Falschbestückungen zu vermeiden, wurden bislang die Lampenlänge und die Bauform des Lampensockels bzw. der Fassung überwiegend so festgelegt, dass diese immer nur an dem in der Leuchte vorhandenen und für die Lampe zutreffenden Vorschaltgerät betrieben werden konnten. Dadurch wurde allerdings nicht immer das Optimum an Lichtausbeute erreicht. Die T5-Lampen (mit einem Durchmesser von 5⁄8 Zoll ≈ 16 mm) sind entweder auf hohe Lichtausbeute (High Efficiency, Abkürzung OSRAM FH, Abkürzung PHILIPS HE) oder auf hohen Lichtstrom (High output, Abkürzung OSRAM FQ, Abkürzung PHILIPS HO) optimiert worden, teils bei gleicher Lampenlänge und Fassungsart. Um Fehler beim Lampenersatz zu vermeiden bzw. unterschiedliche Lampen am gleichen EVG betreiben zu können, erkennen Multi-Lamp-Vorschaltgeräte aufgrund der im EVG hinterlegten Lampen-Betriebsdaten der T5-Lampen die eingesetzte Lampe und stellen ihre Betriebswerte darauf optimal ein. Die Identifikationsroutine besteht aus folgenden Prozessen:

  • nach dem Einschalten werden die Daten der
    Lampen elektroden für die Vorheizung bestimmt,
  • dann erfolgt der Lampenbetrieb mit einem Teststrom,
  • anschließend wird die Lampenspannung gemessen,
  • daraufhin werden Lampenart und Lampenklasse aus
    der im EVG hinterlegten Datei festgelegt,
  • die Betriebsdaten des Multi-Lamp EVG darauf ein –
    gestellt und
  • die Lampendaten für den schnellen Zugriff beim
    nächsten Einschalten gespeichert.

 

Bei Wiedereinschalten wird die Lampe anhand ihrer Elektrodenimpedanz sofort wiedererkannt. Wird eine Lampe mit anderen „Eingangsgrößen“ eingesetzt, durchläuft das Multi-Lamp-EVG die Identifikations – routine erneut und stellt seine Betriebsdaten auf diese Lampe ein.

Multi-Lamp EVG gibt es auch für Kompaktleuchtstofflampen. Daher wird z. Z. auf internationaler Normebene eine Harmonisierung der diversen Lampensockel bzw. Fassungen diskutiert. Mit der Multi-Lamp-Technologie ist hinsichtlich der Austauschbarkeit der Lampen ein ähnlich einfacher Zustand erreicht wie bei Glühlampenfassungen seit mehr als 100 Jahren.

1 Herstellerkennzeichnung 2 Anforderungsgerechte Auslegung für die Grenztemperatur 3 Eingangsspannung 230 V/240 V ± 10 % und Netzbetriebsfrequenz 50 Hz bis 60 Hz 4 Geeignet für 220 V Gleichspannung für die Notbeleuchtung 5 Hoher Leistungsfaktor, daher keine Kompensation erforderlich 6 Lampenzündung auch bei Tieftemperaturen bis -20°C 7‚ ENEC-Zeichen, geprüft nach EN 61347 und EN 60929, sowie EMV-Zeichen, das die Konformität mit den Normen für die elektromagnetische Verträglichkeit EN 55015, EN 61000 und EN 61547 zum Ausdruck bringt
8 CE-Kennzeichnung 9 Angabe der Energie-Effizienz-Klasse EEI, z. B. A2

Von den Multi-Lamp EVG sind die Multi-Watt-EVG zu unterscheiden, deren elektrische Betriebsdaten auf den „Mittelwert“ einer Reihe von Lampen mit ähnlichen Betriebsdaten fest eingestellt sind. Eine intelligente Lampenerkennung findet bei diesen Geräten nicht statt.

Dimm-EVG. Dimmbare Beleuchtungsanlagen werden immer häufiger eingerichtet, auch in der Außen – beleuchtung. Mit ihnen können Beleuchtungskosten gespart und das künstliche Licht je nach Mangel an Tageslicht und Bedarf hinzu geregelt werden.

Besondere Ausführungen elektronischer Vorschalt – geräte ermöglichen das flackerfreie Dimmen von stabförmigen- und Kompakt-Leuchtstofflampen in einem weiten Steuerbereich. Die Ansteuerung erfolgt über eine in EN 60929 genormte und im EVG vorhandene zweipolige Schnittstelle für eine Steuergleichspannung von 1…10 V. Die Steuerspannung wird im EVG erzeugt.

Die Verbindung von dimmbaren EVG und Dimmern bzw. Steuergeräten erfolgt über eine Zweidrahtleitung. Die analoge Steuerschnittstelle 1…10 V ist potenzialfrei von der Versorgungsspannung des EVG. Daher können meh rere EVG parallel an z.B. einem Dimmer betrieben werden.

Mit geeigneten Schalt- bzw. Dimmaktoren können Dimm-EVG auch zu Bestandteilen übergeordneter Lichtmanagementsysteme, wie EIB oder LON, werden.

Die Erfassung des Tageslichtes erfolgt über separate Fotosensoren. Eine zusätzliche Energieeinsparung wird erreicht, wenn geregelte Beleuchtungsanlagen zusätzlich mit Anwesenheitsdetektoren (Bewegungsmeldern) kombiniert werden, die die Beleuchtung beim Betreten des beleuchteten Bereiches automatisch zu- oder nach einer einstellbaren Zeit abschalten. In diesem Fall erweisen sich die Dimm-EVG als besonders vorteilhaft, weil damit eine weitestgehende Unabhängigkeit der Lampenlebensdauer von der Schalthäufigkeit erreicht wird, vorausgesetzt, die Einschaltdauer beträgt mindestens 5 Minuten.

DALI-EVG. Elektrische Verbraucher – so auch Beleuchtungsanlagen – können mit einem übergeordneten Bussystem kommunizieren, müssen dazu jedoch mit einer Schnittstelle (Interface) versehen werden. Die Installations- Bussysteme wie EIB und LON sind für komplexe Energiemanagementsysteme geeignet und erfordern daher auch entsprechend universell einsetzbare und mit
eigener „Intelligenz“ versehene Systemkomponenten. DALI dagegen ist ein einfaches, anwenderfreundliches System für Komponenten der Beleuchtungstechnik mit geringen Kosten. DALI-EVG haben anstelle der analogen Schnittstelle 1…10 V eine digitale Schnittstelle, die in der Normenreihe IEC 62386 „Digital Addressable Lighting Interface (DALI)“ definiert ist. An eine z. B. für
Lichtszenen programmierbare DALI-Steuereinheit können am Port DALI-Out maximal 64 DALI-EVG angeschlossen werden. DALI-EVG können auch über entsprechende Gateways mit übergeordneten, komplexen Gebäudesystemen wie EIB oder LON kommunizieren.

Im Sinne sparsamen Umganges mit immer knapper werdenden Energieressourcen und der Verringerung der Umweltbelastung hat das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union die Vorschaltgeräte- Richtlinie 2000/55/EG über Energie-Effizienz – anforderungen an Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen erlassen.

Die Richtlinie hat eine Energie-Effizienz-Klassifi zierung (Energie-Effizienz-Index EEI) mit maximal zulässigen Systemleistungen von Lampe und Vorschaltgerät sowie zwei Verbotsstufen eingeführt. Es sollen in einer zeitlichen Abfolge Vorschaltgeräte mit zu hoher Verlustleistung aus dem Markt genommen werden.

Die erste Verbotsstufe untersagte europaweit das Inverkehrbringen von Vorschaltgeräten der Klasse D seit dem 21.05.2002. Vorschaltgeräte der Klasse C sind seit dem 21.11.2005 nicht mehr zulässig. Das bedeutet, dass konventionelle (magnetische) Vorschaltgeräte der Gruppen C und D mit deutlich geringeren Wirkungsgraden als in der EEI-Klasse B2) nicht mehr in den Verkehr gebracht werden dürfen.

Zur Konkretisierung der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG betreffend der umweltgerechten Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP-Richtlinie) trat am 23.04.2009 in allen EU-Ländern die EU-Verordnung 245/2009 in Kraft. Damit wird auch die bisherige EU-Vorschaltgeräte- Richtlinie ersetzt. Es werden in drei zeitlichen Stufen von 2010 bis 2017 Mindestanforderungen an den Wirkungsgrad ‡VG des Vorschaltgerätes, der das Verhältnis von Lampenleistung Plampe und Systemleistung Psystem ist, bzw. an den Energie-Effizienz-Index (EEI) und dessen Klassifizierung gestellt

Beispiele für die von Vorschaltgeräten für Leuchtstoff – lampen mindestens einzuhaltenen Wirkungsgrade in den EEI-Klassen A2 BAT bis B2 enthält Tabelle 3.3-10. Die Werte von ‡VG (in %) können in der Planung auch zur Bestimmung der Leistung des Systems Lampe + Vorschaltgerät (Systemleistung) und für Berechnungen des Energiebedarfs verwendet werden:

Die Messung der Systemleistung von Lampe und Vorschaltgerät erfolgt nach der Norm EN 50294 „Verfahren zur Messung der Gesamteingangsleistung von Vorschaltgerät-Lampe-Schaltungen“.

Erläuterungen

A2 BAT best available technology (z. Z. bestmöglicher Wirkungsgrad) T8 stabförmige Leuchtstofflampen mit 26 mm Durchmesser T5-E stabförmige Leuchtstofflampen mit 16 mm Durchmesser, nur für EVG TC-L Kompaktleuchtstofflampen, lang TC-LE Kompaktleuchtstofflampen, lang, nur für EVG TC-D/DE Kompaktleuchtstofflampen, Zweifachrohr, für VVG oder EVG TC-T/TE Kompaktleuchtstofflampen, Dreifachrohr, für VVG oder EVG TC-TE Kompaktleuchtstofflampen, Dreifachrohr, nur für EVG 50Hz Bemessungsleistung an Netzspannung 50 Hz HF Bemessungsleistung im Hochfrequenzbetrieb am EVG

Vorschaltgeräte für Hochdrucklampen

Im Gegensatz zur Quecksilberdampf-Niederdruck – entladung (Leuchtstofflampe), deren Entladungs – mechanismus bei niedrigen Temperaturen und extrem niedrigem Gasdruck abläuft, steht das im Brenner der Hochdrucklampe zur Lichterzeugung verwendete Gas unter einem hohen Druck von bis zu 10 bar und er reicht Temperaturen von über tausend Grad. Zum Start der Gasentladung muss das Gas – wie auch bei Leuchtstofflampen – ionisiert (leitfähig gemacht) werden, um den hohen Stromfluss und die hohen Temperaturen im Plasma zu erzeugen. Dazu ist eine von der Lampenart (Gasfüllung) abhängige Zündspannung erforderlich.

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen (HM) zünden bereits bei Netzspannung. Natriumdampf-Hochdrucklampen (HS) benötigen Hochspannungsimpulse, um auch höhere Energiezustände des Natriums anzuregen und damit die Lichtfarbe und Lichtausbeute gegenüber der Niederdruckentladung zu verbessern. Gleiches gilt für Halogen-Metalldampflampen (HI), in denen dem Quecksilber Metallhalogenide der Gruppe der Seltenen Erden (z.B. Dysprosium, Holmium, Thulium) beigemischt sind und deren Lichtemission in Bezug auf Lichtfarbe und Lichtausbeute gegenüber der nur Quecksilber enthaltenden Hochdrucklampe (HM) verbessern.

Nach der Zündung besitzt das ionisierte Gas eine extrem hohe elektrische Leitfähigkeit und der Stromfluss steigt sehr schnell an, so dass dieser begrenzt werden muss. Die Strombegrenzung ge schieht üblicher weise durch die Impedanz eines induktiven Vorschaltgerätes. Dieses wird in Reihe zur Lampe geschaltet und muss an die Eigenschaften der Lampe und des Versorgungsnetzes
angepasst sein, da Hochdrucklampen im Allge – meinen auf Stromschwankungen empfindlich reagieren. Abweichungen vom Nennwert des Lampenstromes können zur Verringerung der Lebensdauer und veränderter Farbwiedergabe führen.

Bei Natriumdampf-Hochdrucklampen (HS) und Halogen- Metalldampflampen (HI) sind die vom Lampenhersteller angegebenen Referenzwerte für Lampenstrom, Lampenspannung
und Vorschaltgeräteimpedanz bei gleichen Lampenleistungen in der Regel identisch. Daher können für beide Lampenarten in den meisten Fällen auch die gleichen Vorschaltgeräte eingesetzt werden. Aufgrund der Veränderung der Lichtfarbe von HI-Lampen bei Abweichung der Impedanz vom Nennwert müssen jedoch die Vorschaltgeräte auf diese engeren Toleranzenabgestimmt sein.

Wird die Spannungsversorgung auch nur kurzzeitig unterbrochen, erlöschen Hochdrucklampen und können mit den normalen Zündgeräten erst nach einer Abkühlzeit von einigen Minuten neu gestartet werden. Mit Heiß wiederzündgeräten, die eine wesentlich höhere Zündspannung erzeugen, wird die Lampe selbsttätig sofort wieder neu gestartet.

Am Lebensdauerende von Entladungslampen kann der sogenannte Gleichrichtereffekt eintreten. Der dabei entstehende Gleichstromanteil des Lampenstroms wird durch die vorgeschaltete Induktivität praktisch nicht begrenzt. Es kommt zu erhöhtem Stromfluss und Erwärmung der Wicklungen, was zu einem Ausfall von Vorschaltgerät und Zündgerät führen kann. Besonders
ausgeprägt ist dieser Gleichrichtereffekt bei Natriumdampf- Hochdrucklampen und Halogen-Metalldampflampen. Da hierdurch außerdem unzulässig hohe Temperaturen an weiteren Leuchtenteilen, wie z. B. Fassungen und Leitungen, auftreten können, ist die Leuchtennorm EN 60598-1 um entsprechende Prüfungen ergänzt worden. Als wirksamer Schutz gegen eine
thermische Überlastung von Leuchtenkomponenten können induktive Vorschaltgeräte mit integriertem Temperaturschalter eingesetzt werden. Diese schalten bei Erreichen einer Grenztemperatur die Stromzufuhr zur Lampe automatisch ab. In Verbindung mit Zünd – geräten mit Zündzeitbegrenzung (siehe Abschnitt „Starter, Zündgeräte“) erfolgt ein sicheres Abschalten
auch nach Abkühlung und anschließenden weiteren Startversuchen.

Für Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf- Hochdrucklampen werden auch elektronische Vorschaltgeräte EVG angeboten. Diese haben geringere Abmessungen und geringeres ewicht. Sie bewirken

  • eine bessere Farbkonstanz,
  • ein zuverlässiges Abschalten defekter Lampen,
  • eine Zündzeitbegrenzung, wodurch vergebliche

Zündversuche defekter Lampen und Funkstörungen verhindert werden,

  • bis zu 15% höhere Lichtausbeuten,
  • bis zu 20% verbesserte Lichtstromabnahme während
    der Nutzungszeit,
  • bis zu 30% verlängerte Lebensdauer.

 

Für die Außenbeleuchtung geeignete EVG müssen mit doppelter oder verstärkter Isolierung versehen und mit einem erhöhten Feuchtigkeitsschutz ausgestattet sein.

Der zuverlässige Betrieb von Hochdruckentladungslampen ist an engere Toleranzen der elektrischen Daten der Betriebsgeräte geknüpft als bei Niederdruck- Entladungslampen. Daher sind EVG für Hochdruck – lampen nur nach ausdrücklicher Zulassung durch die Lampenhersteller verwendbar. Das gleiche gilt auch für alle Arten der Leistungsreduzierung.

Mit zunehmender Verbreitung intelligenter Managementsysteme in der Außenbeleuchtung werden EVG für HI-Lampen und für HS-Lampen an Bedeutung gewinnen.

Vorschaltgeräte für die Leistungsreduzierung

Natriumdampf-Hochdrucklampen und Quecksilberdampf- Hochdrucklampen lassen sich durch Erhöhung der Impedanz des Vorschaltgerätes ohne Einschränkung der Lebensdauer auf geringere Leistung und damit auf einen verminderten Lichtstrom umschalten. Für geringere Ansprüche an das Beleuchtungsniveau, z. B. in verkehrsschwachen Zeiten, ist dies eine Maßnahme zur Energieeinsparung, ohne die für die Verkehrssicherheit wichtige Gleichmäßigkeit der Beleuchtung zu verschlechtern. Die Leistungsreduzierung kann durch ein Vorschaltgerät mit gesonderter Anzapfung oder mit separater Zusatzimpedanz erfolgen. In beiden Fällen ist im Ruhezustand des Umschaltrelais

die Spannung an der Steuerphase 0 V und die höhere Impedanz und damit die geringere Lampenleistung geschaltet (Bild 3.3-13). Das Umschalten erfolgt mit einem Impedanzumschalter (Relais) und ohne Verlöschen der Lampe. Der Start der Lampen sollte stets bei 100% Nennleistung erfolgen. Besondere Leistungsumschalter betreiben die Lampe über ca. 5 min – unabhängig vom Steuer signal – im Volllastbetrieb und schalten dann automatisch auf die verringerte Leistung um.

Halogen-Metalldampflampen (HI) sind von Lampen – herstellern nicht für einen Reduzierbetrieb freigegeben, da eine Abweichung von der Nennleistung zu einer unerwünschten Änderung der Lichtfarbe führt.

Die Dimensionierung des Kompensationskondensators erfolgt für die reduzierte Leistung. Im 100%-Betrieb beträgt dann der Leistungsfaktor etwa 0,7, was akzeptabel ist. Würde aufgrund der 100%-Leistung kompensiert, ergäbe sich bei reduzierter elektrischer Leistung ein kapazitiver Leistungsfaktor, der aus Sicht der Energieversorger bzw. Netzbetreiber nachteilig ist.

Die Leistungsreduzierung hat jedoch eine Verschlechterung der Lichtausbeute (lm/W) zur Folge, weil der Lichtstrom stärker reduziert wird als die elektrische Leistung.

Eine weit verbreitete Variante von angezapften Vorschaltgeräten findet in Leuchten für den Betrieb von Lampen unterschiedlicher Leistung Anwendung. Solche Leuchten werden werksseitig auf die niedrige Lampenleistung angeschlossen bzw. bei Produkten mit Um – schalter auf die niedrige Lampenleistung eingestellt. Diese Leistungseinstellung dient nicht zur Leistungs –
reduzierung, sondern der Anpassung des Vorschalt – gerätes an die optimalen Betriebsbedingungen der eingesetzten Lampe.

Vorschaltgeräte für Natrium-Niederdrucklampen

Das Betriebsverhalten der Natriumdampf-Niederdrucklampen ist dem von Leuchtstofflampen ähnlich. Um jedoch das feste Natrium im Entladungsgefäß zu verdampfen (Dampfdruck ca. 1 Pa = 0,01 mbar) findet zunächst die Entladung im Füllgas statt, das aus Argon, Xenon und Neon besteht und beim Hochlaufen rötlich schimmert. Nach einer Hochlaufzeit von bis zu 15 min.
erreicht die Rohrwandtemperatur bis zu 350°C und die Lampe den maximalen Lichtstrom. Um die Temperatur zu halten, muss das U-förmige Entladungsgefäß IR reflektierende Schichten und durch einen Außenkolben gegen Abkühlung geschützt werden. Diese Lampen werden überwiegend in Anlagen eingesetzt, die seltener geschaltet werden, wie z. B. für die Schleusenbeleuchtung.
Dabei wird der länger andauernde Anstieg des Lampenlichtstroms akzeptiert. Früher wurden die Lampen mit Streufeldtransformatoren betrieben. Lampen am heute üblichen Hybrid-Vorschaltgerät und Zünd gerät starten sicherer und schneller.

Streufeldtransformatoren ergeben aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus (Abstand zwischen Primär- und Sekundärwicklung, breitere Luftspalte und daher höheres Streufeld) eine lose Kopplung
zwischen den Magnetfeldern der beiden Wicklungen, steigern die Sekundärspannung (von 500 V bis 600 V) daher langsamer als normale Transformatoren und verhalten sich wie ein normaler Transformator mit in Reihe geschalteter, Strom begrenzender Drossel (Induktivität). Sie weisen höhere magnetische Feldstärken in ihrer Umgebung auf, sind großvolumig, schwer und relativ verlustreich.

Diese Nachteile haben Hybridvorschaltgeräte nicht. Sie bestehen aus einer Strombegrenzungsdrossel und einem Streufeldtransformator mit geringerer Ausgangsspannung.

Natriumdampf-Niederdrucklampen geringer Leistung bis 18 W werden mit einer Drossel (Induktivität) als Strombegrenzer und einem Zündkondensator von 5 μF betrieben, der auch die Kompensation bewirkt.

Um die Lampen mit einer Leistung von 55 W und höher zu zünden, ist zusätzlich ein Überlagerungszündgerät erforderlich, das Spannungsimpulse von ca. 1,5 kV erzeugt.

Starter und Zündgeräte

Grundsätzlich ist die Entladungsstrecke in Gasentladungslampen nicht leitfähig. Dies erfolgt erst durch Ionisierung (Aufspaltung in positiv und negativ geladene Ladungsträger) des Gases im Entladungsgefäß. Dazu ist – je nach Art des Gases und dessen Druck – eine erhöhte Zündspannung erforderlich, die mit Hilfe von Startern oder Zündgeräten erzeugt wird.

Starter für Leuchtstofflampen haben die Aufgabe, einerseits für eine ausreichende Vorheizung der Lampenelektroden zu sorgen (der Starter ist geschlossen). Andererseits müssen sie im geeigneten Zeitpunkt öffnen und im induktiven Vorschaltgerät durch Gegeninduktion eine hohe Zündspannung für die Lampe erzeugen. Starter sind dazu mit Bimetallkontakten ausgestattet, die nach ausreichender Vorheizung der Elektroden reagieren.

Starter für Leuchtstofflampen mit induktiven Vorschaltgeräten müssen EN 60155 „Glimmstarter für Leuchtstofflampen“ (IEC 155) oder EN 61347-2-1 „Geräte für Lampen – Teil 2-1 Besondere Anforderungen an Start – geräte (andere als Glimmstarter)“ entsprechen. Üblicherweise kommen serienmäßig Universalstarter zum Einsatz. Sie können bei Bedarf problemlos gegen Sicherheitsstarter oder elektronische Starter getauscht werden. Sicherheitsstarter schützen Leuchtenkomponenten vor thermischen Überlastungen. Sie sorgen für schnelleren Lampenstart und schalten defekte Lampen am Lebensdauerende ab. Störendes Lampenflackern am Ende der Lampenlebensdauer wird vermieden.

Elektronische Starter führen durch verbessertes Zündverhalten zu verkürzten Startzeiten und vermeiden Lampenfrühausfälle bei häufigem Schalten und Kurzzeitbetrieb, z.B. bei Außenbeleuchtungsanlagen mit Bewegungsmeldern.

Hochdrucklampen benötigen je nach Art der Gas – füllung und des Gasdruckes sehr unterschiedliche Zündspannungen, die von Zündgeräten erzeugt und der Lampenleerlaufspannung überlagert werden (Überlagerungszündgeräte).

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen (HM) zünden bereits bei anliegender Netzspannung und benötigen keine gesonderten Startgeräte. Halogen-Metalldampflampen (HI) entsprechen vom Aufbau her im Wesent – lichen den Quecksilberdampf-Hochdrucklampen, können jedoch wegen des Zusatzes von Halogeniden z. B. der Elementengruppe der Seltenen Erden nur durch den Einsatz externer Zündgeräte gestartet werden. Diese erzeugen Hochspannungsimpulse, die der Lampenleerlaufspannung überlagert werden, um die Entladungsstrecke in der Lampe zu ionisieren.

Natriumdampf-Hochdrucklampen (HS) benötigen ebenfalls Hochspannungspulse, um auch höhere Energiezustände des Natriums anzuregen und damit die Lichtfarbe und Lichtausbeute gegenüber der Niederdruckentladung zu verbessern. Durch Erhöhung des Druckes im Inneren des Glaskolbens der Natriumdampf-Hochdrucklampen (HS) sind ebenso wie bei Halogen-Metalldampflampen (HI) deutlich höhere Zünd spannun gen notwendig. Natriumdampf-Hochdrucklampen, die einen integrierten Zünder besitzen, sind in der Lampen bezeichnung mit „I“
gekennzeichnet und dürfen nicht zusätzlich an einem externen Zündgerät angeschlossen werden.

Natriumdampf-Niederdrucklampen werden ebenfalls am externen Zündgerät betrieben. Sie benötigen jedoch geringere Zündspannungen als Hochdrucklampen.

Maßgebend für das erfolgreiche Zünden einer Lampe sind

  • der Scheitelwert der Zündspannung, z. B. 5,0 kV,
  • die Pulsbreite, d. h. die Zeit, in der noch 90% des

Spitzenwertes der Zündspannung erreicht wird,

  • die Anzahl der Zündpulse je Netzperiode, z. B. 6, und
  • die Phasenlage der Zündimpulse, die jeweils kurz

vor dem Netzspannungsmaximum in der positiven und negativen Netzhalbwelle einsetzen.

Nach erfolgter Zündung benötigen HS- und HI-Lampen eine Hochlaufzeit von ca. 2 bis 5 Minuten bis sich ein stabiler Betriebszustand einstellt und die Lampe ihren maximalen Lichtstrom erreicht. Nach Verlöschen der Lampe, auch nach einer kurzzeitigen Netzspannungsunterbrechung, ist ein erneutes Zünden bei regulärer Zündspannung erst nach einer Abkühlzeit von bis zu
5 Minuten bei HS-Lampen bzw. bis zu 20 Minuten bei HI-Lampen möglich. Zur Vermeidung eines Ausfalls der Beleuchtung können entweder Halogenglühlampen zur Zündzeitüberbrückung oder Heißwiederzündgeräte mit erheblich höheren Zündspannungen eingesetzt werden.

Hochdrucklampen zeigen am Lebensdauerende eine Erhöhung der Brennspannung, weswegen sich die Lampen zyklisch ein- und ausschalten. Zündgeräte und andere Betriebsgeräte der Lampe können dadurch thermisch überbelastet und zerstört werden. Zünd – geräte mit Abschaltautomatik (Timer-Zündgeräte) vermeiden diese Effekte, indem sie Zündimpulse nur in einer definierten Zeitdauer erzeugen, z.B. im Bereich von 2 bis 20 Minuten. Die Abschaltzeit ist lampenspezifisch. Nach kurzzeitiger Netzspannungsunterbrechung wird die Timer-Funktion zurückgesetzt und die Lampen zünden wieder – vorausgesetzt, die Lampen sind bereits ausreichend abgekühlt und noch funktionstüchtig. Im anderen Fall wird aus Sicherheitsgründen der Zündversuch nach Ablauf der Abschaltzeit abgebrochen.Damit werden auch die am Lebensdauerende der Lampen entstehenden höheren elektromagnetischen Belastungen (EMV) und Störungen, z.B. des Rundfunkempfangs in der Umgebung, vermieden.

Heißwiederzündgeräte

Die große Vielfalt von Hochdruckentladungslampen ermöglicht deren Einsatz in einem weiten Anwendungsspektrum mit unterschiedlichsten lichttechnischen Anforderungen. Ein genereller Nachteil der Lampen ist jedoch, dass sie bei Verwendung von konventionellen Zündgeräten nach dem Ausschalten nicht sofort wiedergezündet werden können. Aufgrund des hohen Gasdruckes im Entladungsgefäß benötigen die Lampen zunächst eine Abkühlzeit, damit die Zündspannungen von 1 bis 5 kV der Standardzündgeräte ausreichen. Typische Abkühlzeiten liegen für Natriumdampf- Hochdrucklampen leistungsabhängig im Bereich von 2 bis 5 Minuten und für Halogen-Metalldampflampenbei etwa 10 bis 20 Minuten.

Auf vielen Gebieten der Beleuchtungstechnik ist es erforderlich, dass Lampen, z.B. nach einer Netzunterbrechung, sofort wieder betriebsbereit sind. Dies ist beispielsweise bei Film- und Fernsehaufnahmen, bei der Beleuchtung von Sportstätten und Flughäfen, in Fabrikationsbetrieben und militärischen bzw. zivilen Sicherheitsbereichen unbedingte Voraussetzung. Um
die Anforderung einer sofortigen Wiederzündung der Lampe auch im heißen Zustand zu gewährleisten, werden spezielle Heißzündgeräte eingesetzt. Diese Zündgeräte erzeugen deutlich höhere Zündspannungen und stellen damit einen sofortigen Wiederstart sicher. Das Bild auf der linken Seite zeigt die für die Heißzündung notwendige Zündspannung einer Halogen-Metalldampflampe HIT-DE70W in Abhängigkeit von der Zeit Δt nach einer Netzunterbrechung. Für eine zu jedem Zeitpunkt zuverlässige Heißwiederzündung muss das Zündgerät ca. 25 kV erzeugen können. Noch deutlich höhere Wiederzündspannungen von ca. 65 kV sind bei Lampen mit einer Leistung von 3500 W erforderlich.

Heißwiederzündgeräte sind heute mehr als nur „Hochspannungsgeneratoren“. Sie enthalten ein mikroprozessorgesteuertes Zündmanagementsystem, das

  • die Lampe erkennt und die erforderliche Höhe der

Zündspannung und die Anzahl bzw. Breite der Zündimpulse und damit die Energie für einen Lampen schonenden Sofortstart bestimmt,

  • *die Zündenergie von kalten und warmen Lampen
    unterschiedlich dimensioniert,
  • den Zündvorgang überwacht und bei erfolgreichem

Start beendet und damit Funkstörungen vermeidet,

  • erloschene Lampen sofort wieder zündet und bei

vergeblichen Zündversuchen, was z.B. am Ende der Lampenlebensdauer oft er Fall ist, den Zündvorgang abbricht,

  • die End-of-Life-Effekte, wie z.B. einen höheren

Gleichstromanteil und damit verbundene höhere Erwärmung, erkennt und bei Erreichen bestimmter Grenzwerte den Zündvorgang sicher abbricht und Leuchtenkomponenten vor Zerstörung schützt.

Aufgrund der extrem hohen Spannungen, welche für eine Heißzündung an den Lampenelektroden anliegen, sind nicht alle Lampen für eine solche Anwendung geeignet und vom Hersteller freigegeben. Verwendet wer den können im Wesentlichen nur zweiseitig gesockelte Lampen. Es können außerdem Lampen mit E40- Sockel eingesetzt werden, bei denen sich der zweite
Pol auf der gegenüberliegenden Seite (dem Dom) befindet, sowie einseitig gesockelte Halogen-Metalldampf- Kurzbogenlampen mit speziellen hochspannungsfesten Lampenfassungen.

Es wird unterschieden zwischen der symmetrischen und der asymmetrischen Zündung. Bei der symmetrischen Zündung wird die notwendige Zündspannung jeweils zur Hälfte auf beide Lampenelektroden aufgeteilt. Bei einer Gesamtspannung von z.B. 30 kV liegen damit bezogen auf Erdpotential nur jeweils 15 kV an den Lampenelektroden an. Dadurch verringert sich der konstruktive Aufwand zur Isolierung der Leitungen und Fassungen. Bei symmetrischen Zündgeräten sollten beide Zuleitungen die gleiche Länge aufweisen. Sie sind getrennt voneinander zu führen.

Bei der asymmetrischen Zündung wird bezogen auf Erdpotenzial die gesamte Zündspannung auf einen Fassungspol gegeben. Für Lampen mit E40-Sockel muss die gesamte Hochspannung an
den zweiten Pol der Lampe angelegt werden. Der Leiter am E40-Sockel führt neutrales (N) oder Phasen- Potential (L).

Für die Hochspannung führenden Zündleitungen sind besondere Sicherheitsmaßnahmen zu beachten, wie

  • Spannungsfestigkeit,
  • Verlegung in den Leuchten zur Vermeidung von

Funkenüberschlag, Beschädigungen, Ionisations – erscheinungen, Koronaentladungen usw.,

  • Schutz gegen Berührung, Feuchtigkeit oder mechanische
    Beschädigung,
  • Kriech- und Luftstrecke von ca. 1,5 mm/kV zu

benachbartem Potenzial, wie z. B. Reflektoren, Kabeldurchführungen usw.

Bei Leuchten mit Heißwiederzündgeräten ist ein Türschalter vorzu sehen, der beim Öffnen der Leuchte sicherstellt, dass keine Hochspannungspulse, z. B. nach Öffnen der Leuchte für Wartungszwecke, erzeugt werden.

Kompensations-Kompensatoren

Beim Betrieb von Entladungslampen mit induktiven Vorschaltgeräten liegt der Leistungsfaktor ∂ (für sinusförmige Größen als cos φ bezeichnet) lediglich bei 0,3 bis 0,5. Um beim Betrieb von Entladungslampen eine erhöhte Belastung des Versorgungsnetzes durch den Blindleistungsanteil zu vermeiden, fordern die Errichtungsvorschriften der deutschen Netzbetreiber bzw. Energie-Versorgungsunternehmen eine Kompensation, sofern mehr als 250 W Systemleistung (Leistung der Lampe plus Verlustleistung des Vorschaltgerätes) je Außenleiter angeschlossen sind. Ziel ist ein Leistungsfaktor von mindestens 0,9.

Kondensatoren für Leuchten mit Entladungslampen müssen der Gerätevorschrift EN 61048 „Kondensatoren für Entladungslampen – insbesondere Leuchtstofflampen- Anlagen“ entsprechen und das Prüfzeichen einer anerkannten Prüfstelle, z.B. ENEC oder VDE, KEMA, DEMKO, SEV, ÖVE, tragen. Die Prüfung bestätigt auch die Freiheit von schädlichen polychlorierten Biphenylen (PCB). Kondensatoren müssen einen Entladewiderstand aufweisen, es sei denn, der Entladungsvorgang erfolgt durch die Lampenschaltung selbsttätig.

Es sind sowohl Kondensatoren des Typs A (selbstheilend, ohne Abschalteinrichtung) als auch des Typs B (selbstheilend, mit Abschalteinrichtung) nach EN 61048 zulässig.

Bei der Einzelkompensation hat sich die Parallelkompensation durchgesetzt, und zwar aus einer Vielzahl ökonomischer und ökologischer Gründe:

  • Die EU-Richtlinien zur Energieeinsparung schreiben

eine deutliche Verringerung der Verlustleistung von Vorschaltgeräten für Entladungslampen vor, wozu auch Kompensations-Kondensatoren gehören. Die früher bei Leuchtstofflampen verwendete Reihenkompensation und die DUO-Schaltung weisen gegenüber der parallelkompensierten Schaltung bis 14% höhere Verlustwerte und eine bis zu 20% geringere Lampenlebensdauer auf.

  • Der Warenaustausch in Europa fordert eine Vereinheitlichung

der Blindleistungs-Kompensations – verfahren für Leuchten. Außerhalb Deutschlands, Österreichs und der Schweiz wird überwiegend Parallelkompensation angewendet.

  • Frühere Bedenken gegen eine Parallelkompensation

resultierten aus möglichen Störungen von Tonfrequenz- Rundsteueranlagen der Netzbetreiber z.B. zur Tarifumschaltung und zur Steuerung der öffentlichen Beleuchtung (siehe auch Kapitel 2.3). Zukünftig ist eine entsprechende Abstimmung mit dem Netzbetreiber nur dann erforderlich, wenn die Leistung einer Beleuchtungsanlage den Wert von 5 kVA überschreitet und wenn undsteueranlagen im Versorgungsnetz eine Frequenz von mehr als 300 Hz aufweisen. Diese Frequenzgrenze wird in Deutschland nur sehr selten überschritten, so dass Parallelkompensation
in den meisten Fällen keinen Einschränkungen unterliegt – in vielen europäischen Ländern ohnehin nicht. Auskunft dazu erteilen die zuständigen Netzbetreiber.

  • Leuchten mit Parallelkondensatoren benötigen keinen

zusätzlichen Funkentstörkondensator.

In Deutschland dürfen aufgrund der PCB-Verbotsverordnung seit 1989 keine “’PCB-haltigen Kondensatoren“‘ mehr ausgeliefert werden. Die am 30.06.2000 in Kraft getretene „Verordnung über die Entsorgung polychlorierter Biphenyle (PCB), polychlorierter Terphenyle sowie halogenierter Monomethyldiphenylmethane und zur Änderung chemikalienrechtlicher Vorschriften“ (PCB-Abfallverordnung) regelt u. a. die Verwendung von PCB-haltigen Erzeugnissen. Danach ist grundsätzlich die Verwendung von Erzeugnissen verboten, die Zubereitungen mit einem PCB-Gehalt von mehr als 50 mg/kg enthalten. Für Erzeugnisse, die am 29.07.1989 bereits in Betrieb waren, gilt eine Übergangsregelung gemäß § 54 Abs. 2 der Gefahrstoffverordnung. Danach dürfen:

  • Kondensatoren, die mehr als 100 ml, aber nicht

mehr als 1 Liter PCB-haltige Flüssigkeit enthalten, bis zu ihrer Außerbetriebnahme, längstens jedoch bis zum 31.12.2010, und

  • Kondensatoren, die bis zu 100 ml PCB-haltige Flüssigkeit

enthalten, bis zu ihrer Außerbetriebnahme (ohne konkretes Enddatum) verwendet werden.

Aufgrund der Abmessungen von Kompensations- Kondensatoren in Leuchten kann für die meisten Entladungslampen davon ausgegangen werden, dass diese weniger als 100 ml PCB enthalten und daher bis zur Außerbetriebnahme weiter in den Leuchten verbleiben können.

Funk-Enststörkondensatoren

Grundsätzlich müssen alle Leuchten funkentstört sein und EN 55015 entsprechen. Das gilt seit dem Jahr 2000 auch für Außenleuchten. Der Nachweis kann durch dasEMV-Zeichen, z. B. der VDE-Prüfstelle, erfolgen.

Funk-Entstörkondensatoren unterdrücken Störspannungen eines Betriebsmittels. DIN VDE 0565-1 unterscheidet Funk-Entstörkondensatoren der Klasse X und Y. Kondensatoren der Klasse X werden netzparallel, d. h. zwischen Leiter und Neutralleiter, angeschlossen. Kondensatoren der Klasse Y werden zwischen den Netzleitungen und dem Metallgehäuse des Betriebsmittels
bzw. dessen Schutzleiter angeschlossen.

Bei Leuchten in Starterschaltung werden nur Kondensatoren der Klasse X verwendet. Diese werden aufgrund ihrer Spannungsfestigkeit in zwei Unterklassen X1 (Spitzenspannung > 1200 V) und X2 (Spitzenspannung bis 1 200 V) eingeteilt. Bei netzparallel kompensierten Leuchten entfällt der Funk-Entstör kondensator, weil dessen Funktion vom Kompensa tions-Kondensator mit erfüllt wird. Bei Leuchten mit elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) entfallen ebenfalls zusätzliche Funk-Entstörkondensatoren.

Bei mehrlampigen Leuchten mit induktiven Vorschaltgeräten gilt die Funkentstörung für einphasigen Anschluss. Bei Aufteilung der Lampenkreise für Serien schaltung muss für jeden weiteren Stromkreis ein zusätzlicher Funk-Entstörkondensator bauseits eingesetzt werden.

Man geht davon aus, dass für induktiv geschaltete Hochdrucklampen die Grenzwerte für die Störspannung ohne Sondermaßnahmen (z. B. Funk-Entstörkonden – sator) unterschritten werden. Das CE-Zeichen auf der Leuchte dokumentiert, dass die Vorschriften zur Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) eingehalten werden.

Hochdrucklampen zeigen aufgrund der Brennspannungserhöhung am Lebensdauerende ein zyklisches Zünden und Erlöschen und dadurch erhöhte EMVBelastung der Umgebung. Diese kann durch timer – gesteuerte Zündgeräte vermieden werden, die nach einer lampenspezifischen Zeit den Zündvorgang abbrechen.

Tonfrequenz-Sperrdrosseln

Kondensatoren, insbesondere für die Blindstrom – kompensation, die parallel zum Netz geschaltet sind (Parallelkondensatoren), können für Funksignale mit hohen Frequenzen einen sehr geringen Widerstand darstellen und diese sogar kurzschließen. Bei den meist für Steuerungszwecke verwen deten Tonfrequenzen zwischen 167 Hz bis 250 Hz sind trotz netzparalleler Kondensatoren keine negativen Auswirkungen auf die Signalübertragung zu erwarten. Bei höheren Frequenzen, die früher bis 2000 Hz reichten, können zusätzliche Tonfrequenz-Sperrdrosseln erforderlich sein.

Grundsätzlich bildet eine Tonfrequenz-Sperrdrossel mit dem dazu in Reihe geschalteten Kompensationskondensator einen netzparallelen Schwingkreis mit einer bestimmten Resonanzfrequenz (Bild 3.3-23). Der Schwingkreis stellt für einen entsprechenden Bereich der Tonfrequenz einen hohen Widerstand dar und verhindert, dass die Steuersignale der Tonfrequenz-Rundsteueranlage kurzgeschlossen werden.

Man unterscheidet Tonfrequenz-Sperrdrosseln für Signalfrequenzen von 475 Hz bis 2000 Hz und für Signale im Bereich von 1000 Hz bis 3000 Hz.

LED-Betriebsgeräte

Auch Light Emmitting Diodes (LED) benötigen Betriebsgeräte, die den erforderlichen elektronisch stabilisierten Niedervolt-Gleichstrom erzeugen. Grundsätzlich wird zwischen Konstantstrom- und Konstantspannungs- Betriebsgeräten unterschieden. Mit Konstantstrom- Betriebsgeräten werden mehrere, vornehmlich Hochleistungs-LED, an einer Elektronik besonders effizient in Reihe betrieben. Typische Stromwerte dieser Betriebsgeräte sind 350 mA, 700 mA oder 1050 mA, je nach LED-Leistungsstufe. Bei einer höheren Anzahl von LED kann die Gleichspannung jedoch Werte von 200 V und mehr annehmen, so dass in diesen Fällen Sicherheitsmaßnahmen gegen zu hohe Berührungsspannung erforderlich sind.

Mit Konstantspannungs-Betriebsgeräten werden mehrere, meist Low-Power-LED-Module, parallel betrieben. Jeder LED ist eine eigene Elektronik für die Konstanthaltung des Betriebsstromes zugeordnet, was jedoch die Verlustleitung des Gesamtsystems erhöht. Solche Systeme werden häufig in dekorativen Anwendungen, wie z. B. als Leuchtelemente an Fassaden, eingesetzt. Die Kleinspannung, z. B. 24 V, erfüllt die Anforderungen an die Schutzkleinspannung SELV.

LED können mit dafür ausgelegten Betriebsgeräten gedimmt betrieben werden. Die Dimmung erfolgt mit einer Pulsweitenmodulation, jedoch bei konstantem Betriebsstrom. Für die Ansteuerung der Dimmung werden die im Bereich der Beleuchtung marktüblichen Schnittstellen eingesetzt, wie z. B. DALI.

Akustische Eigenschaften

Schalldruck(pegel)


Die Schallleistung und die akustischen Eigenschaften des Raumes bestimmen den Schalldruck und damit die wahrgenommene Lautstärke im Raum. Höreindrücke werden im menschlichen Ohr durch den Schalldruck p hervorgerufen, der auf das Trommelfell einwirkt. Die Hörschwelle liegt bei etwa 2 · 10-4 μbar, die Schmerzschwelle bei etwa 2 · 10+2 μbar. Wegen des unübersichtlichen
Bereiches von 6 Zehnerpotenzen und auch wegen der physiologisch empfundenen Wahrnehmung von Lautstärken wurde der Schalldruckpegel als eine logarithmische Skala eingeführt. Das logarithmische Verhältnis des Schalldrucks p einer Geräuschquelle zum Hörwellenschalldruck p0 wird als Schalldruckpegel LP in Dezibel (dB) angegeben (oft auch nur als Schallpegel
bezeichnet).

Leuchtenauswahltabelle

Kennzeichen für Leuchten und deren Montage sowie für Betriebsgeräte für Leuchten nach DIN VDE 100-559 bzw. HD 60364-5-559


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