Planung und Errichtung von LED-Beleuchtungsanlagen

Je nach Phasenlage der Speisespannung fällt die Stromspitze dabei höher aus. Die 90°-Lage des Schaltimpulses ist der ungünstigste Zeitpunkt (Bild 3) bezüglich der Einschaltstromspitzen.

Diese starken Ströme können zu einer Beschädigung der Leitungen und Betriebsmittel wie LED-Module führen. Es werden in der Industrie deshalb teils Vorschaltgeräte eingesetzt, die im Nulldurchgang schalten. Bei großen Leuchtengruppen in einem Strang kann der hohe Einschaltstrom dazu führen, dass der in der Elektroinstallation befindliche Leistungsschutzschalter (LS) ungewollt auslöst. Gute LED-Leuchten zeigen ein rampenförmiges Einschaltverhalten und einen stabilisierten Ausgangsstrom mit geringen Rippeleigenschaften (Bild 4). Zur Vermeidung der Auslösung des LS geben die Hersteller in den Produktdatenblättern der LED-Betriebsgeräte Hinweise zur zulässigen Anzahl ihrer Betriebsgeräte für den Anschluss an den LS unterschiedlicher Strombelastbarkeit und Spezifizierung der magnetischen Auslösung. In der Industriebeleuchtung wird für Beleuchtungsgruppen der Einsatz von C-Automaten empfohlen. Die Anzahl der Leuchten am Automaten muss dann mit dem Datenblatt der Leuchte ermittelt werden [10].

Bild 4: Einschaltverhalten qualitativ hochwertiger LED-Leuchten (Quelle: LED-Institut Dr. Slabke)

Transiente Überspannungen

Transiente Überspannungen im Versorgungsnetz entstehen durch elektrostatische Entladungen, Abschalten von Verbrauchern, Schaltfunken an Schaltkontakten oder durch Blitzeinschlag in der unmittelbaren Umgebung. Sie können auch von benachbarten Störquellen kapazitiv oder induktiv in Versorgungs- oder Signalleitungen eingekoppelt werden.

Transiente Überspannungen treten oft für den Verbraucher willkürlich nur für wenige Mikro- oder Nanosekunden auf, können aber zur Fehlfunktion und Zerstörung der Vorschaltgeräte führen oder LEDs durch mikroskopische thermische Überlastung zerstören [11]. Qualitativ hochwertige Vorschaltgeräte haben eine Reihe von Surgetests (Stoßspannungsprüfungen) durchlaufen. In der Straßenbeleuchtung werden in blitzaktiven Bereichen Über-spannungsschutzeinrichtungen im Kabelübergangskasten eingesetzt. Leuchtenhersteller bieten auch zusätzliche Komponenten in der Straßenleuchte an. Heutige gute Straßenleuchten haben einen 10-kV-Schutz und sind deutlich unempfindlicher gegenüber Transienten-Effekten geworden.

Flickern

Das Flickern einer Leuchte war bei der Verwendung von Glühlampen noch völlig unbekannt, obwohl auch hier ein 100-Hz-Flickern sichtbar sein kann. Durch die schnellen Reaktionszeiten von LEDs kann vor allem durch die Vorschaltgerätetechnik der LEDs ein erhebliches Flickern auftreten. Die Flickerfrequenz und der Modulationsgrad des Signals bestimmen, wie stark Flickern wahrgenommen wird und ob es einen störenden Einfluss für den Menschen hat (Bild 5). Je höher die Frequenz ist, desto weniger Flickern tritt auf.

Bild 5: Flickerwahrnehmung und St

Der Modulationsgrad beschreibt das Verhältnis von maximaler zu minimaler Amplitude im Verhältnis zum Mittelwert des Signals. Je höher dieser ausfällt, desto höher ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass das Flickern wahrgenommen wird [12].

Starkes Flickern wird von 75 % der Menschen wahrgenommen und als störend empfunden. Akzeptables bis mäßiges Flickern wird nur von empfindlichen Personen detektiert, kann sich jedoch auch ohne sichtbare Wahrnehmung negativ auf den Menschen auswirken.

Aktuell ist die Bewertung von Flickern für professionelle Anwender immer noch schwierig, da es keine etablierten Mess- und Bewertungsverfahren gibt.

Eine Möglichkeit zur groben Bestimmung von Flickern ist die Verwendung einer Digitalkamera, deren Standbild bei Flickern schwarze Streifen aufweist (Bild 6).

Bild 6: Grobe Flickerdiagnose: Schwarze Streifen auf dem Kamerastandbild eines Handydisplays (Quelle: LED-Institut Dr. Slabke)

Eine messtechnische Möglichkeit, um Flickern zu quantifizieren, ist die Bestimmung des Flicker Index (FI) mittels Messgeräten. Dieser bietet eine erste Einschätzung für das Auftreten von Flickern, berücksichtigt jedoch nicht exakt die Wahrnehmungsschwelle des Menschen. Der Flicker Index und der Percent Flicker lassen sich nach Bild 7 berechnen oder vom Hersteller erfragen.