Planung und Errichtung von LED-Beleuchtungsanlagen

Bild 7: Aktuelle Flickerdefinition (Quelle: Slabke/ep)

Der Techniker Peter Erwin hat sich intensiv mit der Bewertung der Flickererscheinungen von Retrofitlampen beschäftigt und einen sogenannten Kompaktflimmergrad, kurz: CFD (Abkürzung für Compact Flicker Degree), entwickelt [3]. Dieses Messverfahren berücksichtigt im Gegensatz zu allen anderen Verfahren für alle vorkommenden Frequenzen die jeweilige Amplitude im Hinblick auf den Einfluss auf den Menschen. Das Messergebnis wird in einem Prozentwert angegeben. Eine Lampe gilt als so gut wie flimmerfrei, wenn der CFD < 12 % beträgt.

Intelligente oder smarte LED-Beleuchtung

Neben den jetzt schon enormen technischen Herausforderungen steht die nächste Revolution in der Beleuchtung an. LED-Produkte werden deutlich intelligenter und zunehmend in die IT-Umgebung integriert. Diese Veränderung ist getrieben durch das IoT (Internet of Things) und die Etablierung von Industrie 4.0 in der professionellen Beleuchtung.

Elektronikfunktionen – speziell Vernetzung und Sensorik – werden starken Einfluss auf die zukünftige Entwicklung nehmen. Für eine einfache Installation ohne aufwendige Programmierung und Verkabelung (zumindest für die Steuerung...) stellt die intelligente, kabellose Leuchte den nächsten und logischen Schritt in der Beleuchtungstechnik dar.

Aufbau eines modernen Leuchten-Netzwerks

Ein smartes Leuchten-Netzwerk besteht mehr oder weniger aus kabelgebundenen und kabellosen („wireless“) Leuchten, Aktoren (Schalter), Sensoren (Präsenzmelder), aus einem WiFi-Accesspoint, Server, intelligenten persönlichen Sprachassistenten sowie der Cloud (Bild 8).

Bild 8: Aufbau eines smarten Leuchtennetzwerkes (Quelle: Slabke/ep)

In Bezug auf Sensoren sind vor allem die Tageslicht- und Präsenzsensoren zu nennen, die bei Bedarf das Licht zu- oder abschalten und gegebenenfalls dimmen. Die digitalen Sprachassistenten spielen gerade im Privatbereich eine nicht zu ignorierende Technologierolle. Leuchten werden über Low-Power-Funkschnittstellen wie z. B. Zigbee, EnOcean oder Z-Wave mit einer Basisstation verbunden und diese über einen Router mit dem IoT vernetzt. Die Verbindung zur Cloud muss hergestellt und freigegeben werden. Die Steuerung kann dann über intelligente Sprachassistenten oder über das Smartphone erfolgen. Das Gesamtnetzwerk kann aber deutlich größer sein, da u. a. auch Fernseher, Smartwatch und die Jalousie Geräte darstellen, die mit dem Leuchtensystem interagieren sollen.

Für Leuchten sind besonders verschiedene Lichtszenen angepasst an den Benutzer oder die Tageszeit- und Anwendungs-abhängige Nutzung interessant. Eine optimierte und effiziente Beleuchtung wird dann mit Smartlighting ermöglicht.

PoE-Leuchtennetzwerk

DC-Netze als Niedervoltnetze, in denen Daten und Versorgung zusammen über einen Kabelstrang vernetzt sind und PoE-Lösungen (Power over Ethernet) werden als Insellösung im Markt schon angeboten. Grundlage bildet die IEEE 802.3aT in ihrer aktualisierten Version von 2009 [13]. Hier werden der Datentransport und die Versorgung der Leuchte gemeinsam über Patchkabel gewährleistet (CAT5-, CAT6-Kabel...).

Die momentanen Grenzen der Technik sind der höhere Verkabelungsaufwand durch eine Sternverkabelung und der finanzielle Mehraufwand durch die Switches, welche benötigt werden. Die Leistung der Leuchten darf momentan 25 W nicht überschreiten (das sogenannte PoE+ mit max. 30 W Speiseleistung), es gibt aber bereits Lösungen mit bis zu 60 W Speiseleistung (sog. High PoE), welche aber nicht IEEE-konform sind und dementsprechend zu Problemen führen können.

Die häufigsten Büroleuchten haben eine Leistungsaufnahme von 20 bis 50 W. Der Vorteil der PoE-Variante ist eine einfache Plug-and-Play-Lösung mit Betrieb bei sicherer Schutzkleinspannung. Die Systeme lassen sich dann einfach ins IT-Netzwerk integrieren. Die Standardisierung hierzu ist in vollem Gange.

Sensoren und Aktoren in der Beleuchtung – Mehrwert Leuchte