Planung und Errichtung von LED-Beleuchtungsanlagen

Die wichtigsten technologischen Eigenschaften von LED-Leuchten sind mittlerweile die Sensorik und die Netzwerkfähigkeit über drahtlose Verbindungstechnik. Gerade der hohe Verdrahtungsaufwand und die Programmierung entfallen, wenn smarte kabellose LED-Leuchten eingesetzt werden. Apps und Programme übernehmen die einfache Bereitstellung und Bedienbarkeit der Leuchten. Dem Nutzer werden neue Funktionen und Daten zur Verfügung gestellt.

Die Vorteile der vernetzten Leuchten sind sehr zahlreich. So können beispielsweise Betriebskosten durch Anpassung an das Nutzungsverhalten reduziert werden. Die Optimierung des Verhaltens der Leuchte wird verwendet, um den Komfort zum Beispiel am Arbeitsplatz für die Arbeitnehmer zu erhöhen (human centric lighting/HCL). Die Vernetzung von Leuchten liefert viele zusätzliche Daten, die zur Auswertung und zur weiteren Vernetzung beitragen können. Es wird hierdurch ein komplettes Monitoring ermöglicht, was ein Beobachten, Warten und Optimieren als Dienstleistung beinhalten kann. Die Vernetzung dient der Erhöhung der Sicherheit in Form einer möglichen Zutrittsüberwachung. Systeme, die nicht auf permanente Netzwerkanbindung oder auf ständige Updates angewiesen sind und schnelle Reaktionszeiten kennen, sollten allerdings bevorzugt werden.

Digitale Assistenten und Leuchtensteuerung

Zurzeit existieren viele sogenannte Sprachassistenten zur Steuerung der Leuchten auf dem Markt. Die Sprachassistenten sind immer auf Hersteller von Devices angewiesen, da Google & Co. keine eigenen Sensoren, Aktoren und Leuchten herstellen, sondern lediglich das Steuerungssystem und das Back-End bereitstellen. Moderne Steuersysteme sind neben den Sprachassistenten auch Smartphones, PCs oder auch Smart-TVs und Spielekonsolen.

Eine gemeinsame Eigenschaft der unterschiedlichen Sprachassistenten besteht in der teils direkten Konnektivität zu den Devices, sei es das Heizungsthermostat oder eine Leuchte. Der Sprachassistent ist über WLAN an das Internet und die Cloud gekoppelt. Für die Sprachassistenten sind je nach Hersteller mehr oder weniger verschiedene Skills (Fähigkeiten) verfügbar, mit denen Informationen abgerufen oder Aktionen ausgeführt werden können. Ein Sprachbefehl, zum Beispiel „Alexa Tischleuchte AN“, muss richtig interpretiert werden, um den Befehl dementsprechend richtig an die Tischleuchte zu senden. Mit einer App sind dann verschiedene Befehle und Skills auszuführen oder Informationen abrufbar. Für einen Heimanwender sind völlig andere Lichtszenen („use cases“) interessant als für Gewerbetreibende, beispielsweise ein Shopbetreiber, welcher seine Waren möglichst in gutem Licht und somit attraktiv für den Kunden erscheinen lassen will. Nachteile dieser Entwicklungen sind die möglichweise erhöhten Standby-Verluste der gesamten Steuerungstechnik, die Verwundbarkeit des Datennetzwerks und die Datenhoheit. Aktuell sind die Skills und die Funktionen noch mit einigen Fehlern belegt und das Leuchtensystem macht nicht immer das, was es soll.

Geschäftsmodell Serviceleistung

Aufgrund der neuen Installationsmöglichkeiten durch die kabellose Konnektivität und der intelligenten Funktionen der Leuchten ergeben sich neue Serviceleistungen und damit Geschäftsmodelle für die Elektrofachkräfte und andere am Bau Beteiligte. Ein großes Stichwort in der Branche ist hier „Light as a Service“.

Wo früher vor allem die Montage und die mechanische Wartung der Leuchte im Vordergrund standen, muss heute auch die digitale Infrastruktur installiert und in Stand gehalten werden. Leuchten müssen in das jeweilige Netzwerk eingepflegt und mit den richtigen Einstellungen bzw. Parametern versehen werden. Die Steuerung muss immer zuverlässig funktionieren. Es müssen beispielsweise (Sicherheits-) Updates aufgespielt werden, um die Funktionstüchtigkeit und die allgemeine Sicherheit zu gewährleisten. Die Aufgaben des Technikers in dieser Branche werden sich grundlegend verändern und das vorhandene Wissen muss signifikant erweitert werden.

Je nach Anwendung muss der Systemintegrator die Definition und Abstimmung von Lichtszenen („use cases“) beispielsweise in Verbindung mit einem Skill des Sprachassistenten durchführen. Ein einfaches Beispiel für ein „use case“ mit Verwendung von Sensorik und Aktorik wäre die Beleuchtung eines Aufenthaltsraumes. In Abwesenheit von Personen sollen die Leuchten auf 10 % gedimmt werden. Man unterscheidet dann noch die Abhängigkeit von der Tageszeit. In der Mittagspause werden 70 % Helligkeit benötigt und bei Pausen am späten Nachmittag sowie Eintritt der Dunkelheit 100 % Helligkeit. In der Nachtschicht kann der Nutzer des Aufenthaltsraumes über „Alexa, starte den Skill Nachtlicht“ die Beleuchtung auf angenehmes Licht einstellen.

Beleuchtungsprojektablauf und Kompetenzen

Durch den Wandel vom reinen Leuchtenprodukt zum „Light as a Service“ gewinnen die Inbetriebnahme, die Instandhaltung und die Planung der Beleuchtungslösung immens an Bedeutung – dies nicht nur physikalisch sondern auch softwaretechnisch. Folgender Projektablauf lässt sich skizzieren.

• Planung durch Elektro- und Lichtplanungsfirmen (u.a. auch Architekten, Hersteller);

• Installation der Hardware durch Elektrofachkräfte mit einfachen Netzwerkkenntnissen;

• Systemintegratoren für die Inbetriebnahme (Einbindung in Netzwerk, Apps, Skills, Use Cases, Sicherheit, Datenmanagement...) mit IT-Kenntnissen;

• Technische Wartung und Service für den Betrieb durch speziell geschulte Elektrofachkräfte/Informatiker;

• Reparatur durch Elekrofachkraft, die physikalische Komponenten instand setzt und einfache Netzwerkkenntnisse besitzt;

• Automatisierter neuer digitaler Service für Monitoring, Optimierung, Mehrwert und Security durch IT-Mitarbeiter (Dienstleistung).

Fazit

LED-Leuchten zu bewerten und die richtige Auswahl zu treffen ist bedeutend schwerer geworden. Typische technische Probleme haben sich gegenüber den konventionellen Leuchten gewandelt und können von Ausfällen und Degradation über hohe Einschaltströme und Flickern variieren.

Das Einpflegen von Sensoren und Aktoren in die LED-Beleuchtung kann über das IoT mehr Komfort bringen und sich als bedeutend einfacher erweisen. Durch die Vernetzung werden digitale Sprachassistenten zur Steuerung gesamter Haushalte bezüglich des Komforts schon genutzt.