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Zehn wissenswerte Praxistipps
LEDs problemlos dimmen

Am 1. September 2016 trat das Verbot der Europäischen Kommission von ineffizienten Halogenlampen mit gerichteter Lichtabgabe in Kraft. Es gibt eine große Zahl von Beleuchtungssystemen mit einem GU10-Sockel. Um sie weiterhin nutzen zu können, bietet es sich an, diese Systeme mit LED-Leuchtmitteln auszustatten. Das ist allerdings leichter gesagt als getan.

LED-Leuchtmittel

Dimmbare LED-Beleuchtung ist auch in der Küche ein nützliches und angenehmes technisches Detail (Foto: Lutron)

Einfache, preiswerte LED-Leuchtmittel, sogenannte „Retrofit-Leuchtmittel“, reagieren empfindlich auf Strom- und Spannungsschwankungen. Das zeigt sich unter anderem in Flackererscheinungen, uneinheitlichen Lichtfarben und unterschiedlichem Ein- und Ausschaltverhalten. Insbesondere beim Dimmen der Beleuchtung treten diese Effekte verstärkt zu Tage.

Der Grund: Jeder LED-Chip reagiert aufgrund der elektronischen Schaltung ein klein wenig anders.

Die Kompatibilität aller Elemente ist wichtig

Bei herkömmlichen Glühlampen war es kein Problem, Leuchtmittel unterschiedlicher Anbieter zu verwenden. Der Verbraucher konnte in diesem Fall davon ausgehen, dass sich die Leuchte nach dem Wechsel des Leuchtmittels ebenso verhielt wie zuvor. Doch bei LEDs ist das nicht der Fall.

Nun gilt es, besonders darauf zu achten, dass alle Komponenten des LED-Beleuchtungssystems kompatibel sind: die Lampen, die Dimmer oder besser gesagt die Ansteuerung und die Treiberkomponenten, kurz Trafos genannt, die eine LED mit Strom versorgen. Doch keine Sorge! Diese Herausforderungen lassen sich meistern, wenn die folgenden Tipps berücksichtigt werden.

Treiber und Ansteuerung

Beachten Sie, dass ALLE LED-Systeme einen Treiber-Baustein (landläufig Trafo genannt) haben:

Diese Elektronikkomponente wandelt den 240-V-Wechselstrom aus der Steckdose in Niedervolt-Gleichstrom um, den die LED-Chips benötigen. Etabliert haben sich separate LED-Treiber mit 12 bis 48 V. Jedes LED-System kann für eine andere Spannung oder einen speziellen Strom ausgelegt sein. Bei dimmbaren Retrofit-Leuchtmitteln, die mit 240 V arbeiten, sind die Treiber im Inneren des Leuchtmittels „versteckt“, z. B. im Sockel oder auf einer Platine, die im Reflektor oder Gehäuse integriert ist.

Bei professionellen, größeren Deckenleuchten kommt eine separate Box mit einem sogenannten „LED-Treiber“ zum Einsatz, von der Leitungen zum eigentlichen Lichtsystem führen. Die Kompatibilität von Treiber und Ansteuerung (digital-DALI oder Dimmer) ist das wichtigste Element im Rahmen eines LED-Projekts, um ein sanftes Dimmen ohne störendes Flimmern zu erreichen.

LEDs sind verschieden

Achtung, nicht alle LED-Lampen sind gleich: Betrachten wir zuerst die LED-Leuchtmittel ohne separaten Treiber: Einzelne LED-Leuchtmittel können sich auf höchst unterschiedliche Weise verhalten, selbst dann, wenn sie an denselben Dimmer angeschlossen werden. Das gilt auch für unterschiedliche Produktionschargen, die vom gleichen Hersteller stammen. Auch wenn solche „Retrofit“-Leuchtmittel äußerlich gleich aussehen, können sie erhebliche Unterschiede aufweisen, wenn sie mit einem normalen Dimmer kombiniert werden.

Hinzu kommt, dass sich manche LED-Leuchtmittel generell nicht für das Dimmen eignen. Der Hinweis darauf wird oft übersehen, weil ihn mancher Hersteller in kleiner Schrift auf die Verpackung druckt.

Wichtig ist außerdem, dass nur getestete Leuchtmittel zum Einsatz kommen, die unter Beweis gestellt haben, dass sie mit einem bestimmten Dimmer zusammenarbeiten. Das Restrisiko bleibt, dass die Leuchten insbesondere im unteren Regelbereich von 20 % oder weniger flackern, blinken und zu unterschiedlichen Zeitpunkten abschalten.

Minimale Last beachten

Viele ältere Dimmer benötigen für einen störungsfreien Betrieb eine Mindestlast von 20 bis 40 W. Neuere Modelle dagegen, die speziell für LEDs entwickelt wurden, weisen diese Beschränkung nicht auf. Abhängig vom Aufbau einer LED-Lampe kann diese auch mit einem älteren Dimmer-Modell zusammenarbeiten. Um das jedoch zweifelsfrei herauszufinden, ist es unumgänglich, die Kombination Leuchtmittel-Dimmer zu testen.

Einige Hersteller bieten auch im Internet Listen mit getesteten Kombinationen an. Allerdings ist die LED-Technik sehr schnelllebig und viele Tests schon überholt, wenn sie veröffentlicht werden, bzw. die nächste Charge oder Generation LEDs steht schon im Laden.

Beim Dimmer auf „Low-End Trim“ achten

Hochwertige Dimmer verfügen über die Einstellmöglichkeit „Low-End Trim“. Gemeint ist der niedrigste Helligkeitswert, bei dem die Leuchte einschaltet. Bei Lampen, die im unteren Dimm-Bereich Probleme mit Flimmern aufweisen, lässt sich mit Hilfe dieser Einstellung verhindern, dass sie in einen instabilen Zustand geraten. Das heißt, das lästige Flimmern tritt nicht auf.

Helligkeitsniveaus und die gemessene Leistung

Unbedingt zu berücksichtigen ist, dass das niedrigste Helligkeits-Niveau bei Lampen höchst unterschiedlich ausfallen kann:

Das heißt, bei einigen Lampen lässt sich die Helligkeit weiter herunterregeln als bei anderen. Um die Einstellungen zu beschreiben, greift die Industrie auf die gemessene Leistung zurück. Sie wird beispielsweise mit 1 %, 5 % oder 10 % angegeben.

Allerdings sind die gemessene Helligkeit und wahrgenommene Helligkeit zwei sehr unterschiedliche Dinge. Denn die Pupillen des menschlichen Auges weiten sich bei schwachem Licht stärker, damit mehr Licht auf die Netzhaut gelangt. Bei wenig Licht nehmen wir daher bereits leichte Änderungen der Helligkeit in stärkerem Maße wahr als bei sehr heller Beleuchtung.

Dieses Phänomen sollte auch bei der Wahl der Lampe und des Dimmers berücksichtigt werden. Aus Sicht eines Betrachters hat beispielsweise eine Lampe, die auf 10 % gemessene Leistung heruntergedimmt wird, eine Helligkeit von 30 %. Um eine wahrgenommene Helligkeit von 10 % zu erreichen, ist somit eine Kombination von Lampe und Dimmer erforderlich, bei der das gemessene Licht bis auf 1 % reduziert werden kann.

Diese Anforderung erfüllen bei weitem nicht alle Retrofit-LEDs. Lutron Electronics zum Beispiel führt daher in seinen LED Report Cards für alle getesteten Lampen die niedrigste gemessene Leistung und wahrgenommene Helligkeit auf, die sich erreichen lässt.

Eignung für Dimmertypen prüfen

Es sollte immer geprüft werden, für welchen Dimmer-Typ sich eine LED-Lampe eignet – einen PhasenANschnitt- oder PhasenABschnitt-Dimmer:

Einige moderne Dimmer sind universell und bieten beide Techniken in einem Gerät an. Das hat den Vorteil, dass eine größere Zahl von kompatiblen Lampen zur Verfügung steht.

Welche der beiden Optionen letztlich die vorteilhaftere ist, lässt sich nur mithilfe von Tests ermitteln.

Es ist auch zu beachten, dass ein einzelnes Leuchtmittel in der Regel unkritisch zu dimmen ist. Zum Test sind daher mehrere Leuchtmittel zu verwenden, z. B. 5 bis 10 Stück, um eine verbindliche Aussage über das Zusammenspiel der Komponenten zu treffen.

Unbedingt den Einschaltstrom berücksichtigen

Bei Lampen, die mit der PhasenANschnitt-Methode gedimmt werden, können hohe Einschaltstromspitzen auftreten. Dieser Effekt tritt insbesondere im Einschaltmoment auf. Durch die 50-100facheStromüberhöhung können elektronische Komponenten im Dimmer und auch im Leuchtmittel beschädigt werden.

Die Höhe dieses Einschaltstroms bestimmt, wie viele Lampen an einen Dimmer angeschlossen werden können. Um herauszufinden, wie viele LED-Leuchten sich mit einem Dimmer steuern lassen, sollte das Datenblatt des jeweiligen Herstellers vorliegen. Die Zahl der maximal zulässigen Lampen kann je nach Typ und Hersteller stark variieren. Teilweise „verträgt“ ein Dimmer doppelt so viele Leuchten eines bestimmen Modells wie von anderen Lampen-Versionen.

Liegen keine Angaben vor, kann man als Faustregel die Glühlampenleistung eines Dimmers durch 10 teilen um auf die Leistung für LED’s zu schließen. Beispielsweise entspricht ein 450-W-Dimmer für Glühlampen einem Dimmer für 45 W angeschlossene LED-Leuchten.

Steuerung per DALI/DMX

Das Dimmen der Netzspannung ist nicht der einzige Weg, um die Leuchtstärke zu reduzieren: Die Steuerung der Leuchtstärke mittels der Netzspannung ist bei Retrofit-Lampen die einzige Lösung und bedingt Einschränkungen insbesondere beim Dimmen. Es gibt jedoch auch andere Arten von LED-Treibern, die nicht mit 240-V-Phasen-Dimmern arbeiten.

Für hochwertiges, garantiert flackerfreies Dimmen und gemeinsames Ein- und Abschalten beliebig vieler LED-Leuchten werden LED-Treiber eingesetzt, die mit analogen oder digitalen Steuersignalen auf separaten Leitungen angesteuert werden. Die gewünschte Ausgabehelligkeit wird dann bevorzugt als digitales Telegramm an den Treiber (Trafo und Ansteuermodul oder ein Kombigerät) übermittelt.

Diese Signale nutzen Protokolle wie DALI (Digital Addressable Lighting Interface) oder DMX (Digital Multiplex); auch 0-10 V ist noch verbreitet. Es ist insbesondere im professionellen Bereich und in kommerziellen Installationen sinnvoll, auf digitale Steuersysteme zurückzugreifen, um eine der Anwendung entsprechende, langlebige Qualität garantieren zu können. Die Steuergeräte dafür können im simpelsten Fall genauso aussehen wie der Standard-Tast-Dimmer an der Wand. Meistens sind die Steuergeräte in der Elektroverteilung eingebaut und werden vom Nutzer nur durch verschieden designte Tasten im Zimmer, Funkbedienungen, beliebte iPhone oder Android-App’s oder eine zentrale Steuerung am PC bedient.

Im einfachsten Fall wie beim DALI-Protokoll sind zwei zusätzliche Adern im normalen Stromkabel für die Steuerung vorzusehen. Der Elektriker spricht dann von einer 5-adrigen Zuleitung zur Leuchte – z.B. NYM 5x1,5 mm2. (Phase, Neutralleiter, Schutzleiter, DALI, DALI).

Warum überhaupt LED-Lampen dimmen?

Darauf gibt es zwei Antworten. Zum einen reduziert das Dimmen die Energie und damit die Temperatur an der Sperrschicht eines LED-Chips. Das wiederum erhöht die Lebensdauer einer LED. Das heißt, die Lampen müssen seltener ausgetauscht werden.

Zum anderen lässt sich durch das Dimmen der Beleuchtung mit der passenden Kombination von Beleuchtungssteuerung und Lampe in einem Raum eine angenehme „Wohlfühl-Atmosphäre“ erzeugen. Das ist aus Expertensicht der Hauptgrund.

Quasi als Nebeneffekt benötigen die Beleuchtungssysteme dabei auch noch weniger Energie und sparen damit Geld.

Auf verfügbare Testergebnisse zurückgreifen

Seit 2009 testet ein Team von hoch qualifizierten Ingenieuren bei Lutron, welche LED-Lampen und Dimmer kompatibel sind. Mittlerweile wurden über 2 000 unterschiedliche Kombinationen überprüft. Die Resultate stehen für jeden frei zugänglich auf der Web-Seite von Lutron unter www.lutron.com/LED zur Verfügung.

Auf den LED-Report-Cards der Lampen, welche die Tests erfolgreich absolviert haben, sind wertvolle Hinweise zu finden. Aufgeführt ist beispielsweise, wie viele Lampen sich jeder Dimmer-Zone zuordnen lassen, wie hoch die minimale und maximale Ausgangsleistung sein darf und wie der Wert des niedrigsten, vom Auge wahrgenommenen Helligkeits-Niveaus ausfällt.

Kunden nutzen in immer stärkerem Maße diese LED-Report-Cards. Denn dadurch haben sie die Gewähr, dass sie die passende Kombination von LED-Lampe und Dimmer finden und sich nicht über eine Beleuchtung mit Flimmer-Effekt ärgern müssen.

Autor: J. Ewald

 

Der Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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