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Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Typische Fehler in der Elektroinstallation – Leuchten

Moderne Leuchten geben heutzutage wesentlich weniger Energie in Form von Wärme an ihre Umgebung ab als dies noch vor einigen Jahren der Fall war. Dennoch darf das Brandrisiko durch Leuchten nach wie vor nicht unterschätzt werden. Angelehnt an das Web-Lernmodul „Leuchten“ [1] des GDV werden entsprechende Schutzmaßnahmen im Folgenden näher erläutert.

In Glühlampen wird Licht über den Umweg „Wärme“ erzeugt (Bild: GDV­-Lernmodul)

(Bild 1) In Glühlampen wird Licht über den Umweg „Wärme“ erzeugt (Bild: GDV­-Lernmodul)

Brandgefahr Leuchten

Leuchten stellen eine häufige Brandursache dar. Teilweise werden 80 bis 90 % der zugeführten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt. Sie sind somit einem elektrischen Wärmegerät gleichzusetzen. Dies ist bei der Errichtung besonders zu beachten. Auch die Verlustleistung der vorgeschalteten Elektronik, z. B. bei Entladungslampen, ist als Wärmequelle zu beachten. Verstärkt kommen auch Leuchtdioden in unterschiedlichsten Bauformen zum Ein­satz. Auch hier ist die Verlustleistung nicht zu vernachlässigen, die bis zu 85 % be­tragen kann.

Lampenarten

Grundsätzlich ist zwischen Glühlampen und Entladungslampen sowie Leucht­dioden bzw. Lumineszenzdioden (LED) zu unterscheiden.

Glühlampen

Funktion: Bei Glühlampen werden mit Hilfe des elektrischen Stromes in einem elektrisch leitfähigen Faden, beispielsweise einem Glühfaden aus dem Metall Wolfram, ungeordnete Atomschwingungen erzeugt – also Wärme (Bild 1). Werden diese Stöße sehr heftig, prallen im Metallgitter benachbarte Atome aufeinander und es kommt schließlich zu den beschriebenen Reaktionen der gebundenen Elektronen und zur Erzeugung von Licht.

Thermostrahler: Da bei Glühlampen die Lichterzeugung über den Umweg der Wärme abläuft, bezeichnet man sie all­gemein auch als Thermostrahler. Da Ther­mostrahler das Licht über den Umweg der Wärme erzeugen, erreichen sie nur eine relativ geringe Lichtausbeute. Ihr Licht erzielt jedoch eine sehr gute Farb­wiedergabe, da alle Farben des weißen Lichts in ihrem Spektrum enthalten sind. Da die Glühfadentemperatur aufgrund des Wolframschmelzpunktes relativ niedrig bleibt, ist die warmweiße Lichtfarbe ty­pisch für diesen Lampentyp.

Glühlampen sind Thermostrahler.

Typische Eigenschaften der Glühlampen sind:

  • geringe Lichtausbeute,
  • sehr gute Farbwiedergabe,
  • warmweißes Licht.

Entladungslampen

Funktion: Entladungslampen besitzen anstelle des Glühfadens ein gasgefülltes Rohr aus Glas oder einem anderen durch­scheinenden Werkstoff. Das Rohr wird häufig auch als „Brenner“ bezeichnet. Die elektrischen Anschlüsse sind die soge­nannten Elektroden (Bild 2a). Innerhalb des Rohres werden Elektronen von den Elektroden emittiert. Anschließend wer­den diese durch das elektrische Feld der anliegenden Spannung so stark beschleu­nigt(Bild 2b), dass sie selbst in der Lage sind, andere, an die Gasatome gebunde­nen Elektronen aus ihrer angestammten Umlaufbahn herauszustoßen (Bild 2c). Die Lichterzeugung erfolgt in folgender Form: Sobald die Elektronen wieder auf eine energieärmere Umlaufbahn zurück­fallen, geben sie ihre Energie in Form eines Photons an die Umgebung ab (Bild 2d).

Lumineszenz: Da hier direkt aus elektri­scher Energie Licht erzeugt wird, und damit der Umweg über die Wärme entfällt, spricht man in diesem Zusammenhang häufig von kalten Leuchten – auch Lumi­neszenz genannt. Lumineszenz kann durch verschiedene Vorgänge hervorge­rufen werden (Röntgen­ oder Kathoden­strahlen, Strahlung radioaktiver Stoffe oder chemisch, elektrisch bzw. mecha­nisch). So wird z. B. in Lumineszenzdio­den (LED) durch elektrische Vorgänge Licht erzeugt. In Entladungslampen ent­steht Licht überwiegend aus Lumines­zenz. Das bedeutet aber nicht, dass in Entladungslampen keine Wärme entsteht. Die Lichterzeugung erfolgt nur nicht über die Wärme. Wärme tritt hier gewisserma­ßen als unerwünschtes Nebenprodukt auf.

Entladungslampen sind Lumineszenzstrahler.

Lampen als Lichtquellen der Beleuch­tungstechnik können nach den vorange­gangenen Beschreibungen nach dem Schema in Tabelle 1 unterschieden werden.

LEDs: Ebenfalls werden in der Beleuch­tungstechnik, insbesondere zur Effekt­ und Akzentbeleuchtung, die bereits er­wähnten Lumineszenzdioden (LEDs) zunehmend eingesetzt. Weiter erfüllen sie unterschiedliche Aufgaben in der Anzeige­technik, Kfz­-Beleuchtung usw. Ihr Funk­tionsprinzip lässt sich wie folgt beschrei­ben: In Lumineszenzdioden entsteht „kaltes Licht“ beim Stromdurchgang durch einen pn­-Halbleiterübergang in Durchlassrichtung.

Funktion von Leuchten

Leuchten sind die Träger der Lampen. Sie dienen dem elektrischen Anschluss und dem mechanischen Schutz der Lampen. Den Menschen sollen sie gegen direktes Berühren und bei indirektem Berühren ak­tiver Teile schützen. Reflektoren in den Leuchten dienen der Lichtlenkung und ver­hindern die direkte Blendung von Menschen. In der Raumgestaltung bilden Leuchten heute außerdem eine wesentliche innen­architektonische Gestaltungskomponente. Leuchten werden je nach Art der verwen­deten Lampen unterschieden nach:

  • Leuchten für Entladungslampen (ent­halten zusätzlich Lampenbetriebsgeräte z. B. Vorschaltgeräte, Transformatoren und Kondensatoren),
  • Leuchten für Glühlampen,
  • Leuchten für LEDs.

Betriebsbedingungen von Leuchten

Leuchten sind grundsätzlich für eine Umgebungstemperatur von 25 °C ausgelegt. Bei höheren Umgebungstemperaturen muss diese besondere Gegebenheit bei der Auswahl der Leuchten berücksichtigt wer­den. An allen brennbaren Flächen, die durch die Leuchten thermisch beeinflusst werden, darf sich bei normalem Betrieb keine höhere Temperatur als 90 °C entwickeln. Leuchten sind so zu errichten oder auf­zustellen, dass sie nicht mit brennbaren Stoffen wie Gardinen oder Lagergütern in Berührung kommen können. Bei Strah­lerleuchten in Vitrinen oder Schaufenstern ist unbedingt darauf zu achten, dass in Strahlungsrichtung ein Mindestabstand zu brennbaren Gegenständen eingehal­ten wird. Um Brände durch eine falsche Installation von Leuchten zu vermeiden, müssen die Kennzeichnungen der Leuchten unbe­dingt beachtet werden.

Kennzeichnung von Leuchten

Im Folgenden werden einige Beispiele für Leuchtenkennzeichnungen erläutert (siehe auch VdS 2005 und [2]):

F in Dreieck ist ein veraltetes, aber noch ge­bräuchliches Montagekennzeichen. Leuchten, die unmittelbar auf nichtbrenn­baren, schwer oder normal entflammba­ren Baustoffen angebracht werden dürfen, wurden damit versehen. Diese Leuchten benötigen seit April 2012 kein spezielles Kennzeichen mehr.

M in Dreieck kennzeichnet Leuchten mit Ent­ladungslampen, die für die Installation in und an Einrichtungsgegenständen, z. B. Möbel, geeignet sind.

D in Dreieck kennzeichnet Leuchten mit be­grenzter Oberflächentemperatur. Bei die­sen Leuchten können sich keine brenn­baren Stäube oder Fasern in gefährlicher Menge anlagern, sodass sie für feuerge­fährdete Betriebsstätten geeignet sind. Die Hersteller von Leuchten sind verpflich­tet, die zulässigen Ein­ und Anbaumög­lichkeiten für die Leuchten mit einer Montageanleitung zu versehen.

(gekürzt)

Auswahl und Montage von Leuchten

Wärmestau vermeiden. Bei der Auswahl und der Errichtung von Leuchten ist grundsätzlich darauf zu achten, dass kein Wärmestau entsteht, da sonst Brandgefahr besteht. Die beim Betrieb entste­hende Wärme muss hinreichend abgeführt werden. Dazu sind die Regelungen in DIN­ VDE 0100­559 zu beachten.

Schutzglas in Leuchten: Beim Wechseln von Leuchtmitteln bei Entladungslampen, z. B. Quecksilberdampflampen, ist be­sonders darauf zu achten, dass die Schutzgläser wieder eingesetzt werden. Bei fehlendem Schutzglas ist die Leuchte außer Betrieb zu nehmen. Beim Zerplat­zen von Leuchtmitteln besteht die Gefahr, dass herabfallende heiße Bauteile brenn­bare Materialien entzünden. Deshalb ist auch hier immer ein Mindestabstand zu brennbaren Materialien zu berücksichti­gen.

Feuergefährdete Betriebsstätte: In feuergefährdeten Betriebsstätten sind Leuchten einzusetzen, die den An­forderungen gemäß VdS 2033 entspre­chen.

Landwirtschaft und Gartenbau: Bei landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Anwesen ist generell mit einer erheblichen Feuergefährdung durch Staub oder Fasern zu rechnen. Häufig sind zu­sätzlich Feuchtigkeit oder Nässe vorzu­finden. Daher sind die Anmerkungen und Forderungen gemäß VdS 2067 besonders zu beachten.

Literatur
[1] Web-Lernmodul des GDV „Leuchten“: vds-industrial.de
[2] Baade, W.: Errichtung von Beleuchtungsanlagen (Teil 1 bis 5). Elektropraktiker Berlin 67(2013)7–11, Lernen und Können

Autor: M. Heberer

Der vollständige Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

Bild 2: Lichterzeugung bei Entladungslampen (Prinzip) (Bild: GDV­-Lernmodul)

a) Ausgangszustand, Brenner: gasgefülltes Rohr aus Glas
b) elektrisches Feld liegt an und beschleunigt vorhandene Elektronen
c) Elektroden emittieren Elektronen, die selber andere, an die Gasatome gebundenen Elektronen aus ihrer angestammten Umlaufbahn herausstoßen
d) Lichterzeugung: Sobald die Elektronen wieder auf eine energieärmere Umlaufbahn zurückfallen, geben sie ihre Energie in Form eines Photons an die Umgebung ab.

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