Leuchtendesign Eine LED-Straßenleuchte mit ausgeklügeltem Kühlsystem

Autor / Redakteur: Marisa Weinzierl * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Eine spanische Kommune hat 10.750 Straßenleuchten durch LED-Lampen ersetzt, deren Garantie ganze 12 Jahre beträgt. Neben den Hochleistungs-LEDs war die Kühlung ein entscheidendes Kriterium.

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Besondere Konstruktion: Das Lateral Air Flow System LAFS sorgt für ausreichende Ventilation und Wärmeabführung.
Besondere Konstruktion: Das Lateral Air Flow System LAFS sorgt für ausreichende Ventilation und Wärmeabführung.
(Seoul Semiconductor)

Die nordspanische Stadt Pontevedra ist als erste Stadt Europas für ihr integriertes Mobilitäts- und Nachhaltigkeitskonzept ausgezeichnet worden. Ausschlaggebend war ein motivierendes Fußwege-Netz und die Umstellung der Straßenbeleuchtung auf LED.

Im Mittelpunkt des Nachhaltigkeitskonzepts von Pontevedra steht ein Fußwege-Netz, das analog zu einem Metroplan angelegt ist. Entwickelt wurden 29 Routenvorschläge, mit denen 65% aller innerstädtischen Strecken am schnellsten zu Fuß zurückgelegt werden können. Das Auto häufiger stehen zu lassen ist umweltfreundlich, billiger und besser für die Gesundheit. Dabei betonten die Initiatoren „is green, cheaper and better for ones health“. Entscheidend zur Preisverleihung beigetragen hat, dass die Stadt gleichzeitig die Straßenbeleuchtung vieler Routen auf die derzeit effizientesten LED umstellt und damit ein vorbildliches Nachhaltigkeitskonzept verwirklicht.

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Die internationale Ausschreibung im Rahmen des städtischen Energieeffizienz-Plans gab unter anderem vor, dass mit dem Austausch von 10.750 Straßenlampen eine Stromkostenersparnis von etwa 80%, ein geringer Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten seien. Der spanische Spezialanbieter SETGA konnte die anspruchsvolle Ausschreibung für sich entscheiden.

Er gab erstmals im europäischen Lichtmarkt eine 12-Jahres-Garantie auf seine LED-Straßenleuchten. Zudem erreichen die Lampen eine Effizienz von über 110 Lumen pro Watt, sie sind dimmbar und lassen sich bei Bedarf einzeln schalten. Um eine optimale Energieeinsparung zu erreichen, wird die Helligkeit der Lampen mit einem intelligenten Beleuchtungsmanagement jeweils an die saisonalen Erfordernisse und den Tageslichtverlauf angepasst.

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Interview mit LED-Spezialist Manuel Zarauza

Manuel Zarauza ist Managing Director von Seoul Semiconductor Europe in München und Mitglied im World Economic Forum sowie zahlreichen Innovationszirkeln von Hochschulen.

Für die Straßenbeleuchtung sind die Energie- und die Kosteneffizienz einer LED wesentlich. Ist da technisch schon alles ausgereizt?

Bei Seoul Semiconductor sind wir gerade dabei, eine neue Technologie zu entwickeln, die nPola. Die aktuelle Technik setzt uns eine Grenze bei der Lichtausbeute je Fläche. Mit nPola gelingt es uns, die Lichtausbeute aus einer gegebenen Fläche bei gleichbleibender Effizienz deutlich zu erhöhen und diese Grenze zu überschreiten. Mit einem Lichtstrom von 500 Lumen pro Stück können wir fünf bis zehn herkömmliche LED ersetzen. Wir erreichen das durch einen ganz neuen Chipaufbau, die so genannte n-polare Galliumnitrid- (GaN-)Technologie. Damit reduzieren wir den elektrischen Widerstand. Der Aufbau ermöglicht deutlich höhere Stromdichten. Dadurch können wir mehr Licht auf gleicher Fläche generieren. Das bedeutet nicht nur einen technologischen Meilenstein und einen weiteren Schritt zur Ressourcenschonung, wir stoßen damit auch die Tür zu weiteren Preissenkungen auf.

Und wie sieht es mit der Lebensdauer der LED aus?

Die steigt mit wachsendem Know-how der Lampendesigner. Bei Leuchten von Qualitätsanbietern entspricht heute bereits die tatsächliche Lebensdauer weitgehend der technisch machbaren. Was die reine Halbleitertechnik angeht, hat sich die Lebensdauer in den letzten Jahren schon drastisch erhöht und wird noch weiter steigen. Wir liegen jetzt bei über 100.000 Stunden.

Zusätzlich sind die Lampen so programmiert, dass die Helligkeit nachts, wenn das Verkehrsaufkommen gegen Null geht, kontinuierlich auf ein gewisses Level zurückgeht. Das entscheidende Element hierfür: der Hochleistungs-Chip von Seoul Semiconductor.

Die überzeugenden Kriterien einer LED

Die hohe Effizienz und die lange Lebensdauer beruhen auf zwei Komponenten. Das ist zum einen die LED selber. SETGA setzt auf die Hochleistungs-Leuchtdiode Z5M1 von Seoul Semiconductor mit 3,5 mm x 3,5 mm. Diese bietet einen thermischen Widerstand von RthJS = 4,5 K/W, zeichnet sich durch eine hohe Farbhomogenität über den Abstrahlwinkel aus und deckt den kompletten Farbbereich von Warm- über Neutral- bis Kaltweiß ab.

Die Entscheidung für diesen Halbleiter fiel auch, weil er mit der sehr guten Leistung von über 110 lm/W sowie einer ausgezeichneten Betriebszuverlässigkeit überzeugte. In diesem Fall ging es darum, für die historische Altstadt eine möglichst authentische Farbwiedergabe der alten Gemäuer zu erzielen. Aufwendige Tests ergaben ein optimales Erscheinungsbild der alten Straßen und Fassaden bei etwa 2800 Kelvin. Für die Hauptzugangsstraßen und die anderen städtischen Bezirke fiel die Wahl dagegen auf eine Farbtemperatur von rund 4000 Kelvin.

SETGA konnte für alle Leuchten eine nach internationalen Normen getestete Lebensdauer von 100.000 Stunden nachweisen. Zum Vergleich: Moderne Hochdruck-Natriumdampfleuchten erreichen lediglich eine Lebensdauer von 30.000 Stunden. Ihr eher gelbliches Licht hat zudem unter Sicherheitsgesichtspunkten deutliche Nachteile gegenüber der LED. Die hervorragende Farbwiedergabe und die subjektiv höhere Helligkeit von weißem Licht führen dazu, dass Gegenstände, Personen und Bauwerke besser erkannt werden. Untersuchungen zeigen, dass dadurch die Anzahl der Verkehrsunfälle deutlich zurückgeht.

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