Treiberlösungen für Leuchtdioden LED-Außenbeleuchtungen geschickt gedimmt

Autor / Redakteur: Stefan Bergstein * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Licht nur dort, wo es benötigt wird. Gerade bei Straßenbeleuchtungen ist es sinnvoll, dass diese nicht die ganze Nacht zu 100 Prozent leuchten. Mit entsprechenden Treiberbausteinen ist das kein Problem.

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Straßenbeleuchtung in der Nacht: Leuchten die Laternen die ganze Nacht, so kommt es nicht nur zu einer übermäßigen Lichtverschmutzung. Cleverer ist es, LED-Leuchten nach Bedarf zu schalten. Dazu dienen entsprechende LED-Treiber.
Straßenbeleuchtung in der Nacht: Leuchten die Laternen die ganze Nacht, so kommt es nicht nur zu einer übermäßigen Lichtverschmutzung. Cleverer ist es, LED-Leuchten nach Bedarf zu schalten. Dazu dienen entsprechende LED-Treiber.
(Foto: Clipdealer)

Kurz vor Mitternacht im Stadtpark. Ein einsamer Fahrradfahrer auf dem Weg nach Hause. Es ist stockfinster, aber immer dort, wo sich der Radler bewegt, wird der Weg hell erleuchtet. Nähert er sich der nächsten Straßenlaterne, so schaltet sie sich automatisch heller, gesteuert von einem Bewegungsmelder. Hat er einen Bereich passiert, so legen sich die Leuchten wieder zur Ruhe – zunächst dimmen sie etwas herunter; nach 30 Sekunden schalten sie sich in den Sparmodus.

So sieht Energiesparen im Zeitalter der LED aus. Nicht nur für Privathaushalte und Gewerbebetriebe eröffnet die moderne Halbleiter-Lichttechnik ein erhebliches Einsparpotenzial, sondern auch und gerade für die Beleuchtung im öffentlichen Raum. Das betrifft in erster Linie natürlich die Leuchten selbst – wo heute noch Quecksilberdampflampen leuchten und dabei elektrische Energie bis zum Abwinken verschlingen, sind künftig zunehmend LED-Leuchten mit deutlich besserem Wirkungsgrad im Einsatz. Laut VDE beträgt der Anteil der LED-Außenbeleuchtungen aktuell knapp 50%.

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Das Problem der Lichtverschmutzung

Nachts strahlen unsere Städte. Das Phänomen nennt sich Lichtverschmutzung. Gerade LED-Straßenleuchten sind ein Schritt in die Richtung, unsere Städte vor übermäßigem Licht zu schützen. Zum einen durch das gerichtete Licht der LED auf die Straße. Aber auch durch Dimmen. Es ist sinnvoll, dass LED-Straßenlaternen nur dann mit 100 Prozent leuchten, wenn das Licht auch benötigt wird. Ansonsten kann die Straßenlaterne herunter gedimmt werden. Das spart nicht nur Energie und somit Geld für die Kommunen. Auch werden so Insekten geschützt, da diese nicht mehr durch zu hell leuchtende Laternen angezogen werden.

Wenn nach dem Willen der EU ab dem kommenden Jahr die Produktion von Quecksilberdampfleuchten sukzessive zurückgefahren wird, dürfte ihr Marktanteil mit beschleunigtem Tempo zunehmen. Eine andere Spielart der konventionellen Straßenbeleuchtung, die Natriumdampflampe, gilt zwar unter Effizienzgesichtspunkten als der LED nahezu gleichwertig, ihr Einsatzspektrum ist jedoch begrenzt; für eine Radwegbeleuchtung wie in dem oben angeführten Beispiel wäre sie überdimensioniert.

Die Vorteile der LED in der Straßenbeleuchtung

Schon beim einfachen Vergleich einer LED mit einer Leuchtstoffröhre oder Quecksilberdampflampe gleicher Helligkeit bei ansonsten identischen Betriebsparametern zeigt sich die Überlegenheit der LED: Sie verschlingt bis zu 60% weniger elektrische Energie als ihre in die Jahre gekommene Konkurrentin. Weil die LED zudem eine günstigere Lichtlenkung ermöglicht, schätzen Kenner der Materie das Energie-Einsparpotenzial der LED gegenüber den bisherigen Verfahren auf bis zu 80% ein.

Dazu kommen Einsparungen durch die längere Lebensdauer der LED. Diese ist den herkömmlichen Beleuchtungstechniken um ein Mehrfaches überlegen. Mit einer Lebenserwartung von bis zu 100.000 Betriebsstunden übersteigt sie sogar die Planungslebensdauer vieler Beleuchtungseinrichtungen im öffentlichen Raum. Die höhere Zuverlässigkeit schlägt sich für die Betreiber in einem deutlich reduzierten Wartungsaufwand nieder. Auch hier punktet die LED-Leuchte deutlich gegenüber Ihren konventionellen Mitstreitern.

Weitere Einsparmöglichkeiten ergeben sich aus einem intelligenten Lichtmanagement. Bei herkömmlichen Metalldampf- oder Leuchtstoffröhren heißt es aus technischen Gründen im Wesentlichen nur ein oder aus. Gelegentlich ist zu beobachten, dass zwei Leuchtmittel in einer Leuchte untergebracht werden, von denen sich jeweils eine abschalten lässt. Mit dieser Technik lassen sich Modelle realisieren, bei denen zu verkehrsschwachen Zeiten eines der beiden Leuchtmittel ausgeschaltet und der Energiebedarf dabei entsprechend reduziert wird. Aber das ist auch schon alles.

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Stufenlos dimmen und an die Umgebung angepasst

Bei der LED hingegen lassen sich ohne viel Aufwand intelligentere Lösungen implementieren. Als elektronische Bauelemente lassen sich Leuchtdioden mit geringerem Aufwand als herkömmliche Lichtquellen nicht nur ein- und ausschalten, sondern auch stufenlos dimmen. Zudem besitzen sie den Vorzug, dass sie nach dem Einschalten innerhalb weniger Millisekunden ihre normale Lichtleistung erreichen, während Metalldampflampen Dutzende von Sekunden, bis mehrere Minuten benötigen, um richtig hell zu werden.

Eine sensorgesteuerte individuelle Lichtsteuerung wie im Eingangsbeispiel beschrieben ist daher nur mit LED-gestützten Beleuchtungskonzepten möglich. Ihre Dimmfähigkeit ermöglicht zudem eine stufenlose Anpassung an die Beleuchtungsanforderungen, die sich mit gängigen Lichttechniken im Bereich der Außenbeleuchtungen nicht realisieren ließe. So lässt sich die Beleuchtung beispielsweise je nach Witterung oder Jahreszeit auf ein Optimum einstellen.

Alle genannten Aspekte zusammengenommen würden es der Öffentlichen Hand in Deutschland ermöglichen, durch den Einsatz moderner LEDs in der Straßenbeleuchtung jährlich mindestens 400 Millionen Euro einzusparen, schätzt der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie. Damit dürfte klar sein, dass den Leuchtdioden die Zukunft gehört. Mit der Lampe allein ist es allerdings nicht getan, sie erfordert auch eine gewisse technische Infrastruktur – zusätzlich zu den Rundsteuergeräten, mit denen die Zentrale die Straßenbeleuchtung des Abends ein- und in den Morgenstunden wieder ausschaltet.

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