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Bild 1: In Regionen ohne elektrische Infrastruktur sorgen solarbetriebene LED-Leuchten dafür, dass Schulkinder die Abendstunden zum Lernen nutzen können.

Bild 1: In Regionen ohne elektrische Infrastruktur sorgen solarbetriebene LED-Leuchten dafür, dass Schulkinder die Abendstunden zum Lernen nutzen können. Recom

Wenn der deutsche Astronaut Alexander Gerst in ein paar Wochen die Erde aus der Raumstation ISS betrachtet, wird er bei Nacht leicht die Unterschiede erkennen können zwischen den reichen und den armen Regionen unseres Planeten. Während in den entwickelten Ländern Städte und Straßen Myriaden von Lichterketten bilden, sitzt rund die Hälfte der Weltbevölkerung noch buchstäblich im Dunkeln.

Ohne elektrisches Licht aber lassen sich die Abendstunden nicht produktiv nutzen. Doch auch für jene Menschen, die noch für Jahrzehnte ohne elektrische Infrastruktur sein werden, naht Hilfe in Form solarbetriebener LED-Leuchten. Wer von einem der zahlreichen Förderprogramme, wie One-Child-One-Solar-Light profitieren und eine solche Lampe ergattern kann, erlebt im wahrsten Sinne des Wortes einen Unterschied wie Tag und Nacht. Was uns anmutet wie ein unscheinbarer Schritt, ist in Ländern wie Ghana nichts weniger als eine Revolution.

Alte Infrastruktur ist nicht ideal

Aber auch bei uns bringt die Umstellung auf elektronisches Licht große Veränderungen – die größten wohl seit der Erfindung der Glühbirne. Während unser gut hundert Jahre altes Lichtnetz auf Wechselspannung gepolt ist, benötigen LED-Leuchten Gleichstrom. Könnten wir nochmal bei Null anfangen, würden wir vermutlich auf der Gleichstromschiene bleiben und Beleuchtung und Heimelektronik über ein DC-Bordnetz versorgen, das sich über entsprechende Batteriepuffer aus Solarzellen speist. Das wäre zugleich auch das Ende für unzählige Steckernetzteile, die unsere Heimelektronik ans Wechselspannungsnetz koppeln – mit ganz erheblichen Energiesparpotenzialen.

Auf einen Blick

Dimmbare LED-Treiber und passende Triac-Dimmer sind durchaus mit LED-Beleuchtung kombinierbar – mit der Installation eines Dali-Bussystems. Damit lassen sich einzelne Räume komfortabler steuern sowie schalten und außerdem ist das System recht einfach in eine bestehende Verkabelung integrierbar.

Die alte Infrastruktur ist alles andere als ideal für das elektronische Licht. Weil wir sie aber weiter nutzen wollen, müssen wir noch viele Jahre die Einschränkungen in Kauf nehmen. Wir werden bei der Nutzung der Solarenergie den weniger effizienten Umweg über Wechselrichter, Netzeinspeisung und Rückwandlung in Gleichstrom gehen, bevor sie unsere LEDs zum Leuchten bringt. Und nicht nur das, auch scheinbar banales Dimmen, was bei der Glühbirne jahrzehntelang perfekt funktionierte, macht bei der Umstellung auf LED-Technik Probleme. Denn die alte Technik passt nicht ohne Weiteres in die neue Zeit, wie sich schon am Zusammenspiel herkömmlicher Triac-Dimmer und moderner LED-Leuchten zeigt.

Lineares Dimmen macht Probleme

Die Tatsache, dass sich Energiesparlampen nicht oder nur eingeschränkt dimmen lassen, hat nicht gerade zu ihrer Beliebtheit beigetragen. Denn nur ungern verzichten wir auf die romantische Atmosphäre, die von Triac-Dimmer und Glühlampe geschaffen wurde. Wenn die LED-Technik also die ultimative Lichtlösung sein soll, muss sie optimal dimmbar sein. Doch dies hat seine Tücken.

Betrachtet man nur die DC-Seite einer LED-Versorgung, ist Dimming denkbar einfach. Ein simples Potenziometer genügt, um den Strom durch die LED vollkommen linear bis auf null zu regeln. Dies mag zwar für ein lokales System, wie eine Stehlampe, die Lösung sein, aber nicht für eine Lichtgruppe, die sich mit einem herkömmlichen, als Schalter im Wechselspannungsnetz installierten Triac-Dimmer steuern lässt.

Das hat mehrere Gründe. Zum einen sind die alten Dimmer für fünf Mal mehr Leistung konzipiert, als für den Betrieb von LED-Technik erforderlich wäre. Selbst wenn eine 100-W-Glühbirne nur noch tiefrot glühte, floss mehr als genug Strom, um den Triac zuverlässig triggern zu lassen. Ganz anders bei einer 20-W-LED, die über eine vergleichbare Leuchtkraft verfügt. Hier ist der Stromfluss für viele Triac-Dimmer schon so gering, dass es zu Fehlzündungen und damit zum Flackern kommt.

Spezielle LED-Dimmer

Bild 2: Die RACT20-Treiber sind mit vielen handelsüblichen Triac-Dimmern flackerfrei und linear bis nahe null dimmbar.

Bild 2: Die RACT20-Treiber sind mit vielen handelsüblichen Triac-Dimmern flackerfrei und linear bis nahe null dimmbar. Recom

Es ist deshalb dringend zu empfehlen, LED-Leuchten immer über einen passenden Dimmer anzusteuern; zum Beispiel über die Redim-Serie von Recom. Diese ist für den deutlich geringeren Stromverbrauch von LED-Leuchten konzipiert und lässt sich problemlos in vorhandene Installationen integrieren.

Während LED-Treiber eine möglichst sinusförmige Versorgung mögen, liefern Triac-Dimmer haifischflossenartig angeschnittene Halbwellen. Diese können mit der Treiberelektronik kollidieren – insbesondere mit der aktiven Powerfaktor-Korrektur (PFC), was sich durch Flackern, Helligkeitssprünge und völlig ungenügende Dimmbarkeit bemerkbar machen kann. Es bedarf aufwändiger technischer Kunstgriffe, um diese Problematik auf befriedigende Weise zu lösen. Im Vergleich mit anderen dimmbaren Treibern liefert das 20-W-Modell RACT20 gute Resultate, wie der Webcast Triac-dimmbare-LED-Treiber von Recom zeigt.

Dimmbare LED-Treiber sind vom Ergebnis her also nicht gleich dimmbare LED-Treiber. Wer sich nur auf die Angabe „dimmbar“ im Datenblatt verlässt, stößt insbesondere bei billigeren Treibern schnell an Grenzen. Denn diese Angabe sagt nichts über die Qualität der Dimmung aus; also weder darüber, wie weit das Dimmen nach unten erfolgt noch über Flackern oder Helligkeitssprünge.

Schalten und Dimmen mit dem Dali-Bus

Wer Haus und Büro auf LED-Technik umrüsten möchte, ohne Kabel zu verlegen oder komplett auf Funktechnologie umzusteigen, kommt am Dali-Bus (Digital Addressable Lighting Interface) nicht vorbei. Dabei handelt es sich um ein nach IEC 60929 genormtes, sehr störungssicheres Zweidraht-System zur Lichtsteuerung, das es schon lange vor der LED-Technik gab.

Durch seinen einfachen Aufbau ist der Dali-Bus in erster Linie dafür gedacht, größere Räume zu steuern oder über ein Gateway als Subsystem eines Gebäudeautomationssystems zu fungieren. So können in einem Gebäude in jedem Geschoss voneinander unabhängige Dali-Busse das Licht steuern. Aufgrund der geringen Kosten eignen sich die Dali-Installationen aber auch für kleine, auf einzelne Zimmer begrenzte Systeme.

Der Dali-Bus arbeitet mit 16 V Niederspannung und kann innerhalb einer Gruppe bis 64 Busteilnehmer wie LED-Treiber, Dimmer, Schalter, Sensoren und Controller miteinander koppeln. Über den Controller erfolgt neben der Inbetriebnahme auch die Zugriffsteuerung auf den Bus, wobei die einzelnen Teilnehmer Befehle erhalten oder sich diese abfragen lassen. Typische Befehle sind das Ein- und Ausschalten oder das Dimmen einzelner Lampen; jede Sequenz enthält neben dem Befehl auch die Adresse des betreffenden Teilnehmers.

Ein wesentlicher Vorteil ist die einfache Verdrahtung. Verwendet man ein klassisches, fünfadriges Stromkabel, sind die beiden schwarzen Adern für den Dali-Bus sowie braun und blau zur Netzversorgung der Teilnehmer. Denn solange eine Basisisolierung vorhanden ist, dürfen Dali und 230 VAC im selben Kabel nebeneinander liegen. Da weder Reihenfolge der Teilnehmer noch Polarität der beiden Steuerleitungen eine Rolle spielen, ist die Installation vergleichsweise einfach. Das System ist leicht zu programmieren, da sich die Komponenten selbst adressieren. Der Elektriker kann frei bestimmen, welcher Schalter oder Dimmer welche Lampe steuert, ohne etwas an der Verkabelung ändern zu müssen.

Bild 3: Dank niedriger Kosten ist der Dali-Bus für kleinere Installationen in einzelnen Räumen oder als Subsystem in größeren Gebäuden gut geeignet.

Bild 3: Dank niedriger Kosten ist der Dali-Bus für kleinere Installationen in einzelnen Räumen oder als Subsystem in größeren Gebäuden gut geeignet. Recom

Universelles Dali-Interface zum Steuern

Will man nur einzelne Lampen schalten oder dimmen, ist es sinnvoll, wenn der jeweilige Treiber über ein integriertes Dali-Interface verfügt. Ist es aber gefordert, Lichtgruppen mit mehreren einzelnen Leuchten zu steuern, wie beim Beleuchten eines Konferenzraums, ergibt dies wenig Sinn. Nicht nur, weil jede Leuchte eine Adresse im System belegt, sondern weil es effizienter ist, die ganze Gruppe über ein einzelnes, separates Dali-Interface anzusteuern. Ein Beispiel aus der Praxis: Der Konferenzraum (Bild 3) verfügt über drei Downlights mit jeweils 7 W, die man nur schalten will.

Die zentrale Beleuchtung über dem Konferenztisch dagegen soll je nach Bedarf dimmbar gestaltet sein. Anstatt sechs Treiber mit jeweils einem integrierten Dali-Interfaces einzusetzen, ist es wirtschaftlicher, die ganze Gruppe komplett über ein separates Dali-Interface anzusteuern.

Bild 4: Die Dali-Installation des in Bild 3 gezeigten Konferenzraums mit sechs LED-Leuchten, die sich über das universelle Dali-Interface RELI-DA01/R schalten und dimmen lassen.

Bild 4: Die Dali-Installation des in Bild 3 gezeigten Konferenzraums mit sechs LED-Leuchten, die sich über das universelle Dali-Interface RELI-DA01/R schalten und dimmen lassen. Recom

Mit dem Modell RELI-DA01/R (Bild 5) hat Recom einen universellen Dali-Konverter entwickelt, der zusammen mit beliebigen LED-Treibern einsetzbar ist. Er verfügt über ein eingebautes Relais, über das man die Leuchtgruppen komplett ausschalten kann, wodurch sich die Standby-Verluste reduzieren. Außerdem wandelt der Dali-Konverter die Steuersignale eines Dali-Dimmers wie der Dali-Mikrocontroller von Osram in ein analoges (1…10 V) beziehungsweise in ein pulsbreiten moduliertes (PWM-)Signal um, das direkt die Dimm-Eingänge der LED-Treiber ansteuert. Dadurch ist sowohl ein lineares als auch logarithmisches Dimmen bis auf null gesichert.

Wo geht die Zukunft hin

Bild 5: Der Dali-Konverter RELI-DA01/R kann mehrere LED-Leuchten parallel schalten und dimmen.

Bild 5: Der Dali-Konverter RELI-DA01/R kann mehrere LED-Leuchten parallel schalten und dimmen. Recom

Kein Zweifel – unser Licht wird elektronisch. Aber mit Glühbirne raus – LED rein ist es nicht getan. Denn wir werden nach und nach unsere Installationen in Haus und Büro den Möglichkeiten anpassen wollen. Vom perfekten Smart-Home, das den Strombedarf für Licht und Elektronik selbst erzeugt und das Sensoren und Smartphone steuern, sind wir allerdings noch viele Jahre entfernt. Nicht weil dies technisch problematisch wäre, sondern weil die installierte Infrastruktur einem schnellen Wandel im Wege steht. Wer neu baut oder eine größere Renovierung plant, sollte sich allerdings schnell mit den Möglichkeiten der Technik vertraut machen.

Dimmbare LED-Treiber und passende Triac-Dimmer sind ein Anfang, denn einzelne Räume lassen sich mit der Installation eines Dali-Bussystems komfortabler steuern und schalten, da es sich recht einfach in die bestehende existierende Verkabelung integrieren lässt.

Reinhard Zimmermann

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ist im Produktmarketing bei Recom Electronic in Neu-Isenburg.

(rao)

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