Technik
Licht 6 | 2022

Jetzt kommt Licht ins Dunkel

LED-Applikationen sicher versorgt

LED-Beleuchtung ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Professionelle Lösungen beim Neubau oder Renovieren bieten mehr Möglichkeiten, die Räume so zu beleuchten, wie es der Kunde gerne hätte. Aber wie sieht eine zuverlässige und sichere Versorgung aus? Eine neue LED-Netzteillösung verspricht sehr hohe Wirkungsgrade und niedrige Leerlaufverluste.

Lesezeit: ca. 6 Minuten
Abb.: Die neue 24 V-LED-Stromversorgung der »Step-Power«-Produktfamilie vereint eine sehr flache Bauform gepaart mit einer hohen Leistungsdichte. Sie eignet sich für die Montage im Installationsverteiler und in abgehängten Decken, weil sie sich sowohl auf der Tragschiene als auch auf einer planen Oberfläche montieren lässt. Phoenix Contact

Jede LED benötigt zum Betrieb einen definierten Strom und eine definierte Spannung. Auch die klassische LED-Retrofit, die die einstige Glühlampe für jegliche Sockel ersetzt, hat einen integrierten Wandler, um die LED sicher mit Strom zu versorgen. Diese Möglichkeit der Installation bietet sich immer dann an, wenn die Fassungen sehr einfach überall angebracht werden können, wo 230 V bereits verdrahtet sind, meist jedoch beim klassischen Retrofit. Wird mehr Funktionalität gewünscht, kauft sich der Kunde in der Regel eine »LED-Birne«, die sich z. B. per Funk bedienen lässt. Dabei spielen eine einwandfreie Verbindung über WLAN, Bluetooth oder auch Lösungen wie der beliebte Standard Zigbee eine große Rolle. Mit diesen Lösungen ist es sehr einfach eine gewisse Smart Home-Fähigkeit zu erreichen, bspw. das Licht zu dimmen, Farben zu mischen und damit eine Ambiente-Beleuchtung zu kreieren. Leider ist die Sicherheit dieser vergleichsweise günstigeren Geräte jedoch nicht immer gegeben. Denn nicht nur die Qualität der Netzwerkverbindung kann die Funktion beeinträchtigen. Es gibt auch immer wieder Fälle, dass Netzwerke durch genau diese Geräte kompromittiert werden und sich damit Zugriff auf weitere Heimkomponenten verschafft wird.

Anders sieht es aus, wenn Bauherren ein Gebäude von Grund auf neu planen, sei es ein Neubau oder eine Komplettrenovierung bzw. Sanierung. Hier sind auf anderem Wege deutlich mehr Funktionen denkbar und zudem sicherer umzusetzen. In diesem Fall spielt die Versorgung der LED-Beleuchtungsmittel mit einer SELV-Spannung von 24 V eine wesentliche Rolle. Zwei Optionen bieten sich standardmäßig an.

Erste Möglichkeit: die Leuchtmittel werden dezentral, also in der Nähe der Beleuchtung durch ein Netzteil mit SELV-Spannung versorgt und z. B. durch eine kabelgebundene- oder Funkverbindung gesteuert. Damit lassen sich smarte Beleuchtungskonzepte umsetzen und individuell an die Wünsche der Kunden anpassen. Für die Ausführung muss jedoch auch ausreichend Platz für das Netzteil vorhanden sein. Dieser findet sich z. B. häufig in einer abgehängten Decke, deren Bau wiederum Mehrkosten und auch das Einbüßen von Wohnraum bedeutet.

Schauen wir uns ein realistisches Beispiel anhand einer Wohnung in der Größe von ca. 100 m² an. Für eine ausreichende Ausleuchtung werden ca. 250-300 Lumen pro Quadratmeter empfohlen. Mit modernen LED-Leuchtmitteln entspricht das ca. 30.000 Lumen und damit 300 Watt. Auf die einzelnen Leuchten bezogen können wir von ca. 15 einzelnen Kreisen und damit 15 einzelnen Stromversorgungen ausgehen. Bei der Installation dieser Netzteile entsteht ein erheblicher Verdrahtungsaufwand. Im Betrieb führen die einzelnen Geräte in Summe zudem zu hohen Verlusten, da kleinere Geräte nicht die Effizienzvorteile von größeren Geräten erreichen können. Die Netzteile haben auch immer eine statistische Ausfallzeit (MTBF). Bei mehreren Geräten vervielfältigen sich also auch die Ausfälle. Um in diesem Fall ein Austauschgerät zu installieren, wäre erneut ein hoher Aufwand notwendig. Die Geräte müssen in der abgehängten Decke zunächst einmal gefunden und daraufhin umständlich ersetzt werden.

Die zweite Möglichkeit ist, die LED-Leuchtmittel zentral zu versorgen, also direkt aus dem Schaltschrank der Haupt- oder Unterverteilung. Der klare Vorteil dieser Lösung: Die Steuerung der Beleuchtung erfolgt ebenfalls zentral. Typische Standards sind hier KNX, DALI und LOXONE, die eine Vielzahl an Möglichkeiten in ihrem Portfolio abbilden. Der Platz für die Netzteile wird einmalig im Verteilerkasten geschaffen und nicht mehr im Gebäude verteilt. Bezogen auf das oben genannte Beispiel, würden beim zentralen Einsatz bereits einige wenige Geräte mit passender Leistung ausreichen, um die komplette Beleuchtung der Wohnung sicher zu versorgen. Die Verdrahtung der Geräte benötigt nur noch einen Bruchteil der Zeit und auch im Wartungsfall ist das fehlerhafte Gerät schnell identifiziert und kann genauso schnell ersetzt werden. Die wesentlich höheren Wirkungsgrade dieser Netzteile schonen zudem die Umwelt und sparen effektiv Kosten.

Abb.: Ein smartes Beleuchtungskonzept muss wartungsfreundlich und energieeffizient sein: Bauherren können in ihrer Elektroplanung dafür eine zentrale Versorgung der LED-Leuchtmittel vorsehen. Phoenix Contact

Realität trifft auf Normvorgaben

Der zentrale Einsatz der Netzteile setzt sich in der Praxis immer weiter durch. Leider ist die Auswahl der Geräte beschränkt. Entweder die Geräte erfüllen die LED-Normvorgabe und haben keine Hutschienenanbindung oder es handelt sich um industrielle Geräte, die die LED-Normvorgaben nicht erfüllen. In der Realität führt dies häufig zu Problemen. Die LED-Netzteile ohne Hutschienenanbindung müssen mit extra Aufwand in dem Schaltschrank fixiert werden. Werden industrielle Netzteile eingesetzt, verstößt der Einsatz gegen die Norm. Es müssen sowohl die Sicherheitsnorm EN 61347-2-13 als auch die EMV-Normen EN 55015 und EN 61547 für einen Einsatz als LED-Netzteil abgeprüft und bestanden werden.

Man kann nicht davon ausgehen, dass Industrie-Netzteile per se die LED-Norm erfüllen. Wesentlich ist auch, dass Industriegeräte eher robust gegenüber Umgebungsbedingungen, jedoch nicht störungsarm sind. Die EMV-Norm EN 55015 fordert neben den normalen Tests auch Prüfungen von Frequenzen von 9kHz bis 30 MHz. Diese Messungen werden bei industriellen Netzteilen nicht durchgeführt, sollten also Störungsaussendungen auf diesen Frequenzen existieren, kann es zu negativer Beeinflussung von weiteren Geräten kommen, wie z. B. Lichtflackern.

Die Wahrnehmung von Licht und damit verbunden ein Flackern wurde ausgiebig erforscht und die Ergebnisse dieser Studien zeigen wie sehr der menschliche Organismus von und durch Licht profitieren, aber auch gestört werden kann. Kein Kunde sollte durch eine falsche Wahl des Netzteils einen Nachteil in seiner Lebensqualität erfahren, auch wenn die Wahrnehmung etwas sehr Subjektives ist.

Die »Step Power«-Serie in der dritten Generation wurde kürzlich um ein Netzteil speziell für die LED-Beleuchtung erweitert. Das »STEP3-PS/1AC/24DC/3.75/PT/LED« ist ein Gerät mit einer konstanten Ausgangsspannung von 24 V und kann einen Strom von 3,75 A liefern. Damit eignet es sich sehr gut, um z. B. drei separate LED-Stromkreise von 30 W zu versorgen. Das Gerät zeichnet sich durch die identischen Merkmale der beliebten »Step Power«-Serie aus. So ist das Gerät mit einer Baubreite von 72 mm besonders kompakt. Die Wirkungsgrade erreichen ein nie dagewesenes Niveau von 92,5 bis 94 %. Sind LEDs ausgeschaltet, was tagsüber in der Regel der Fall ist, so befindet sich das Netzteil in einem sehr effizienten Standby-Betrieb, durch den nur minimale Verluste von unter 0,21 Watt entstehen. In Summe spart diese hohe Effizienz jedes Jahr bares Geld und schont die Umwelt.

Des Weiteren zeichnet sich die Stromversorgung durch eine sehr flache Bauform, gepaart mit einer sehr hohen Leistungsdichte aus. Das Gerät kann sowohl auf der Hutschiene als auch zur Direktmontage auf einer planen Oberfläche verwendet werden. Somit eignen sich die Geräte perfekt für die Montage im Installationsverteiler oder in abgehängten Decken. Die Verdrahtung selbst erfolgt dank der Push-in-Anschlusstechnik schnell und unkompliziert. Nicht zuletzt erfüllt das Netzteil die angesprochenen Sicherheits- und EMV-Normen für den Einsatz als LED-Netzteil. Wie es die Norm vorschreibt, ist auf der Front ein Temperaturpunkt (TC Punkt) ausgewiesen. So kann das Netzteil über einen Temperaturfühler überwacht und der spezifizierte Betrieb sichergestellt werden.

Die professionelle Versorgung von LED-Leuchtmitteln ist nicht trivial und lässt sich durch die neue Lösung des »Step Power«-LED-Netzteils sicherstellen. Die Kombination aus einem zugelassenen und normkonformen Gerät punktet durch seine hohen Wirkungsgrade und niedrigen Leerlaufverluste. Dies stellt ein attraktives Gesamtpaket dar, mit dem sich die individuellen Beleuchtungswünsche der Kunden abbilden lassen.

Abb.: Die neue 24 V LED-Stromversorgung der »Step-Power«-Produktfamilie vereint eine flache Bauform gepaart mit einer hohen Leistungsdichte. Phoenix Contact

Weitere Informationen:

https://url.rpv.media/54-

Autoren: Andreas Bitsilia, Produktmarketing, Nadine Schneider, Marketing Communications, Phoenix Contact Power Supplies Paderborn

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 6 | 2022

Erschienen am 25. August 2022