LED-Beleuchtung vom Fachmann: Wissenswertes zur LED-Technik

Das auf eine Fläche auftreffende Licht wird als Beleuchtungsstärke bezeichnet. Sie ist das Maß für den auf eine Flächeneinheit auftreffenden Lichtstrom (Quotient aus Lichtstrom und Fläche). Die Maßeinheit ist Lux.: Beleuchtungsstärke [Lux] = Lichtstrom [Lumen] / Fläche [m²] Im gewerblichen Bereich wird die Anforderung an die Beleuchtung, insbesondere die Beleuchtungsstärke, durch die DIN EN 12464-1 beschrieben, die die frühere DIN 5035 fast vollständig ersetzt hat. Während die DIN 5035 die Beleuchtungsstärke in einer Nutzungsebene von 85 cm über dem Boden beschrieb und kaum besondere Anforderungen an den Wartungswert, die Blendfreiheit, die horizontale Beleuchtungsstärke kannte, trägt die DIN EN 12464-1 den Möglichkeiten zeitgemäßer Planungsmethoden (s. Lichtplanung) und Beleuchtungs-technologieen eher Rechnung. Übersichten der Beleuchtungsanforderungen der einzelnen Normen für verschiedene Bereiche stellen wir hier zur Verfügung: DIN EN 12464-1:2011-08 Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten - Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen; Deutsche Fassung EN 12464-1:2011 DIN 5035-x:2006-07 Beleuchtung mit künstlichem Licht (weitgehend durch DIN EN 12464-1 ersetzt)

Über die Verordnung zu sogenannten Haushaltslampen haben viele Medien berichtet. Demgegenüber wenig beachtet wurde bisher die Verordnung, die auf üblicherweise in der Straßen- und der Bürobeleuchtung eingesetzte Lampen, Vorschaltgeräte und Leuchten zielt: Verordnung (EG) Nr. 245/2009 der Kommission vom 18. März 2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Leuchtstofflampen ohne eingebautes Vorschaltgerät, Hochdruckentladungslampen sowie Vorschaltgeräte und Leuchten zu ihrem Betrieb und zur Aufhebung der Richtlinie 2000/55/EG des Europäischen Parlaments und des Rates. Der Beschluss der Maßnahmen hatte ein klares Ziel: die Reduzierung des CO2-Ausstoßes und Anwachsens des Elektroenergieverbrauchs durch Effizienzsteigerung von Beleuchtungsanlagen. Die Verordnung ist bereits durch das EBPG (Gesetz über die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte) vom 07.03.2008 in deutsches Recht umgesetzt. Durch die Mindestvorgaben an die Effizienzwerte für Lampen und Vorschaltgeräte verlieren alle Produkte, die diesen Anforderungen nicht mehr entsprechen, das CE-Zeichen und dürfen nicht mehr im europäischen Raum in Verkehr gebracht werden. Der Orginal-Text der Verordnung stellen wir hier als download bereit EU-Richtlinie 245/2009

Zitat Amtliche Anmerkung: Dieses Gesetz dient der Umsetzung der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 6. Juli 2005 zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte und zur Änderung der Richtlinie 92/42/EWG des Rates sowie der Richtlinien 96/57/EG und 2000/55/EG des Europäischen Parlaments und des Rates (ABl. EU Nr. L 191 S. 29). Mit dem Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EbPG) ist ein Gesetz in Kraft getreten, das verschiedene neue Anforderungen an das Inverkehrbringen von Elektrogeräten stellt. Ziel ist es, durch die Festlegung von Mindestanforderungen die von energiebetriebenen Produkten ausgehenden Umweltauswirkungen zu verringern. Künftig müssen beispielsweise besondere Grenzwerte für Energieverbrauch,Effizienz, Schadstoffgehalt usw. eingehalten werden. Ferner müssen bestimmte Informationspflichten (z.B. Herstellernennung) gegenüber dem Verbraucher oder den Behörden beachtet werden. Produkte müssen eindeutig gekennzeichnet sein und je nach Produktart muss der Hersteller zusätzliche Angaben zum Umgang mit dem Produkt, zu dessen Nutzung oder zum Recycling machen. Den Orginal-Text des EbPG stellen wir hier als download bereit: Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EbPG)

Als Gasentladungslampen bezeichnet man Lichtquellen, deren Wirkung auf der elektrischen Entladung enthaltener Gase beruht. Hierbei werden, neben weiteren Gasen, Metalldämpfe (Natrium, Quecksilber), reine Gase (Neon, Xenon, Krypton), aber auch Halogene und Metalle eingesetzt. Zu den Gasentladungslampen gehören: • stabförmige oder rund gebogene Leuchtstofflampen • Kompaktleuchtstofflampen, dazu gehören auch die sog. Energiesparlampen • Dampfdrucklampen, die man nach dem Druck der Gasfüllung in Hochdruck- und Niederdruck-Gasentladungslampen unterscheidet. Die Leuchtfarbe von Gasentladungslampen hängt einerseits von der Lichtemission des Edelgases ab, andererseits von dem Phosphor, das durch die Emission angeregt wird. Alle Gasentladungslampen benötigen zum Betrieb ein Vorschaltgerät, dessen Stromverbrauch als Blindleistung zum Nennwert des jeweiligen Leuchtmittels berücksichtigt werden muss. Wegen der enthaltenen Stoffe, insbeondere des Quecksilbers, müssen Gasentladungslampen immer als Sondermüll entsorgt werden.

In der Glühlampe, umgangssprachlich Glühbirne, wird ein elektrischer Leiter durch elektrischen Strom aufgeheizt und dadurch zum Leuchten angeregt. Die weit verbreitete Bauform der Glühlampe mit Schraubsockel E27 wird fachsprachlich als Allgebrauchslampe bezeichnet. Sie wird heute sehr oft noch zur Wohnraumbeleuchtung eingesetzt. Fast die gesamte der Lampe zugeführte Energie wird in Strahlung umgesetzt. Aber nur ein kleiner Wellenlängenbereich der Strahlung ist für das menschliche Auge sichtbar. Der größte Anteill liegt im unsichtbaren Infrarotbereich und wird als Wärme abgestrahlt. Auf der Basis der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG sind EU-weit bereits stufenweise Herstellungs- und Vertriebsverbote von Lampen, auch Glühlampen, geringer Energieeffizienz in den Mitgliedsländern umgesetzt worden. In Deutschland gilt ab September 2011 eine Verbot von Glühlampen 60 Watt der Energieeffizienzklassen C bis E.

LED-Röhrenlampen sparen Strom und sind flimmerfrei. Deshalb werden sie zunehmend als Ersatz der konventionellen Leuchtstoffröhren angeboten. Am Markt befinden sich zurzeit verschiedene Varianten von LED-Röhrenlampen: Retrofit-Variante: LED-Lampe wird zusammen mit einem speziellen Starter vertrieben. Ein Umbau der vorhandenen Leuchte ist beim Wechsel nicht notwendig. Diese Variante kann grundsätzlich nicht bei Leuchten mit elektronischem Vorschaltgerät EVG eingesetzt werden. Unsere LED-tubes entsprechen dieser Version und sind bei VVG/KVG bedenkenlos einsetzbar. Konversions-Variante: ein Umbau der Leuchte ist erforderlich und hat als Konsequenz, dass der Umbauer zum Hersteller der Leuchte wird, der für die Sicherheit verantwortlich ist. Es drohen Kurzschlüsse oder Stromschläge, wenn der Umbau nicht korrekt erfolgt. "vorgetäuschte" Retrofit-Varianten: erfordern trotz anderer Bezeichnung einen Umbau der Leuchte. Diese LED-Röhrenlampen mit elektrischem Durchgang stufen die Experten aus der Produktsicherheit als besonders gefährlich ein. Da bei diesen Röhrenlampen die elektrischen Kontakte von Außen nicht sichtbar sind, besteht beim Wechseln der LED-Röhren die Gefahr eines Stromschlags. Die Experten des VDE und der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) warnen aufgrund möglicher Gefährdungen und möglicher Produkthaftung vor einem Umbau von Leuchten, wenn ein Umstieg auf LED-Röhrenlampen erfolgt. Aus diesem Grund empfehlen sie nur den Einbau von Retrofit-Varianten. Wegen der möglichen Risiken hat sich LED-Lösungen entschiedenen, nur eine Retrofit-Variante für KVG/VVG und dazu passende EVG-Versionen anzubieten. Wir favorisieren jedoch meist einen Kompletttausch der Leuchten zu erwägen, beispielsweise durch unsere LED-Decken- oder Flächenleuchten, die angesichts der Risiken und dem Aufwand bei einer eventuellen Umverdrahtung die aus unserer Sicht oftmals "vernünftigere" Lösung sind.

Die Leuchtstofflampe ist eine Niederdruck-Gasentladungsröhre, genauer Metalldampflampe, die innen mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff beschichtet ist. Sie besitzt heiße Kathoden, die Elektronen durch Glühemission emittieren. Als Gasfüllung dient Quecksilberdampf zur Emission von Ultraviolettstrahlung und zusätzlich meist Argon. Die Ultraviolettstrahlung wird von der Leuchtstoff-Beschichtung in sichtbares Licht umgewandelt. Der Röhrendurchmesser von Leuchtstofflampen ist standardisiert. Nach dem Buchstaben „T“ (für "tube", engl. Röhre) steht der Durchmesser in Achtel Zoll (25,4 mm/8 = 3,175 mm). Eine T5-Röhre hat beispielsweise einen Durchmesser von 5/8 Zoll, das entspricht etwa 16 mm, eine T8-Röhre 26 mm. Die Entwicklung geht hin zu schlankeren Röhren, die weniger Material, Volumen bei Transport, Lagerung und Einbau benötigen. In der gewerblichen Nutzung sind heute T8 und T5 am meisten verbreitet. T5-Lampen sind in zwei Varianten verfügbar: Hohe Lichtleistung (Abkürzung HO, High Output, oder FQ, Fluorescent Quintron) oder große Effizienz (HE, High Efficiency, oder FH, Fluorescent High Efficiency). Allerdings sind alle Leuchtstoffröhren vor allem wegen des benötigten Quecksilbers, aber auch wegen der vergleichsweise geringeren Lichtausbeute “Auslaufmodelle”. siehe auch EU-Richtlinie.

Der Mensch nimmt 80 % der Umweltinformationen mit dem Auge auf. Im Arbeitsleben kommt der künstlichen Beleuchtung eine bedeutende Rolle zu. Der richtige Einsatz von Licht am Arbeitsplatz verringert die Ermüdung und fördert die Konzentration. Da die Entscheidung für eine neue Beleuchtung gerade bei der LED-Technik auf lange Sicht getroffen wird und damit mitunter erheblicher Investitionsaufwand verbunden ist, kommt der Lichtplanung eine besondere Bedeutung zu. Eine optimale Lichtplanung trägt dem Rechnung, in dem die jeweilige Raumsituation, die geplante Nutzung, die richtige Leuchtenauswahl und viele andere Faktoren berücksichtigt werden. Die Abbildungen zeigen von LED-Lösungen Linsengericht e.K. geplante und realisierte Beleuchtungs-sanierungen.

Links: Aussenbeleuchtung einer Molkerei / Rechts: Fertigungshalle mit Grundbeleuchtung aus Pendelleuchten (> 300 lx) und Arbeitsplatzbeleuchtung mit Linienleuchten (> 800 lx)

Die Notwendigkeit, den immensen Energiebedarf bei der Beleuchtung einzuschränken, hat zur Regulierung des Einsatzes konventioneller Beleuchtung geführt, z.B. durch den sog. Glühlampenerlass. Viele konventionelle Leuchtmittel sind schon oder werden in absehbarer Zeit vom Markt genommen. Die Alternative für alle in der Beleuchtung seit Jahrzehnten eingesetze Technologien ist die LED-Technik, die Beleuchtung mit Licht emittierenden Dioden. LED’s zeichen sich neben vielfältigen weiteren Vorteilen besonders durch vergleichsweise hohe Energieeffizienz aus. Angesichts des ungeheuren Bedarfs zu ersetzender energie-ineffizienter Leuchtmittel und Lampen ist es unbedingt erforderlich, dies in der Weise zu regeln, dass keine Gefahren für uns Menschen und unsere Umwelt damit verbunden sind. Rund um die Beleuchtung mit künstlichem Licht gibt es bereits zahlreiche normative Regelwerke. Die wichtigsten Gesetze, EU-Richtlinen und Normen haben wir in einer Liste zusammengestellt, die wir hier zur Verfügung stellen:

Aufgrund der hohen Energieeinsparung beim Austausch einer konventionellen Beleuchtungsanlage, z.B. HQI/HIT oder ähnliches, ist die Energieeinsparung so groß, dass diese Sanierung öffentlich gefördert werden kann. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Programme. Für große Unternehmen und KMU stellt z.B. die KfW zinsgünstige Finanzierungsprogramme zur Verfügung. Die ersparten Betriebskosten dienen dann zur Tilgung der neuen Beleuchtungsanlage, sie erspart sich quasi selbst. Sie kommen schnell in den Genuß einer modernen, komfortablen und wirschaftlichen Beleuchtung und leisten einen Beitrag zum Umweltschutz.

Das Quecksilber in Leuchtstofflampen und Gasentladungslampen ist giftig für Mensch und Umwelt, die Beschichtung der Lampe ebenfalls. Quecksilber ist ein Schwermetall, das bereits bei Zimmertemperatur verdunstet. Bei der Aufnahme über den Verdauungstrakt ist reines metallisches Quecksilber vergleichsweise ungefährlich, eingeatmete Dämpfe wirken aber stark toxisch. Je nach Menge der Aufnahme sind sowohl eine akute als auch eine chronische Vergiftung möglich. Quecksilber gilt als starkes Nervengift und verursacht irreparable Schäden des Nervensystems. Der durchschnittliche Quecksilbergehalt pro Lampe beträgt für: - stabförmige Standard- Leuchtstofflampen < 15 mg - stabförmige Einschicht-Dreibanden- Leuchtstofflampen < 7,5 mg - Kompaktleuchtstofflampen < 7 mg - Hochdruck-Entladungslampen, im Mittel: 30 mg Von uns angebotene LED-Leuchten und -Leuchtmittel sind quecksilberfrei.

Die Schutzart gibt die Eignung von elektrischen Geräten und Leuchten sowie hierzu gebrachtes Installationsmaterial für verschiedene Umgebungsbedingungen zum Schutz von Menschen gegen potentielle Gefährdung bei deren Benutzung an. Dem vorangestellten „IP“ folgt eine erste Kennziffer für Berührungs- und Fremdkörperschutz und eine weitere Kennziffer für den Wasserschutz. Schutzart „IP65“ bedeutet: das elektrische Gerät ist gegen das Eindringen mit einem Draht und Staubdicht konzipiert und bietet Schutz gegen Strahlwasser aus einer Düse aus beliebiger Richtung. Eine Übersicht zu den Kennziffern sehen Sie hier (klicken zum Vergößern):

Der wesentliche Unterschied besteht vereinfacht darin, dass bei der SMD-Technologie Licht aus vielen kleineren auf Platinen aufgebrachte SMD-Chips erzeugt wird, während diese Funktion bei COB miniaturisiert in nur einem Bauteil vereint ist. Die “low-power”-SMD-LED’s bieten i.d.R. gegenüber COB-LED folgende Vorteile: • homogenere flächige Abstrahlung, besserer Lichteindruck. Während bei der SMD-Technik jeder einzelne Chip seinen Abstrahlwinkel durch die Bauteilform erhält benötigt ein COB-Chip immer einen Reflektor oder eine Linse zur Bündelung des Lichts. • optimalen Kompatibilität für den Einsatz von Hochleistungsoptiken • einfachere Blendbegrenzung, damit Sicherstellung der photobiologischen Sicherheit IEC 62471/VDE • effektiveres Temperaturmanagement der Leuchte, großflächigere Wärmeableitung, dadurch höhere Lebensdauer und flachere Baugröße • D-Zeichen für Leuchten unserer PRO-Serie (Strahler, Pendelleuchte) mit begrenzter Oberflächentemperatur für den Einsatz z. B. in Papierproduktion, Holzverarbeitung etc. Wir setzen bei unserem Sortiment (fast ausschliesslich) auf SMD-Chips. Wirklich sinnvolle Einsatzgebiete für COB-LED-Leuchten sind überwiegend im Aussenbereich zu sehen, dort wo bei geringer Brenndauer preiswert ein hoher Lichtstrom ohne Ansprüche an die Farbwiedergabe und andere Anfordrungen an die Lichtqualität benötigt wird.

links SMD-Strahler, rechts COB-Strahler

Um eine erforderliche Beleuchtungsstärke über einen Zeitraum zu gewährleisten, sieht die Lichtplanung einen Wartungsfaktor MF (Maintenance Factor) vor, der die Lichtstromabnahme einer Beleuchtungsanlage berücksichtigt. Der Neuwert der Beleuchtungsstärke einer Anlage errechnet sich dabei aus dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke und dem Wartungsfaktor. Der Wartungsplan legt die Reinigungsintervalle von Leuchten und Raum sowie den Lampenwechsel fest. Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke hängt damit von Leuchten, Lampen und den Raumbedingungen ab. Der Wartungsfaktor errechnet sich aus der Multiplikation von Lampenlichtstromwartungsfaktor LLMF, Lampenlebensdauerfaktor LSF, Leuchtenwartungsfaktor LMF und Raumwartungsfaktor RWF. MF = LLMF x LSF x LMF x RWF Aufgrund der langen Lebensdauer und geringer Lichtstromverluste ist der Wartungsfaktor unserer LED-Leuchten deutlich höher als bei konventioneller Beleuchtung gleicher Lichtleistung. Damit wird eine, auf das Ende der Lebensdauer von Leuchtstoffröhren und Gasentladungslampen ausgerichtete, anfänglich höhere (= ”überdimensionierte”) Beleuchtungsstärke nicht mehr erforderlich.