LED statt Leuchtstoff?

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1 LED statt Leuchtstoff? Immer mehr Kunden interessieren sich für LED- Lampen als Allgemeinbeleuchtung in Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen. Die neuen Möglichkeiten rund um das innovative LED-Licht werfen jedoch viele Fragen auf. Was ist machbar und was geht gar nicht? Welchen Nutzen bringt LED-Licht und für welche Anwender? Wie viel Einsparung ist tatsächlich drin? Wie schnell rechnet sich eine Investition? Worauf sollte man bei der Anschaffung achten? LED-Lampen haben eine hohe Effizienz und die Energiekosten steigen bestimmt. Es gibt zahlreiche Gründe, die für LED-Beleuchtung sprechen. Das häufigste Argument ist jedoch die hohe Effizienz von LED-Lampen. In nahezu jedem Betrieb findet man Leuchtstofflampen in Form von einfachen Lichtbändern oder in standardisierten Rasterleuchten. Egal ob Lager, Produktion, Verwaltung oder Nebenräume, überall findet man Leuchtstoffröhren. Leuchtmittel dieser Art sind in der Anschaffung unschlagbar preiswert. Gleichmäßige und großflächige Beleuchtungsvorhaben ließen sich in der Vergangenheit relativ leicht umsetzen. Die somit preiswerte Erstausrüstung wird jedoch durch hohe Energiekosten bestraft. Dazu kommt, dass sich die Energiekosten in den letzten zehn Jahren nahezu verdoppelt haben und weiter steigen werden. Um einen Kostenvergleich aufstellen zu können, muss jedoch zunächst eine gewisse Vergleichbarkeit der Systeme hergestellt werden. Ausleuchtung vergleichbar? Wie hoch ist der Wirkungsgrad Ihrer vorhandenen Leuchten? Um die Kernfrage beantworten zu können, ob LED- Lampen in der Lage sind Leuchtstofflampen bei vergleichbarer Ausleuchtung zu ersetzen, muss man den Wirkungsgrad der Leuchten kennen die neu bestückt werden sollen, bzw. die im Wettbewerb zur LED-Lampe stehen. Der Wirkungsgrad von Leuchten liegt in der Regel zwischen 0,5 und 0,9 und beschreibt wie viel des von der Lampe abgestrahlten Lichtstromes (Lumen) Seite 1 / 6

2 die Leuchte verlässt und somit die Beleuchtungsaufgabe unterstützt. Beispiel: T8-Leuchtstofflampen der Nennlänge 150cm werden von den Herstellern mit bis Lumen Lichtstrom angegeben. Bei erreichen der halben Lebensdauer kann noch mit ca. 80% des Lichtstromes gerechnet werden. Gemittelt kann somit der Leuchtenwirkungsgrad, in diesem Beispiel, auf einen Lichtstrom von Lumen angewendet werden. LED-Lampen strahlen überwiegend gerichtetes Licht aus, deshalb muss der Leuchtenwirkungsgrad bei LED-Lampen nicht auf gleiche Weise berücksichtigt werden. Unter Vernachlässigung der Lichtwirkung (direkt/diffus), würde eine 150cm LED-Lampe mit Lumen im Vergleich zu einer Leuchtstofflampe mit entsprechender Nennlänge, in einer Leuchte mit einem Wirkungsgrad <0,7, eine vergleichbare Ausleuchtung erreichen. Für eine vergleichbare Ausleuchtung zu beachten ist: Am besten die Lampen im Objekt testen und die Lichtstärke vor Ort messen. Der Leuchtenwirkungsgrad der vorhandenen Leuchten beträgt in der Regel 0,5 bis 0,9 des Lichtstromes. Der Lichtstrom konventioneller Lampen beträgt bei halber Lebensdauer (4.000h) nur noch ca. 80%. Die Lichtwirkung (direkt/diffus) sollte zu dem Projekt, bzw. zur Sehaufgabe passen. Tipp: Lampen direkt in den Leuchten unter Anwendung eines Luxmeters bemustern und mit konventionellen Lampen bei möglichst halber Lebensdauer vergleichen. Dabei unbedingt auf die richtige Lichtfarbe achten. Bei vergleichbarer Ausleuchtung kann der Verbrauch gegenübergestellt werden. Wenn man davon ausgehen darf, dass die Ausleuchtung auch mit LED-Licht bedarfsgerecht umgesetzt werden kann, ist für die Berechnung der Verbrauchskosten, lediglich der Energieverbrauch Seite 2 / 6

3 beider Systeme zu vergleichen. Doch aufgepasst, die Leistungsangaben auf den konventionellen Leuchtstoffröhren müssen nicht unbedingt den Gesamtverbrauch der Leuchte wiederspiegeln. Betriebsgeräte, wie konventionelle Vorschaltgeräte, haben auch einen Wirkungsgrad (0,65 bis 0,75), welcher unbedingt beachtet werden muss. Die Leistungsaufnahme konventioneller Systeme aus Leuchtstofflampe und Vorschaltgerät (Drossel, KVG) kann schnell mal 78 Watt betragen. LED- Röhren dieser Länge verbrauchen zwischen 18 und 27 Watt inkl. Betriebsgerät (LED-Driver). Für einen Vergleich des Energieverbrauchs muss die tatsächliche Leistungsaufnahme ermittelt werden. Diese besteht aus: Leistungsaufnahme der Leuchtmittel Wirkungsgrad der Betriebsgeräte Wie hoch ist der Verbrauch tatsächlich? Wie schnell sich eine Umrüstung auf LED-Lampen rechnet, hängt davon ab, wie lange diese tatsächlich eingeschaltet sind. In Parkhäusern, in Betriebsstätten mit Wechselschichten und bei Notausgangsbeleuchtungen wird oft ein Dauereinsatz von 7 x 24 Stunden gefordert. In Einschichtbüros brennen die Lampen hingegen oft nur 5 x 10 Stunden. Neben der Einschaltdauer spielen natürlich die Kosten je Kilowattstunde (kwh), die ein Betrieb bei seinem Versorger bezahlen muss, eine bedeutende Rolle. Man kann sagen, je höher der Strompreis und je länger das Licht eingeschaltet ist, desto schneller rechnet sich die Investition in neue LED-Lampen. Wie wirtschaftlich die Umrüstung für einen Betrieb sein kann, hängt von mindestens folgenden Faktoren ab: Die Einschaltdauer in Stunden / Jahr Die Kosten je Kilowattstunde Der Anschaffungspreis LED-Lampen Seite 3 / 6

4 Tipp: Auch die Wartungskosten sollten Berücksichtigung finden. Der übliche Wartungsturnus mit Austausch der Leuchtstofflampen, Starter und Entsorgung liegt bei ca Stunden. Was kann man mit T8-LED-Röhren technisch umsetzen? LED-Lampen gibt es in dimmbarer Ausführung. Sie weisen in der Regel keine UV/IR-Anteile auf. Vorhaben mit gerichtetem Licht für blickführende Raumausleuchtungskonzepte. Pointierte und rein bedarfsgerechte Lichtkonzepte ohne Streuverluste. Lichtanlagen unter Vermeidung diffuser schattenarmer Ausleuchtungen. Effiziente Umsetzung der Lichtstromverteilung mit Fokus auf den Sehaufgabebereich von Arbeitsstätten. Regelbare Beleuchtungsvorhaben, quasi von 0 bis 100 % dimmbar (DALI, 1-10V, PUSH). Anwendungen mit vielen Schaltzyklen durch z.b. Bewegungsmelder und Präsenzerkennungssensoren. Konstantlichtprojekte mit Lichtsensoren. Temporäre Verkehrsflächenausleuchtung mit extrem kurzen Startzeiten. Anspruchvolle Arbeitsplatzbeleuchtungen mit hohen Lux-Werten und guter Farbwiedergabe. Verringerung von Lichtverschmutzung durch Lichtnebel und unkontrollierter Streuung. Dokumenten- und druckwerkschonende Beleuchtungsvorhaben. Beleuchtung mit verringerten Insektenbefall für z.b. Lebensmittel und Backwaren. Verringerung des Wärmeabfalls von Beleuchtungssystemen in Kühlhäusern und anderen klimatisierten Räumen. Umweltentlastung durch geringeren Energiebedarf und positive CO2-Effekte, sowie RoHs-Konformität (frei von Umweltgiften, wie z.b. Quecksilber). Was gilt es bezüglich der Leuchtenzulassung zu beachten? Grundsätzlich führt jede nicht zugelassene Veränderung der Leuchten z.b. das Überbrücken Seite 4 / 6

5 der Vorschaltgeräte oder das Einsetzen nicht vorgesehener Leuchtmittel und Starter zum Erlöschen der Abnahme. Die Sachversicherer akzeptieren in der Regel die Umrüstung, wenn Maße, Gewicht und Temperaturen eingehalten werden und keine schaltungstechnische Veränderung an der Leuchte vorgenommen wird, die nicht auch auf Grund von üblichen Wartungsoder Installationsarbeiten vorgenommen werden könnte. Der Rückbau, bzw. das Einsetzen der ursprünglichen Leuchtmittel muss jederzeit von einem Laien ohne zusätzliche Gefährdungen möglich sein. Was zeichnet eine gute LED-Lampe aus? Die Kühlung ist das A und O der LED-Lampe. LEDs sind temperaturempfindliche Halbleiter, neben Marken LEDs sollte deshalb das Kühlkonzept besondere Beachtung finden. Glas und Polycarbonat (PC) eignen sich nicht als Kühlkörper, die Wärmeleitfähigkeit liegt bei diesen beiden Materialien unter 0,3 W/mK. Aluminium hingegen ist mit ca. 235 W/mK der ideale Wärmeleiter. Eine entsprechend groß dimensionierte Kühlfläche je LED/SMD sorgt für eine gewisse Sicherheitsreserve. Je besser die Kühlung, je größer ist die Lebensdauer und desto kleiner ist der Lichtstromabfall. Spannungswandler und Betriebsgeräte innerhalb der Röhre gestalten den Austausch leichter, jedoch erzeugen diese Geräte zusätzlich Wärme. Auch diese Verlustwärme kann die LEDs schneller degradieren. Eine möglichst große Kühlfläche aus Aluminium sollte erkennbar sein. Das Betriebsgerät sollte extern untergebracht werden können. Tipp: Auch LEDs wandeln immer noch mehr Strom in Wärme als in Licht um. Wenn Sie eine LED- Röhrenlampe testen, sollten Sie schnell Wärme am Gehäuse spüren können dann stimmt das Kühlmanagement. Seite 5 / 6

6 Lichteinheiten: Lumen Lichtstrom den eine Lichtquelle abstrahlt Lux Beleuchtungsstärke je Sehaufgabefläche Lumen = Lux. m 2 Beleuchtungsstärken (Auszug): 050 Lux Verkehrswege in Gebäuden 100 Lux Lager, WC, Empfang 300 Lux Werkstatt, Besprechung, Verkauf 500 Lux Büro, Labor, Küche, Kasse Alle Angaben sind Mindestwerte nach DIN 5035 Der Lichtstromabfall (Degradation) beschreibt das Abfallen der Lichtstromstärke im Verhältnis zur Betriebsdauer. Bei Erreichen von 70% des Restlichtstromes wird ein Leuchtmittel als aufgebraucht angesehen (L70-Wert). Kontakt zum Autor: Uwe Koslowski Koka-Betriebsbedarf Abt. MARATHON-LED Am Steinkreuz Lünen t f e. info@marathon-led.de Farbtemperaturen (Lichtfarbe in Kelvin): 6500 K Tagweiß (Lernen, Arbeiten, Flur) 4000 K Neutralweiß (Kosmetik, Friseur, Galerie, Museum, Lager) 3000 K Warmweiß (Küche, Bad, Blumen, Supermärkte) 2700 K Warmweiß (Backwaren, Obst, Gemüse) Abkürzungen: LED Light Emitting Diode (Leuchtdiode) SMD Surface mounted device (Bauteil für Oberflächenmontage) DALI Digitale Beleuchtungssteuerung PUSH Eintasten-Dimm-Steuerung KVG Konventionelles Vorschaltgerät VVG Vorschaltgerät mit verringerter Leistungsaufnahme EVG Elektronisches Vorschaltgerät Lichtwirkung: Diffuses Licht Indirekt, schattenfrei Direktes Licht Blickführend, schattenbildend Ideale Verteilung je nach Sehaufgabe Direkt zu Diffuse: 2/3 zu 1/3 Seite 6 / 6