LED in der Straßenbeleuchtung Stand März 2010

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1 LED in der Straßenbeleuchtung Stand März 2010 Dieses Produkt wurde erstellt zur Unterstützung der Gemeinden im Energieinstitut Vorarlberg Stadtstraße Dornbirn Austria Tel. +43/(0)5572/ Fax 4 info@energieinstitut.at ZVR DVR Hypo Bank Vorarlberg Kto. Nr BLZ IBAN AT BIC HYPVAT2B

2 LED in der Straßenbleuchtung Zur Entstehung dieses Leitfadens: Die LED-Technik hat sich in den letzten Jahren stark verbessert und ist auch für Gemeinden interessanter geworden. Dieses Dokument soll das derzeitige Einsatzgebiet von LED Leuchten in der Straßenbeleuchtung aufzeigen. Erstellt durch DI (HTL) Max Hartmann. Herausgeber: Energieinstitut Vorarlberg, Stadtstraße 33/CCD, A-6850 Dornbirn; Karl-Heinz Kaspar, Gemeindebetreuung Alle Rechte vorbehalten. Jede Verwertung bedarf der Genehmigung des Energieinstitut Vorarlberg. Stand: März 2010 Seite 2 von 8

3 LED in der Straßenbeleuchtung Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung LED, Allgemein LED in der Straßenbeleuchtung Leuchtmittel Leuchte Zusammenfassung Anhang Beleuchtungssituation Beleuchtungsklassen ME-Klassen CE-Klassen S-Klassen Zusammenhang Beleuchtungssituation und Beleuchtungsklasse Quellenverzeichnis... 8 Seite 3 von 8

4 LED in der Straßenbleuchtung 1 Einleitung Auf der Suche nach neuen Möglichkeiten in der Beleuchtung finden LED Lösungen erstaunlich viele Pioniere und man traut den LEDs manchmal heute schon mehr zu als sie zu leisten vermögen. Aber vielleicht ist das auch gut so, denn LEDs haben das Potential dazu, unseren Umgang mit künstlicher Beleuchtung komplett zu verändern. 2 LED, Allgemein Die LED (Light-Emitting-Diode) sendet UV- und IR- freies Licht aus was vor allem sehr große Vorteile im Bereich Insektenschutz, Lebensmittel-, Museumsbeleuchtung, usw. mit sich bringt (keine Zerstörung / Alterung durch Erhitzung der Zellen). Allerdings ist weniger bekannt, dass auch in der LED-Technik nur max. 45% der Energie in Licht umgewandelt wird, der Rest ist Wärme, welche über die Leuchte abgeführt werden muss. Dies führt zu einer Effizienz von max. 80 lm/w (Tageslichtweiß K), was die LED als Leuchtmittel zwischen Niedervolthalogenlampe und Leuchtstoffröhren einreiht. Natriumdampfhochdrucklampen (HST) und Halogen-Metalldampflampen (HIT) liegen zwischen 70 und 107 lm/w. Bild: Gegenüberstellung der einzelnen Leuchtmittel, welche in der Straßenbeleuchtung Einsatz finden Lampenleistung [W] Lichtstrom [Lumen] Lichtausbeute [Lumen/W] Farbtemperatur [K] Farbwiedergabe-Index RA Ist die elektrische Leistungsaufnahme der Lampe im Gegensatz zur Leistungsaufnahme der Leuchte / des Systems aus Lampe und Vorschaltgerät. Der Lichtstrom beschreibt die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Lichtmenge. Wird der Lichtstrom mit der erforderlichen elektrischen Leistung gegenüber gestellt, erhält man die Lichtausbeute. Die Systemlichtausbeute berücksichtigt auch die Leistungsaufnahme des Betriebsgerätes. Die Farbtemperatur oder Lichtfarbe beschreibt den Farbeindruck, den eine weiße Lichtquelle macht. Die Spektralanteile des Lichtes bestimmen, wie gut verschiedene Objektfarben wiedergegeben werden können. Je höher der Farbwiedergabe-Index, desto besser ist die Farbwiedergabe im vergleich zum optimalen Bezugslicht. Seite 4 von 8

5 LED in der Straßenbeleuchtung LED s habe eine Reihe von weiteren Vorteilen, aber auch Nachteile. Aus derzeitiger Sicht müssen bei einem Kauf von LED Produkten für die Straßenbeleuchtung folgende Eigenschaften gegeneinander abgewogen werden: Vorteile Nachteile + lange Lebensdauer - niedrige Effizienz, max. 80 lm/w + sofortiger Lichtstrom - noch sehr teuer (lm/ ) + gute Dimmbarkeit - Gefahr der Blendung durch hohe Leuchtdichten + gute Lichtlenkung - Ersatzteilversorgung nicht gesichert + Vibrationsresistent & kein Quecksilber 3 LED in der Straßenbeleuchtung Das Thema ist und bleibt aktuell aber es sind noch viele Fragen zu klären, bis die LED- Technik voll in der Straßenbeleuchtung eingesetzt werden kann. 3.1 Leuchtmittel LED s haben eine Lebensdauer von ca Stunden bei 70% Lichtstromrückgang. Dies entspricht in etwa Jahre in der Straßenbeleuchtung. Trotz dieser langen Lebensdauer müssen sie im Laufe eines Gehäuselebens, welches zwischen 25 und 40 Jahren liegt, mehrmals getauscht werden. - Können die LED-Lichteinsätze und dazugehörender Elektronik getauscht werden oder muss die ganze Leuchte gewechselt werden? - Wird dabei die Weiterentwicklung der LED berücksichtigt? Mit dem Leuchtmitteltausch wird meist im selben Zuge die Reinigung der Leuchte vorgenommen. - Wird berücksichtigt das die Reinigungszyklen von 4 Jahren auch bei LED Leuchten benötigt wird und das die Hauptkosten eines Leuchtmitteltausches auf die Arbeit und nicht auf das Leuchtmittel selber fallen? 3.2 Leuchte Je nach Lichtlenkung haben LED-Leuchten einen bessern Leuchtenwirkungsgrad, sind aber auch anfällig gegen den Ausfall von einzelnen LED-Punkten. - Sind die Auswirkungen solcher Ausfälle einzelner LED-Punkte in der Planung berücksichtigt? Fast alle Anbieter von Straßenleuchten und viele kleine und unbekannte Firmen beschäftigen sich mit der LED-Straßenbeleuchtung (z.b. Fernost), welche bereits für den Einsatz bereits für Quartiersstraßen, Plätze, usw. der Beleuchtungssituationen C, D und E (siehe Anhang) verwendet werden können. - Hat der LED-Leuchtenhersteller Erfahrungen im Bau von Straßenleuchten (Garantien, Qualität, Prüfzeichen, usw.)? 4 Zusammenfassung LED Leuchten finden derzeit in der Straßenbeleuchtung (Beleuchtungssituationen A1 B1 bzw. Beleuchtungsklassen >ME2) keinen sinnvollen Einsatz. Zum einen ist das Erreichen der nötigen Leuchtdichte mit LED-Technologie für diese Beleuchtungsklassen bzw. Beleuchtungssituationen noch sehr teuer, zum anderen wird die Blendungsbegrenzung (Schwellwerterhöhung [Ti]) überschritten (bei LED s wird auf einer sehr kleinen Fläche sehr viel Licht erzeugt, was zu einer sehr hohen Lichtintensität und somit zur Blendung führt). Seite 5 von 8

6 LED in der Straßenbleuchtung Heute aber schon bietet die LED-Technologie sehr wohl eine Alternative für die Ausleuchtung von Plätzen, Fuß- und Radwegen, Quartiersstraßen, etc., vor allem wenn es um eine gute Regelung, die weiße Lichtfarbe und eine geringe Lichtstärke / Beleuchtungsstärke (geringe Lichtverschmutzung) geht. Energieeinsparung mit LED Leuchten wird vor allem durch die gute Lichtlenkung (kein Streulicht und sehr gezielte Beleuchtung der zu beleuchtenden Fläche) und die damit verbundene gezielte Lichtreduktion erreicht. Eine große Energieeinsparung bei selbem Helligkeitsniveau, ist dabei derzeit aber noch nicht zu erwarten. 5 Anhang 5.1 Beleuchtungssituation Die Beleuchtungssituationen A1 bis E2 (siehe Tabelle) nach ÖNORM EN beschreibt die für das Verkehrsrisiko wichtige Kriterien. Die Zuordnung der Straße zu einer der Beleuchtungs-situationen ist der erste Schritt bei der Planung. Bild: Beleuchtungssitutationen nach ÖNORM EN Seite 6 von 8

7 LED in der Straßenbeleuchtung Beleuchtungsklassen Mit Hilfe von Basis- und Zusatztabellen wird unter Berücksichtigung spezifischer Parameter die den Bedingungen entsprechende Beleuchtungsklasse bestimmt. Anhand dieser Einordnung können die lichttechnischen Planungsgrößen festgelegt werden ME-Klassen Die Beleuchungsklasse ME1 (höchste Anforderungen) bis ME6 (niedrigste Anforderungen) gelten für Straßen mit mittleren bis höheren Fahrgeschwindigkeiten. Die Gütemerkmale der Beleuchtung entsprechen der Leuchtdichtebewertung CE-Klassen Die Beleuchtungsklassen CE0 (Wartungswert Beleuchtungstärke = 50lx) bis CE5 (Wartungswert Beleuchtungstärke = 7,5lx) werden wie die ME-Klassen angewendet, jedoch für Straßen mit Konfliktzonen, wie Straßenkreuzungen, Einmündungen, Kreisverkehre, Staubereiche an Kreuzungen, Straßen mit Fußgängern und Radfahrer, Einkaufs- und Geschäftsstraßen, auch für Unterführungen und Treppen S-Klassen Die Beleuchtungsklassen S1 (Wartungswert Beleuchtungstärke = 15lx) bis S6 (Wartungswert Beleuchtungstärke = 2lx) werden für Fußgänger- und Radfahrbereiche, Stand- und Sicherheitsstreifen und andere Straßenbereiche außerhalb der Fahrbahnen für repräsentative Straßen, Anwohnerstraßen, Fußgängerzonen, Fußwege, Radwege, Parkstraßen, Schulhöfe, usw. angewendet Zusammenhang Beleuchtungssituation und Beleuchtungsklasse Beleuchtungssituation und zugeordneten Beleuchtungsklasse mit den betreffenden lichttechnischen Gütemerkmalen. Bild: Abhängigkeit von Beleuchtungssituation und Beleuchtungsklasse nach ÖNORM EN Gütemerkmale: Lm Fahrbahnleuchtdichte [cd/m²] / Wartungswerte Em horizontale Beleuchtungsstärke [lx] / Wartungswerte Emin horizontale Beleuchtungsstärke [lx] / Mindestwerte Uo Fahrbahnleuchtdichte [cd/m²], Gesamtgleichmäßigkeit / Mindestwerte Ui Fahrbahnleuchtdichte [cd/m²], Längsgleichmäßigkeit / Mindestwerte TI Schwellwerterhöhung (Blendung) [%] / Höchstwerte SR Umgebungsbeleuchtungsstärke [lx] / Mindestwerte Seite 7 von 8

8 LED in der Straßenbleuchtung 6 Quellenverzeichnis Die Informationen stammen aus folgenden Quellen: Philips Lighting GmbH Osram GmbH Zumtobel Licht GmbH TridonicAtco GmbH & CoKG Seite 8 von 8