Die Modernisierung der Straßenbeleuchtung ist ohne Spezialwissen nicht zu meistern. Nur wer die anspruchsvolle Lichttechnik von LED-Leuchten versteht, kann sie in der jeweiligen Umgebung optimal einsetzen.
Die anfänglichen LED-Modulbauweisen basierten hauptsächlich auf dem Prinzip, dass kleine LED-Platinen auf geometrisch geformten Kühlkörpern montiert werden. Anordnung und Ausrichtung der LEDs bestimmten die lichttechnischen Eigenschaften. Blendwirkungen wurden zum Beispiel durch satinierte Abdeckungen (Streuung des Lichtes) oder Abschirmungen minimiert. Diese Maßnahme wiederum beeinträchtigte die Lichtleistung, und das Lichtbild wurde oft inhomogen.
Der nächste Entwicklungsschritt war die Positionierung der LED auf eine Ebene horizontal zur Straße. Es war nun möglich, die LEDs auf eine Platine anzuordnen. Das gesamte LED-Licht wird im Winkel von 120 bis 140 Grad nach unten abgestrahlt und bewirkt eine homogene Ausleuchtung der Fläche. Mit dem starken Aufkommen der LEDs in allen Bereichen wurden immer mehr Linsen und Reflektoren entwickelt, um das Licht noch besser zu verteilen. Die speziellen lichttechnischen Anforderungen im Straßenverkehr konnten so mit viel weniger Lichtleistung umgesetzt werden. Bedingt durch verbesserte LEDs und effektive Lichtlenkung haben moderne LED-Leuchten gegenüber traditioneller Lichttechnik wie etwa HQL (Quecksilberdampf-Hochdrucklampe)-Leuchtmitteln ein Einsparungspotenzial von bis zu 85 Prozent (Natriumdampf-Hochdrucklampe, NAV: 50 bis 80 %).
Lichttechnik
Ob Linsenoptiken oder Reflektoren die bessere Technologie sind, wird in Fachkreisen lebhaft diskutiert. Der Hauptvorteil der Reflektoren ist die Verteilung des Lichtes auf einer größeren Fläche. Allerdings ist es wichtig, dass eine direkte Abstrahlung der LEDs vermieden wird. Die Berechnung und Umsetzung von Reflektoren in den Leuchten ist indes sehr aufwendig, zudem müssen Reflektoren vor Verschmutzung geschützt werden.
Leichter geht es, wenn direkt auf den LEDs aufgesetzte Linsen das Licht lenken. Der Vorteil der Linsentechnologie liegt in der großen Bandbreite der Linsen und der Kompaktheit. Zudem gibt es Linsenfamilien, bei denen die Linsen je nach Bedarf ausgetauscht, rotiert oder/und gemischt werden können.
Lichtqualität
Die Qualität des Lichtes hängt ebenfalls von mehreren Eigenschaften ab. So sollte die Blendung der Verkehrsteilnehmer möglichst gering sein. Sie erzeugt Unbehagen und kann ermüdend wirken. Zusätzlich verringert Blendung die Sehleistung. Neben dem Beleuchtungsniveau ist die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung wichtig für die Sicherheit. Bei einer schlechten Lichtverteilung können optische Tarnzonen entstehen, in denen andere Verkehrsteilnehmer oder Gefahrenstellen nicht ausreichend erkannt werden können.
LED-Einbausatz
Die Qualität eines LED-Einbausatzes wird von mehreren Merkmalen bestimmt. Grundvoraussetzung für die Langlebigkeit der LEDs ist eine gute Wärmeabführung. Die LED-Leiterplatten selbst müssen hochwertig gefertigt sein. Die verwendeten LEDs sollten definierte Eigenschaften aufweisen. Die Verwendung robuster LED-Treiber und geeigneter Steuerelektronik tragen zur Langlebigkeit des Einbausatzes bei wie auch der Schutz vor Feuchtigkeit durch das Leuchtengehäuse und die Vermeidung von Kondenswasser innerhalb der Leuchte.
Lichttechnische Berechnungen
Bei der Neuplanung der Straßenbeleuchtung können die Leuchten optimal positioniert werden. Bei Bestandsleuchten hingegen wird oft gefordert, die alten Leuchtenstandorte und -masten beizubehalten. Mastabstände von 50 Metern bei Masthöhen von vier Metern sind keine Seltenheit.
Je schlechter das Verhältnis von Lichtpunkthöhe LPH (abhängig von der Masthöhe) zu Mastabstand (MA) ist, umso schwieriger ist eine gute Straßenbeleuchtung zu realisieren. Bei ungünstigen Verhältnissen leidet entweder die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung, oder die Blendwirkung der Leuchten erhöht sich. In der Regel gilt: Umso höher der LPH, desto weiter können die Mastabstände gewählt werden.
Ein gesundes Verhältnis von MA zu LPH beträgt an Durchgangsstraßen 3:1 bis 4:1 und an Anliegerstraßen 4:1 bis 6:1. Hierzu ein Beispiel: Bei einer Anliegerstraße mit einer Lichtpunkthöhe von 5,5 Metern ist ein Mastabstand von 30 Metern (+/- 3 m) sinnvoll. Bei Rad- und Fußgängerwegen sind auch Verhältnisse von MA zu LPH von 8:1 bis 10:1 aus wirtschaftlichen Gründen vertretbar.
Bei der lichttechnischen Berechnung sollte man das Umfeld berücksichtigen. Zum Beispiel kann im Innenstadtbereich eine Lichtpunkthöhe von fünf bis 5,5 Metern kritisch sein, da sich die Leuchtenköpfe auf der typischen Fensterhöhe des zweiten Stockwerks befinden.
Lichtfarbe
Bei der Erneuerung der Lichtpunkte sollten auf jeden Fall die Stadtgestaltung und die Befindlichkeiten der Bürger beachtet werden. Dabei ist neben dem äußerlichen Erscheinungsbild der Leuchten auch die Lichtfarbe des Leuchtmittels wichtig. In den Innenstädten wird meistens das warm-weiße (ww) Licht (2700 bis 3000 Kelvin) angefragt. Bei den technischen Leuchten wird in der Praxis das neutral-weiße (nw) Licht (4000 Kelvin) verwendet. Kalt-weißes (cw) Licht (mehr als 5000 Kelvin) empfinden die meisten Menschen als unangenehm.
Umbau oder Ersatz
Ob eine bestehende Leuchte umgebaut werden soll oder eine neue LED-Leuchte sinnvoll ist, hängt unter anderem von der Bauart ab. Bei technischen Kofferleuchten ist fast immer ein Ersatz der Leuchte sinnvoll. Die Marktpreise für qualitativ hochwertige LED-Leuchten sind günstig. Demgegenüber ist die Anbindung des LED-Einbausatzes, speziell bei hohen Leistungen, aufwendig.
Bei dekorativen oder historischen Leuchten entscheiden Art und Zustand der Leuchten. Folgende Fragen sind zu beantworten: Wie hochwertig sind die zu erneuernden Leuchten? Wie gut ist ihre Substanz? Dringen Feuchtigkeit oder Schmutz ein? Wie kompliziert ist die Einbindung des geeigneten LED-Einbausatzes in die Leuchten?
Eine Effizienzsteigerung, die einen Austausch vor Ende der Lebenszeit der neuen LED-Leuchte oder des neuen LED-Umrüstsatzes aus wirtschaftlichen Gründen erfordern würde, ist nicht zu erkennen. Wichtig ist die Nachhaltigkeit der Produkte. LED-Leuchten dürfen nicht zu einem Produkt verkommen, das nach fünf bis zehn Jahren ausgetauscht werden muss.
Axel Polensky
Der Autor
Axel Polensky ist Produktmanager beim Unternehmen Friedhelm Trapp, einem Hersteller von Straßenbeleuchtungen mit Sitz in Mainhausen