LED-Technik: Die inneren Werte

LED-Straßenlaterne: Das Know-how eines Leuchtenherstellers liegt in der Lichtverteilung. Durch die effiziente Verteilung des Lichtes lassen sich die meisten Energiekosten einsparen. - Foto: Jamrooferpix/Adobe Stock

Bei Modernisierung und Neubau der Straßenbeleuchtung ist die LED-Leuchte heute Standard. Vergleichbare technische Angaben machen das große Produkt­angebot transparent. Die unabhängige Zertifizierung durch ENEC und ENEC+ bestätigt wesentliche Qualitätsmerkmale eines Modells.

Die Beleuchtung mit LED ist in der Stadt- und Außenbeleuchtung heute die Standardlösung, wenn es um Neubau oder Umrüstung alter Bestandsanlagen geht. Die Vorteile der Energieeffizienz und CO2-Einsparung liegen auf der Hand. Mit der Vielzahl an Angeboten verschiedenster Leuchten steigen jedoch die Anforderungen einer genauen Spezifikation, die für den jeweiligen Einsatzbereich erforderlich sind. Dabei ist die Herausforderung, verlässliche und vergleichbare Informationen zu den verschiedensten Produkten zu bekommen. Im Folgenden werden die maßgeblichen Qualitäts- und Gütekriterien für die Straßen- und Außenbeleuchtung erläutert.

Neben einer gültigen CE-Konformitätserklärung des Herstellers ist vor allem die ENEC-Zertifizierung ein aussagekräftiges Erkennungszeichen eines technisch korrekten und sicheren Produkts. Das ENEC-Zertifikat wird von einem unabhängigen Prüfinstitut vergeben und bestätigt die Einhaltung der allgemeinen Anforderungen und Prüfungen für Leuchten aller Art. Die Grundlage bildet die Norm DIN EN 60598. Die Zahl hinter jedem ENEC-Prüfzeichen bezeichnet als Identifikationsnummer das Prüflabor.

SCHUTZKLASSE – SK

Im Vordergrund der ENEC-Prüfung stehen die elektrische Sicherheit des Produktes und die damit verbundene Schutzklasse. Bei der technischen Straßenbeleuchtung ist oftmals die Schutzklasse II gefordert. Dies bedeutet, dass alle spannungsführenden Teile eine doppelte oder verstärkte Isolierung gegenüber allen elektrisch leitenden Teilen aufweisen müssen. Bei Straßenleuchten besteht das Gehäuse typischerweise aus Aluminium, während alle anderen Produkte der Schutzklasse II für gewöhnlich ein Kunststoffgehäuse aufweisen. Bei elektrisch leitenden Gehäusen ist die Schutzklasse I einfacher zu handhaben, da über einen zusätzlich angeschlossenen Schutzleiter der Stromkreis im Fehlerfall kurzgeschlossen wird.

DICHTIGKEIT – IP

Zu den wesentlichen Prüfverfahren im Rahmen der ENEC-Zertifizierung zählt die Dichtigkeitsprüfung des Produkts. Die Dichtigkeit beeinflusst Lebensdauer und Frühausfallrate. Gerade bei Elektronikkomponenten und der LED ist ein erhöhter Schutz vor Feuchtigkeit sicherzustellen.

Die Dichtheit des Systems wird in IP-Klassen unterteilt, das durch zwei Ziffern definiert wird. Die erste Ziffer legt den Schutzgrad gegen das Eindringen von Feststoffen fest, die zweite das Eindringen von Flüssigkeiten. Erst ab einer Schutzart IP 66 ist normativ festgehalten, dass bei der Prüfungsmaßnahme keinerlei Wasser in die Leuchte gelangen darf.

STOSSFESTIGKEIT – IK

Ein weiteres Prüfverfahren ist die IK-Stoßfestigkeitsprüfung von Gehäuse und Leuchte. Der IK-Wert definiert die Stoßenergie in Joule, der das Bauteil standhalten muss, ohne einen Schaden davonzutragen. Bei Straßen- und Außenleuchten ist das in der Regel das Leuchtenglas (die Leuchtenwanne).

Je höher der IK-Wert, desto robuster ist das Produkt. Für die Straßen- und Außenbeleuchtung liegt der marktübliche Wert bei mindestens IK 08. Dies bedeutet, dass das schwächste Bauteil einer Stoßenergie von 5 Joule standhalten muss. Im Labor wird dies durch den Hammerschlagtest geprüft, was der Belastung durch einen 1,7 Kilogramm schweren Normhammer aus 20 Zentimeter freiem Fall entspricht.

TEMPERATURBESTÄNDIGKEIT

Die Ergebnisse der Temperaturmessung des Leuchtensystems sind ausschlaggebend für die charakteristische Lebensdauer (Extrapolation nach LM 80 – TM 21). Außerdem lassen sich aus den Messungen Erkenntnisse über die Lebenserwartung der LED-Leuchten für verschiedene Umgebungstemperaturen ziehen. An den verschiedenen Komponenten dürfen die Temperaturen nicht die maximal definierten Werte überschreiten. An welchen Stellen die Temperatur zu prüfen ist, legt der sogenannte Tc-Punkt fest.

ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ

Auch ein Überspannungsschutz zeichnet eine qualitativ hochwertige LED-Straßenleuchte aus. Gewöhnliche kurze Spannungsspitzen (Transienten) muss der Überspannungsschutz ableiten können. Bei der Straßenbeleuchtung können diese durch einfache Schaltvorgänge im Netz entstehen oder durch elektrostatische Entladungen.

Direkte Blitzeinschläge stellen besondere unvorhersehbare Umstände dar, welchen der Überspannungsschutz einer Leuchte nicht standhalten muss. Marktübliche Werte für den Überspannungsschutz liegen bei einem Schutzpegel von 10 kV, wobei laut geltenden Normen auch 2 kV ausreichen würden.

Bei der Art des Überspannungsschutzes ist die Schutzklasse der Leuchte zu berücksichtigen. Bei SKII-Leuchten ist ein zusätzlicher Schutz zwischen dem metallischen Gehäuse und den Außenleitern nicht zulässig. Ein entsprechender Überspannungsschutz ist im Kabelübergangskasten zu empfehlen.

Publizierte und gemessene Werte im Vergleich

Zur Beurteilung und Auskunft über die Glaubwürdigkeit der wesentlichen Produktdaten einer LED-Leuchte dient seit 2014 das Zeichen ENEC+. Diese Prüfung wird ebenfalls von unabhängigen Prüfinstituten durchgeführt. Die Prüfungen im Rahmen des ENEC+ basieren auf den Normen IEC 62722 (komplette Leuchte) und IEC 62717 (LED-Modul).

Bei der Prüfung werden die Toleranzen zwischen den publizierten Werten und gemessenen Werten untersucht. Genau kontrolliert werden dabei der Bemessungslichtstrom, die Bemessungsleitstung, Leuchteneffizienz und Farbtemperatur sowie der Farbwidergabeindex und die Lichtverteilungskurve.

Der Bemessungslichtstrom umfasst nur den Teil des Lichtstroms, den die Leuchte abzüglich aller Verluste abgibt. Verluste des Lichtstroms entstehen durch das optische System (Linsentechnologie und Spiegel), durch Glas- oder Kunststoffabdeckungen oder auch durch den mechanischen Aufbau der Leuchte. Gleiches gilt für die Bemessungsleistung. Sie stellt die gesamte Anschlussleistung einer LED-Straßenleuchte dar. Diese beiden Angaben dürfen im Test jeweils nicht mehr als zehn Prozent von den publizierten Werten abweichen.

Die Leuchteneffizienz ergibt sich aus dem Quotienten des Bemessungslichtstromes geteilt durch die Bemessungsleistung. Die Farbtemperatur sollte durch die Farb­ortbestimmung innerhalb der Toleranz von 5 step McAdams liegen, während die Farbwiedergabe mehr als drei Punkte vom publizierten Wert abweichen darf. Auch wenn diese Qualitätsmerkmale in der Straßenbeleuchtung aktuell noch eine untergeordnete Rolle spielen, handelt es sich um wichtige Eigenschaften zur Beurteilung der Lichtqualität.

Die Lichtverteilung wird mit einem Goniophotometer (oder Spiegel-Goniophotometer) ermittelt. Die Ergebnisse dieser Messung werden mit dem Produkt publiziert und dienen zur Berechnung der erforderlichen Konfiguration mithilfe von Lichtberechnungssoftware wie Dialux oder Relux.

Das Know-how eines Leuchtenherstellers liegt in der Lichtverteilung der LED-Straßenleuchte. Durch die richtige und effiziente Verteilung des Lichtes lassen sich die meisten Energiekosten einsparen, ohne die Qualität zu mindern.

Die Zertifizierung einer LED-Leuchte durch ENEC und ENEC+ bestätigt ihre wesentlichen Qualitätsmerkmale. Anhand dieser Angaben lassen sich die elektrischen, mechanischen oder lichttechnischen Daten der einzelnen Produkte einfach miteinander vergleichen. Dennoch darf nicht darauf verzichtet werden, die eigenen Bedürfnisse genau zu ermitteln. Denn nur dann kann eine qualitative Lösung auch richtig eingesetzt werden.

Marco Schreyer

Der Autor
Marco Schreyer ist Technischer Leiter beim Leuchtenhersteller Schréder in Stuttgart