LEDs sicher schalten und dimmen

LEDs sicher schalten und dimmen  LED-kompatible Lösungen von Theben

2 LEDs haben in den letzten Jahren Karriere gemacht. Dank der Fortschritte bei Wirkungsgrad  und Farbwiedergabeindex gibt es kaum einen Bereich der Beleuchtungstechnik, in dem sie nicht präsent sind: Als Retrofit-Versionen sind sie eine willkommene Alternative zu den ungeliebten Energiesparlampen. Als leuchtende Bänder und Flächen schmiegen sie sich an jede Oberfläche und eröffnen so völlig neue Möglichkeiten des Lichtdesigns. Selbst erste Hochleistungsgeräte  wie Bühnen- und Studioscheinwerfer gibt es bereits als LED-Version. Aber nicht jede Glühlampe lässt sich einfach durch eine LED-Retrofitlampe ersetzen. Dies kann massive Störungen der Installation nach sich ziehen – überraschenderweise selbst beim ein- fachen Schalten. Der Grund sind die kurzen, aber auch extrem hohen Einschaltströme. Sie können das Tausendfache und mehr der Nennleistung betragen. Kontakte können dadurch verbrennen oder verschweißen. LED – Stromsparer mit großer Zukunft   und kleinen Tücken

3 Die Schwierigkeiten bei so alltäglichen Aufgaben wie Schalten oder Dimmen  überraschen. Das Problem ist, dass es  noch keine Norm speziell für LED-Leucht-mittel gibt. Für LED-Leuchtmittel gelten zwar die allgemeinen Vorschriften für Leuchtmittel, von der Ausführung der Fassung bis zum Messaufbau für die Lichtstärke. Was dazwischen passiert, wird jedoch nicht erfasst. Im Gegensatz zu einem klassischen Leuchtmittel mit einer schlichten Glühwendel, beinhalten LED-Lampen viel Elektronik zur Ansteuerung. Wie diese aufgebaut ist, kann jeder Produzent weltweit selbst entscheiden. Der Hersteller von Schalt- und Dimmgeräten hat damit derzeit keine Anhaltspunkte, welche Elektronik er ansteuert und wie sich das Leuchtmittel verhält. Die entsprechenden Normen existieren derzeit nur als Entwurf. Keine Norm zur Hand? Dann testen wir selbst!Sind auf einem Produkt keine speziellen Schaltlasten für LED-Lampen und Entladungs- lampen angegeben, kann man davon ausgehen, dass das Produkt für diese nicht freigege-ben ist. Allerdings sind auch Angaben für LED-Lasten nicht immer hilfreich. Von welchen Einschaltströmen geht der Geräte-Hersteller aus? Sie können sich von Lampe zu Lampe  unterscheiden. Auch beim Addieren ist Vorsicht geboten. Mehrere LEDs mit geringer Nenn- leistung können in der Summe höhere Einschaltströme haben als eine einzelne LED mit  der entsprechenden Gesamtleistung. Um Lastangaben für Schaltgeräte und Dimmer angeben zu können, führt Theben laufend Messungen an gängigen Retrofitlampen durch. Bei diesen Tests durchlaufen die Schalt- geräte mindestens 40.000 Schaltzyklen. Damit lassen sich verlässliche Aussagen zu den schaltbaren Lasten treffen. Herausforderung LED   und wie man damit umgeht

4 Ein einfaches Szenario: In den Treppenhäusern einer großen Immobilie ersetzt die Hausverwaltung  Glühlampen durch LED-Retrofitlampen. Eine Fachkraft misst und verifiziert die vorgeschriebene  Helligkeit. Das Einsparpotenzial ist vielversprechend: Neben dem günstigeren Energieverbrauch soll  die lange Lebensdauer auch für geringere Wartungskosten sorgen.  Doch plötzlich fallen die Treppenlicht-Zeitschalter aus. Eine Untersuchung ergibt verbrannte oder  verschweißte Kontakte: Die Geräte wurden offenbar überlastet, obwohl die Nennleistung der Installation  erheblich reduziert wurde. Kontaktkiller LED Sparsam im Verbrauch,   verschwenderisch beim Einschalten Wie kann eine LED-Lampe mit wenigen Watt Nennleistung einen Schaltkontakt zerstören, der auf ein Vielfaches ausgelegt ist? Die  Antwort findet man bei genauer Betrachtung der Einschaltströme:  Bei Glühlampen verursacht die kalte Wendel typische Einschaltströme vom Zehnfachen des jeweiligen Nennstroms. Bei LED-Lampen und Energiesparlampen mit ihrer kapazitiven Charakteristik findet man  Einschaltstromimpulse im µs-Bereich, die das 1000-fache des Nennstromes und mehr betragen können. Eine Messung in unserem vom VDE-authorisierten Prüflabor ergab in einem besonders ungünstigen Fall einen Einschaltstrom von 19 A bei einer 1,8 W LED-Lampe – das 1706-fache des Nennstromes! Schwerstarbeit für die Kontakte   Kapazitive Einschaltlasten Vorsicht Stufe!   Ausschaltvorwarnung An dieser Stelle sei auch auf Probleme mit der Ausschaltvorwarnung (Doppelblinken o. ä. nach DIN 18015-2) hingewiesen: Das Blinken  ist nicht zuverlässig sichtbar, da das Ausschalten von der Vorschalt- elektronik bzw. den Kondensatoren der LEDs gepuffert wird. Das mehrfache Schalten belastet die Standzeit des Geräts zusätzlich.

Schalten auf den Punkt genau:    Nulldurchgangsschaltung Schaltgeräte, die für C-Last ausgelegt sind, kommen in der Regel besser mit den Einschaltströmen zurecht. Theben setzt hierbei auf besonders effiziente Lösungen, wie eine so genannte Nulldurch-gangsschaltung. Diese errechnet den Nulldurchgang der Sinuskurve der Wechselspannung. In diesem Moment ist der Einschaltstrom beim Schalten minimal. Das schont den Relaiskontakt und verlängert seine Lebensdauer auch bei nominal hohen Schaltlasten. Nahezu alle Geräte der top2-Baureihe, die Bewegungsmelder theLuxa S und der Präsenzmelder PlanoCentro sind damit ausgestattet. Hohe Ströme erfordern spezielle Kontakte. Theben verwendet neben Silber-Zinnoxid (AgSnO 2 ) eine Kombination aus zwei Kontakten, die  nacheinander schließen: den Wolfram-Vorlaufkontakt. Der voreilende Kontakt besteht aus hochohmigen und sehr beständigen Wolfram.  Er fängt den Einschaltstrom ab und begrenzt ihn zugleich. Der nieder- ohmige Hauptkontakt bleibt so von Einschaltspitzen unbelastet.  Theben setzt diese Relais bei den digitalen Zeitschaltuhren TR 609 top2 S und SELEKTA 175 top2 sowie bei den Performance-Bewe-gungsmeldern theLuxa P und dem Präsenzmelder theRonda P ein. Zwei Kontakte für alle Schaltfälle:    Wolfram-Vorlaufkontakt Lange Zeit galt Cadmiumoxid als ideales Kontaktmaterial für hohe  Einschaltströme. Inzwischen ist es laut RoHS-Richtlinie verboten – wobei es Ausnahmen für elektrische Schaltkontakte gibt. Theben  hat trotzdem bereits zur Jahrtausendwende auf umweltfreundliche AgSnO 2 -Werkstoffe umgestellt.  Diese bieten vergleichbar gute, teilweise sogar bessere Kontakt-  und Schalteigenschaften, wie höhere Abbrandfestigkeit, erhöhte Verschweißresistenz und eine deutlich geringere Neigung zur  Materialwanderung bei Gleichstrombetrieb. Umweltbewusst und sicher schalten:   Cadmiumfreie Kontakte So schaltet man LED-Leuchtmittel Mit dem richtigen Kontakt zum passenden Zeitpunkt 5

6 LEDs dimmen?  Keine Selbstverständlichkeit! Dimmbar oder nicht? Die richtige Wahl ist entscheidend Nicht jedes LED-Leuchtmittel ist dimmbar. Selbst bei geeigneten  Versionen ist die Dimm-Charakteristik sehr unterschiedlich und her- stellerabhängig. Häufig flackern die LEDs und lassen sich nicht linear und harmonisch dimmen, weil die benötigte Vorschaltelektronik stark unterschiedlich auf den Phasenan- und abschnitt reagiert. Manche  Hersteller lassen deshalb explizit nur eine der Methoden zu. Ein weiteres Problem verursachen die Entstörkondensatoren des  Dimmers. Durch sie fließen ständig sehr geringe Restströme. Diese  reichen aus, um LED-Lampen mit ein bis zwei Watt Nennleistung  zu versorgen. Sie erlöschen dann nicht mehr vollständig.  Einen ähnlichen Effekt können lange, parallel liegende Leitungen  bewirken. Dauerlicht wider Willen   Restströme reichen aus Dimmer trifft Leuchtmittel   Nicht alle sind geeignet Zum stufenlosen Regeln muss nicht nur die LED-Lampe dimmbar sein, auch der Dimmer muss LED-tauglich sein. Theben hat hierfür mehrere Lösungen entwickelt:- Presets für verschiedene LED-Leuchtmittel - Über die ETS nachladbare Dimmkurven  OFF ON

LEDs dimmen! Theben kann das  Der KNX-Universaldimmaktor von Theben geht noch einen Schritt weiter: In der KNX-Programmiersoftware  ETS sind verschiedene Dimmkurven hinterlegt, die das Dimmverhalten in Abhängigkeit vom verwendeten Leucht- mittel korrigieren und so für eine übergangslose, stufenlose Regelung sorgen.  Ein weiterer Vorteil der neuen Dimmaktoren besteht in der Erweiterung der Dimmkurven. Über die ETS können neue Dimmkurven – z. B. von zukünftigen Leuchtmitteln – importiert werden. Mit dieser Updatefähigkeit bieten die KNX-Dimmaktoren eine hohe Investitionssicherheit. Up to date mit KNX   Dimmkurven nachladen LED-kompatible Schaltgeräte von Theben, wie der Universaldimmer DIMAX 534 plus, bieten zusätzliche Einstellmöglichkeiten für eine perfekte Anpassung an diese Technik.  So kann man über Potis und Drehschalter eine Mindesthelligkeit für LED-Leuchtmittel mit kleinen Wattagen einstellen. Auch die Art der Regelung, Phasenanschnitt- oder Abschnitt-Steuerung, ist vorwähl-bar. Damit lassen sich praktisch alle dimmbaren LED-Leuchtmittel  der namhaften Hersteller zuverlässig ansteuern. Einstellungssache Presets auswählen 7

8 Von der Glühlampe bis zum LED-Leuchtmittel: Mit Features wie Nulldurchgangsschaltung oder Wolfram-Vorlaufkontakt bietet Theben kompakte, autarke Geräte für jede Anwendung  vom einfachen Zeitschalter bis zur astronomischen Zeitschalt- uhr mit Wochenprogramm. Hier finden Sie nur eine Produkt- auswahl. Weitere Produkte wie Dämmerungsschalter o.ä finden Sie auf www.theben.de Digitale Zeitschaltuhr   mit Wochenprogramm Die meisten digitalen Zeitschalt- uhren mit einer Baubreite von  1 TE 1  verfügen über einen  Wolfram-Vorlaufkontakt, der  das schaltende Relais schont und die kapazitive Einschaltlast übernimmt.  Astronomische Zeitschalt-  uhr mit Wochenprogramm Digitale Zeitschaltuhren ab  einer Baubreite von 2 TE 2    verfügen über eine Nulldurch-gangsschaltung zur Schonung von Relais-Kontakt und Leucht-mittel, d. h. die Lebensdauer des Leuchtmittels wird verlängert.  Treppenlicht-  Zeitschalter ELPA Elektronische Treppenlicht- Zeitschalter von Theben verfü-gen bereits seit über 10 Jahren über eine Nulldurchgangs- schaltung 3 .  Zuverlässig, leistungsstark, sekundengenau   Zeitschaltuhren und Treppenlicht-Zeitschalter 1   Gilt nicht: TR 608 top2 S  2   Die Zeitschaltuhren mit einer Betriebsspannung von 12–24 V haben keine Nulldurchgangsschaltung. 3   Gilt nicht für: ELPA 3, ELPA 7, ELPA 8 und ELPA 9. TR 609 top2 S -  Wolfram-Vorlaufkontakt-   Schaltleistung  LED:  2 W: 55 W, 2-8 W: 180 W,  8 W: 200 W -   Einschaltstrom  max.    800 A/ 200 µs -  1 Kanal-   Externer  Eingang    (Taster oder Schalter) -   Ferien-/Zufallsprogramm    zur Anwesenheitssimulation - Impuls-/Zyklusprogramm-   Hohe  Ganggenauigkeit    durch integrierte Temperatur- kompensation SELEKTA 172 top2 - Nulldurchgangsschaltung-   Schaltleistung  LED:  2 W: 30 W, 2-8 W: 100 W,  8 W: 120 W -  2 Kanäle-   2 externe Eingänge   (Taster oder Schalter) -   Weltweite  Positionseingabe- Offsetfunktion    (+/- 120 Minuten)-   3  Sonderprogramme    mit Datumsfunktion -   Hohe  Ganggenauigkeit    durch integrierte Temperatur-kompensation ELPA 6 plus -   Nulldurchgangsschaltung-   Schaltleistung  LED:  2 W: 55 W, 2-8 W: 150 W,  8 W: 180 W -   Ausschaltvorwarnung    optimiert für LED-Leucht- mittel -   Multifunktionsgerät  mit    10 wählbaren Funktionen -   Langzeitfunktion über langen  Taster-Druck aktivierbar - Dauerlicht-   Tastereingang mit elektro-  nischem Überlastschutz -   Automatische 3- oder   4-Leitererkennung

9 Bewegungsmelder von Theben sind robuste, zuverlässige Stand-alone-Lösungen, die für eine sichere und wirtschaftliche Beleuchtung sorgen. Dank  Nulldurchgangsschaltung  oder Wolfram-Vorlaufkontakt lässt sich diese bewährte  Technik mit LED-Leuchtmitteln noch zuverlässiger gestalten. Bewegungsmelder   theLuxa S Alle theLuxa S-Varianten verfü-gen über eine Nulldurchgangs-schaltung zur Schonung von  Relais-Kontakt und Leuchtmittel, d.h. die Lebensdauer des Leucht- mittels wird verlängert.  Bewegungsmelder  theLuxa P Alle theLuxa P-Varianten verfü-gen über einen Wolframvorlauf-kontakt, der das schaltende  Relais schont und die kapazitive Einschaltlast übernimmt. Bewegungsmelder   theMova P (o. Abb.) Alle theMova P-Varianten ver- fügen über einen Wolfram-Vor-laufkontakt, der das schaltende Relais schont und die kapazitive Einschaltlast übernimmt. Vollautomatisch, vielfältig, bewegend   Bewegungsmelder theLuxa  S150 / S180   -   Nulldurchgangsschaltung-   Schaltleistung  LED:  2 W: 25 W, 2–8 W: 90 W,  8 W: 100 W -   Erfassungswinkel  150°/  180°    Unterkriechschutz -  Erfassungsbereich bis 12 m-   Helligkeitsschaltwert  und  Nachlaufzeit einstellbar -   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Teach-in des aktuellen   Helligkeitswertes -  Impuls-, Testfunktion theLuxa  P220 / P300 -   Wolfram-Vorlaufkontakt-   Schaltleistung  LED:  2 W: 60 W, 2–8 W: 180 W,  8 W: 200 W -   Einschaltstrom  max.    800 A / 200 µs -  Erfassungswinkel  220°/  300° Unterkriechschutz-  Erfassungsbereich bis 16 m-   Für Wand- & Deckenmontage-   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Helligkeitsschaltwert  und  Nachlaufzeit einstellbar - Fernbedienbar theMova P360-100 UP  -   Wolfram-Vorlaufkontakt-   Schaltleistung (nur bei 230 V):   2300 W, 1150 VA -  Schaltleistung LED:    2 W: 60 W/ 2 W: 180 W-   Einschaltstrom  max.    800 A / 200 µs -   Runder  Erfassungsbereich  360°, bis zu Ø 24 m (452 m 2 ) -   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Betrieb als Vollautomat- Fernbedienbar

10 Präsenzmelder für professionelle Ansprüche: Die Theben-Geräte werden anspruchsvollsten  privaten und gewerblichen  Anwendungen gerecht. Mit  einer Nulldurchgangsschaltung oder einem Wolfram-Vorlauf- kontakt sind sie mit jedem  Beleuchtungskonzept kombi-nierbar, von Halogen-Spots bis zu LED-Systemen. Präsenzmelder   theRonda P Alle theRonda P-Varianten  verfügen über einen Wolfram- vorlaufkontakt, der das schal-tende Relais schont und die  kapazitive Einschaltlast über-nimmt.  Präsenzmelder  thePrema  Alle thePrema S und P-Varianten verfügen über ein leistungs- starkes Relais.   Präsenzmelder   PlanoCentro (o. Abb.) Alle PlanoCentro-Varianten  verfügen über eine Nulldurch-gangsschaltung zur Schonung von Relais-Kontakt und Leucht-mittel, d. h. die Lebensdauer des Leuchtmittels wird verlängert. Formschön, präzise, konfigurierbar Präsenzmelder thePrema  S360-100 / 101 -   Schaltleistung:    2300 W, 1150 VA -  Schaltleistung LED:    2 W: 25 W/ 2 W: 70 W-   Einschaltstrom  max.    400 A / 200 µs -  Eigenverbrauch: 0,4 W-   Quadratischer  Erfassungs-  bereich 360° (7 x 7 m) -   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Betrieb als Voll- oder   Halbautomat PlanoCentro 101-EWH -   Nulldurchgangsschaltung-   Schaltleistung:    2300 W, 1150 VA -  Schaltleistung LED:    2 W: 60 W/ 2 W: 180 W-   Einschaltstrom  max.    800 A/ 200 µs -  Eigenverbrauch: 0,4 W-   Quadratischer  Erfassungs-  bereich 360° (9 x 9 m) -   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Betrieb als Voll- oder   Halbautomat theRonda  P360-100 / 101  -   Wolfram-Vorlaufkontakt-   Schaltleistung (bei 230 V):   2300 W, 1150 VA -  Schaltleistung LED:    2 W: 60 W/ 2 W: 180 W-   Einschaltstrom  max.    800 A/ 200 µs -  Eigenverbrauch: 0,1 W-   Runder  Erfassungsbereich  360°, bis zu Ø 24 m (452 m 2 ) -   Mischlichtmessung  geeignet  für die Steuerung von LEDs, Fluoreszenz-, Glüh- und  Halogenlampen -   Betrieb als Voll- oder   Halbautomat Bei 3 m Montagehöhe

11 Universaldimmer   Alle DIMAX plus-Varianten  haben Presets für die optimale LED-Ansteuerung. KNX-Dimmbooster  DMB 1 T KNX (o. Abb.)  -  1 Kanal Dimmbooster-   Zur  Leistungserweiterung    der Grund- und Erweiterungs- module der Universaldimm- aktoren um 300 W je Kanal. Leistung bis 2000 W/VA durch max. 4 Booster möglich KNX FIX2 Dimmaktor  DM 4 T KNX  (o. Abb.)  -   4-fach  Universal-  dimmaktor FIX2 -   Zum Dimmen von dimmbaren  LED-Retrofitlampen, Nieder- und Hochvolt-Halogenlampen sowie Glühlampen -  Unterschiedliche Dimmkurven -  Dimmleistung: 400 W/VA pro  Kanal oder 1 x 800 W/VA im Parallelbetrieb -   Leistungserweiterung  bis  2000 W/VA durch max.  4 Booster möglich KNX MIX2 Dimmaktoren  Grund- und Erweiterungsmodul  In der KNX-Programmiersoftware ETS sind verschiedene Dimm- kurven hinterlegt, die das Dimmverhalten in Abhängigkeit vom  verwendeten Leuchtmittel entsprechend korrigieren und so für  ein stufenloses Dimmen sorgen. Neue Dimmkurven – z. B. von  zukünftigen Leuchtmitteln – können über die ETS importiert  werden und sorgen somit für eine hohe Investitionssicherheit.  Stufenlos, flackerfrei, erweiterbar Dimmer und KNX-Dimmaktoren DIMAX 534 plus   -   Universaldimmer  für    R-, L- und C-Lasten mit auto- matischer Lasterkennung -   400 W Dimmleistung-   Einstellbare  Mindesthelligkeit  (erforderlich für LEDs und ESL) -   Bei Einsatz des 1 Kanal-  Dimmboosters DMB 1 T KNX kann die Dimmleistung um 300 W erweitert werden -   Bis zu 3 Lichtszenen abrufbar  über separaten Eingang DMG 2 T KNX und DME 2 T KNX -  2-fach Universaldimmaktor MIX2, Grund- und Erweiterungsmodul-   Zum Dimmen von dimmbaren LED-Retrofitlampen, Nieder- und  Hochvolt-Halogenlampen sowie Glühlampen -   Auch zum Dimmen von dimmbaren Kompaktleuchtstofflampen  durch unterschiedliche Dimmkurven geeignet -   LED Schaltzustandsanzeige für jeden Kanal-   Dimmleistung: 400 W/VA pro Kanal oder 1 x 800 W/VA   im Parallelbetrieb -   Bei Einsatz des 1 Kanal-Dimmboosters DMB 1 T KNX kann   die Dimmleistung um 300 W/VA erweitert werden. Leistung  bis 2000 W/VA durch max. 4 Booster möglich -   Automatische Lasterkennung (deaktivierbar)-  Für R-, L- und C-Lasten-  Dimmbereich 0-100 %

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