Lichtwissen: Unser Lexikon
Verständliche Erklärungen von Begriffen aus der Lichttechnik.
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Strom, Spannung, Leistung, ...
Strom ist ein grundlegender Begriff aus der Physik und bezeichnet den Fluss von elektrischer Ladung durch einen Leiter. In der Regel ist damit der elektrische Strom gemeint, der durch elektrische Spannung angetrieben wird. Elektrische Ladungsträger, wie Elektronen, bewegen sich durch den Leiter und bilden dabei einen Strom.
Strom kann in zwei Formen auftreten: Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Im Gleichstrom fließt die elektrische Ladung stetig und in eine Richtung, während sich im Wechselstrom die Richtung des Stroms periodisch ändert. Die Einheit für elektrischen Strom ist Ampere (A).
Gleichstrom (DC – Direct Current
ist ein elektrischer Strom, bei dem die elektrische Ladung kontinuierlich in nur eine Richtung fließt. Das bedeutet, dass die Stromrichtung konstant bleibt. Ein klassisches Beispiel für Gleichstrom ist die Batterie. In Gleichstromkreisen bleibt die Polarität (positiv oder negativ) des Stroms unverändert.
Wechselstrom (AC – Alternating Current)
ist ein elektrischer Strom, bei dem die Richtung der elektrischen Ladung periodisch wechselt. Das bedeutet, der Strom ändert ständig seine Richtung, typischerweise in Form einer sinusförmigen Welle. In Haushalten und den meisten industriellen Anwendungen wird Wechselstrom verwendet, da er über große Entfernungen effizienter übertragen werden kann. Die Stromversorgung aus dem öffentlichen Netz ist in den meisten Ländern Wechselstrom.
Konstantspannung und Konstantstrom sind zwei verschiedene Betriebsmodi, die in Bezug auf die Stromversorgung oder das Laden elektrischer Geräte oder Batterien verwendet werden.
Konstantstrom bezieht sich auf einen elektrischen Strom, der über einen bestimmten Zeitraum konstant bleibt und unabhängig von den Lastbedingungen oder anderen äußeren Einflüssen eine gleichbleibende Stärke aufweist. Es ist eine stabile Stromquelle, die einen festen Stromfluss zwischen zwei Punkten aufrechterhält.
Konstantstromquellen werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in Situationen, in denen eine gleichmäßige Stromversorgung erforderlich ist, unabhängig von den Schwankungen des Lastwiderstands oder der Lastimpedanz.
Eine typische Anwendung für Konstantstromquellen ist beispielsweise die Versorgung von Leuchtdioden (LEDs). LEDs haben eine spezifische Durchlassspannung, und eine kleine Änderung der an ihnen anliegenden Spannung kann zu großen Änderungen des Stroms und somit der Helligkeit führen. Eine Konstantstromquelle sorgt dafür, dass der Strom durch die LED konstant bleibt, unabhängig von der Spannungsschwankung.
Eine Konstantstromquelle kann auch in der Batterieladung eingesetzt werden, um eine bestimmte Ladestromstärke unabhängig von der Batteriespannung sicherzustellen.
Es ist wichtig zu beachten, dass eine echte ideale Konstantstromquelle nicht existiert, da dies gegen die physikalischen Gesetze verstoßen würde. Stattdessen handelt es sich bei einer Konstantstromquelle meist um eine Stromregelschaltung, die den Strom innerhalb enger Grenzen konstant hält, solange die Belastung innerhalb der Spezifikationen der Quelle liegt.
Der elektrische Widerstand ist eine grundlegende Eigenschaft eines elektrischen Bauteils oder eines elektrischen Leiters, die angibt, wie stark der Fluss von elektrischem Strom in dem betreffenden Material behindert wird. Er wird in Ohm (Ω) gemessen und ist eine wichtige Größe in der Elektrotechnik und Elektronik.
Der elektrische Widerstand hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Länge, dem Querschnitt und dem Material des Leiters. Grundsätzlich gilt: Je länger der Leiter ist oder je kleiner sein Querschnitt ist, desto größer ist der Widerstand. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche spezifische Widerstandswerte, was bedeutet, dass einige Materialien den elektrischen Strom besser leiten als andere.
Ein hoher Widerstand führt zu einem geringeren Stromfluss bei gegebener Spannung, während ein niedriger Widerstand einen größeren Stromfluss ermöglicht. Widerstände werden in Schaltkreisen häufig verwendet, um den Stromfluss zu steuern, Komponenten vor zu hohem Strom zu schützen oder bestimmte elektrische Eigenschaften zu erzielen. Es gibt feste Widerstände mit einem festen Wert und variable Widerstände, deren Wert eingestellt werden kann, um den Stromfluss anzupassen.
Wenn elektrischer Strom durch einen Leiter (also durch Materialien, durch die elektrischer Strom fließen kann) fließt, besteht zwischen den beiden Enden des Leiters immer eine elektrische Spannung. Diese wird auch Potenzialdifferenz genannt. Kurz gesagt ist elektrische Spannung also die elektrische Ladung zwischen zwei Punkten. Sie wird in der Regel in der Einheit Volt (V) gemessen und kann auf verschiedene Weise erzeugt werden: Unter anderem durch chemische Reaktionen, Reibung oder Licht. Die elektrische Spannung kann man sich dabei als „Druck“ vorstellen, der den Strom durch den Leiter treibt. Die Höhe der Spannung hängt von der Art des Materials ab, aus dem der Leiter besteht, sowie von der Länge und dem Durchmesser des Leiters.
Die Eingangsspannung ist ein Begriff aus der Elektrotechnik und bezieht sich auf die elektrische Spannung, die an den Eingang eines elektrischen oder elektronischen Geräts oder Systems angelegt wird. Auch Sie wird üblicherweise in Volt (V) gemessen.
In elektronischen Schaltungen oder Geräten dient die Eingangsspannung als Versorgungsspannung, die die notwendige elektrische Energie liefert, um das Gerät ordnungsgemäß zu betreiben. Die Eingangsspannung kann von einer Stromquelle oder einer Batterie stammen, je nach Anwendung.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Eingangsspannung eines Geräts oder Systems normalerweise durch spezifizierte Grenzwerte begrenzt ist. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu Fehlfunktionen, Schäden oder sogar zur Zerstörung des Geräts führen. Daher ist es wichtig, die richtige Eingangsspannung gemäß den Herstellerangaben zu verwenden, um eine sichere und effiziente Funktionsweise sicherzustellen.
Konstantspannung und Konstantstrom sind zwei verschiedene Betriebsmodi, die in Bezug auf die Stromversorgung oder das Laden elektrischer Geräte oder Batterien verwendet werden.
Konstantspannung bezieht sich auf eine elektrische Spannung, die über einen bestimmten Zeitraum konstant bleibt und keine nennenswerte Schwankung oder Variation aufweist. Es ist eine stabile Spannungsquelle, die eine feste Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten aufrechterhält, unabhängig von den Lastbedingungen oder anderen äußeren Einflüssen.
Konstantspannung wird oft durch spezielle elektronische Geräte oder Stromquellen erzeugt, wie zum Beispiel Netzgeräte, Spannungsregler oder Batterieladegeräte. Diese Vorrichtungen sind darauf ausgelegt, eine zuverlässige und konstante Spannung zu liefern, um elektrische Geräte zu betreiben oder Batterien zu laden, ohne dass die Spannung schwankt.
Die Stabilität der Konstantspannung ist besonders wichtig, wenn es um empfindliche elektronische Komponenten geht, da eine zu hohe oder zu niedrige Spannung Schäden verursachen könnte. Daher ist die Verwendung von Konstantspannungsquellen in vielen Anwendungen, wie in der Elektronik, Lichttechnik, Industrieautomation und vielen anderen Bereichen, weit verbreitet.
Elektrische Leistung ist die Menge an elektrischer Energie, die pro Zeiteinheit in einem elektrischen System umgesetzt, übertragen oder verbraucht wird. Sie gibt an, wie viel elektrische Arbeit pro Sekunde verrichtet wird und wird in der Einheit Watt (W) gemessen.
Die Nennleistung bezeichnet die höchste Dauerleistung, bei der eine energietechnische Einrichtung ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer und Sicherheit betrieben werden kann.
Es handelt sich um einen festen Wert, der normalerweise vom Hersteller oder den technischen Spezifikationen eines Produkts angegeben wird.
Die Nennleistung ist wichtig, um die Leistungsfähigkeit eines Geräts zu verstehen und es mit anderen Geräten zu vergleichen. Es gibt an, wie viel Leistung ein Produkt bereitstellen kann, ohne dabei die Stabilität oder Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.
Die Umgebungstemperatur bezeichnet die Temperatur der Luft oder des umgebenden Mediums in einem bestimmten Bereich oder Raum. Es ist die Temperatur, die an einem bestimmten Ort in der unmittelbaren Umgebung von Objekten und Lebewesen herrscht. Die Umgebungstemperatur wird üblicherweise in Grad Celsius (°C) oder Fahrenheit (°F) gemessen.
Die Umgebungstemperatur kann stark variieren und wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie beispielsweise der geografischen Lage, der Höhe über dem Meeresspiegel, der Tageszeit, dem Wetter, der Jahreszeit und der menschlichen Aktivität.
In der Lichttechnik ist es sehr wichtig, die Umgebungstemperatur zu berücksichtigen, da sie einen erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit elektronischen Geräten haben kann. Die Umgebungstemperatur kann ein Ausschlusskriterium für den Betrieb von Maschinen und elektronischen Geräten darstellen.
Der Lichtstrom beschreibt die gesamte von einer Lichtquelle ausgestrahlte Lichtmenge pro Sekunde. Es misst also die Helligkeit des Lichts, unabhängig von der Richtung, in die es strahlt. Die Einheit des Lichtstroms ist Lumen (lm). Je höher der Lumenwert, desto heller ist die Lichtquelle.
Candela (cd) ist die Einheit für die Lichtstärke einer Lichtquelle in einer bestimmten Richtung. Es beschreibt die Helligkeit des Lichts in einer bestimmten Richtung und wird oft für gerichtete Lichtquellen wie Scheinwerfer verwendet.
Lux (lx) ist die Einheit für die Beleuchtungsstärke und gibt an, wie viel Licht auf eine bestimmte Fläche fällt. Es ist definiert als Lumen pro Quadratmeter (lm/m²). Die Beleuchtungsstärke ist ein wichtiger Parameter, um die Helligkeit und Effizienz von LED-Beleuchtungssystemen zu bewerten, insbesondere in Innenräumen und im Außenbereich.
Kelvin (K) ist die Einheit für die Farbtemperatur von Lichtquellen. Es beschreibt die Farbe des Lichts, die von einer Lichtquelle emittiert wird. Niedrige Kelvin-Werte (z. B. 2.700 K) stehen für warmweißes Licht, während höhere Kelvin-Werte (z. B. 5.000 K) für kaltweißes oder tageslichtähnliches Licht stehen.
Der Farbwiedergabeindex, auch als CRI (Color Rendering Index) abgekürzt, ist ein Maßstab, der die Fähigkeit einer Lichtquelle beschreibt, die Farben von beleuchteten Objekten im Vergleich zu einer idealen oder natürlichen Lichtquelle wiederzugeben. Es ist ein wichtiges Kriterium, um die Qualität der Farbwiedergabe von künstlichen Lichtquellen, wie Leuchten und Lampen, zu bewerten.
Der CRI wird auf einer Skala von 0 bis 100 bewertet, wobei 100 die bestmögliche Farbwiedergabe bedeutet, die einer idealen Lichtquelle entspricht. Lichtquellen mit einem CRI-Wert von 80 oder höher gelten als akzeptabel für die meisten Anwendungen im Innenbereich, während Werte über 90 als sehr gut gelten und eine ausgezeichnete Farbwiedergabe bedeuten.
Ein hoher CRI-Wert zeigt an, dass die Lichtquelle ein breites Spektrum an Farben gut wiedergibt und somit die natürlichen Farben der beleuchteten Objekte realitätsgetreu darstellt. Ein niedriger CRI-Wert hingegen bedeutet, dass die Farbwiedergabe beeinträchtigt ist, und die Farben können unter der Beleuchtung möglicherweise weniger lebendig oder verfälscht erscheinen.
Die Bewertung des CRI ist besonders wichtig in Bereichen wie Innenarchitektur, Beleuchtungsdesign, Fotografie, Kunstausstellungen, Einzelhandelsgeschäften und anderen Anwendungen, bei denen eine präzise Farbwiedergabe entscheidend ist.
Der Begriff des Halbwertswinkels ist in der Physik und Optik verbreitet und bezieht sich auf den Winkel, bei dem die Intensität einer bestimmten Strahlung oder einer anderen physikalischen Größe auf die Hälfte ihres maximalen Werts abfällt.
In der Optik wird der Halbwertswinkel oft im Zusammenhang mit der Strahlungsbreite oder dem Abstrahlverhalten von Lichtquellen verwendet. Wenn man sich eine Lichtquelle vorstellt, die in eine bestimmte Richtung strahlt, dann ist der Halbwertswinkel der Winkelbereich, in dem die Intensität des Lichts auf die Hälfte ihres Maximums abgefallen ist.
Ein häufiges Beispiel ist der Halbwertswinkel bei Leuchtdioden (LEDs). LEDs haben oft ein gerichtetes Abstrahlverhalten, und der Halbwertswinkel gibt an, in welchem Winkelbereich das Licht etwa 50 % der maximalen Intensität aufweist. Dies ist wichtig, um die Beleuchtungsstärke und die Abdeckungsbereiche von Lichtquellen zu verstehen und zu kontrollieren.
Zusammenfassend ist der Halbwertswinkel ein Winkelmaß, das angibt, wie breit die Abstrahlung einer Lichtquelle oder die Ausbreitung einer Strahlung ist, wenn die Intensität auf die Hälfte ihres maximalen Wertes abgefallen ist.
Die Einheitliche Blendungsbewertung ist ein Konzept aus dem Bereich der Lichttechnik und beschreibt eine Methode zur Bewertung der Blendung, die von Lichtquellen verursacht wird. Die Blendung tritt auf, wenn das menschliche Auge durch zu helles Licht oder starke Kontraste beeinträchtigt wird und die Sichtbarkeit von Objekten oder Informationen reduziert wird.
Um die Blendung zu bewerten und zu vergleichen, wurde die Einheitliche Blendungsbewertung (englisch: Unified Glare Rating – UGR) entwickelt. Die UGR ist eine Kennzahl, die auf physiologischen und psychologischen Studien basiert und eine Bewertung der Blendung aus der Perspektive des Menschen ermöglicht.
Die UGR-Skala reicht üblicherweise von 10 bis 30, wobei niedrigere Werte eine geringere Blendung bedeuten und somit eine bessere visuelle Umgebung anzeigen. Eine UGR von 10 entspricht beispielsweise einer sehr geringen Blendung, während eine UGR von 30 eine starke Blendung anzeigt, die möglicherweise unangenehm oder sogar beeinträchtigend für die Sicht sein kann.
Eine einheitliche Blendungsbewertung wird häufig in Bezug auf Innenbeleuchtungssysteme, wie Bürobeleuchtung, Klassenräume oder öffentliche Räume, verwendet, um sicherzustellen, dass die Beleuchtung eine angenehme und ergonomische Umgebung für die Benutzer schafft und die visuelle Leistung nicht beeinträchtigt wird. Es ist wichtig, die UGR bei der Planung und Gestaltung von Beleuchtungssystemen zu berücksichtigen, um eine optimale Sehleistung und den visuellen Komfort zu gewährleisten.
LED Wissen
Die Entwicklung der LED (Light Emitting Diode) ist eine faszinierende Reise durch die Jahrzehnte der technologischen Fortschritte.
Die Wurzeln der LED reichen bis in die frühen 1900er Jahre zurück, als die Elektrolumineszenz in Halbleitern entdeckt wurde. Doch erst 1962 gelang es dem amerikanischen Physiker Nick Holonyak Jr., die erste funktionsfähige LED zu entwickeln, die rotes Licht ausstrahlte. In den folgenden Jahren wurden Fortschritte in den Farben erzielt, und LEDs emittierten auch grünes und blaues Licht.
In den 1970er und 1980er Jahren verbesserte sich die Effizienz der LEDs erheblich, was ihren Einsatz in Anzeigetafeln und Digitaluhren ermöglichte. Die Miniaturisierung brachte sie in elektronischen Geräten wie Taschenrechnern und Handys zum Einsatz.
In den 1990er Jahren wurden Hochleistungs-LEDs entwickelt, die in der Beleuchtung Anwendung fanden. Die Effizienz stieg weiter, und LEDs wurden zunehmend als Ersatz für herkömmliche Glühlampen verwendet. Mit der Zeit wurden sie energieeffizienter und langlebiger, was zur Förderung von Energiesparmaßnahmen beitrug.
Im 21. Jahrhundert revolutionierten LEDs die Beleuchtungsindustrie, da sie nicht nur Energie sparten, sondern auch eine Vielzahl von Farben und Anpassungsmöglichkeiten boten. Sie wurden in der Architekturbeleuchtung, Straßenbeleuchtung, Automobilindustrie und vielen anderen Bereichen eingesetzt.
Heute sind LEDs in nahezu allen Bereichen des Lebens präsent, von Unterhaltungselektronik bis hin zu Großbildschirmen und Innenbeleuchtung. Ihre Entwicklung hat dazu beigetragen, den Energieverbrauch zu reduzieren und die Lebensqualität zu verbessern.
Es wird in folgende LED-Typen unterschieden:
COB LED
SMD LED
High Power LED
DIP LED
COB LED steht für „Chip-on-Board Light Emitting Diode“, also eine Leuchtdiode mit dem Chip auf der Platine. Es handelt sich dabei um eine besondere Art von Leuchtdioden-Technologie, die in der Beleuchtungsindustrie verwendet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs, bei denen jeder LED-Chip einzeln auf einer Leiterplatte montiert ist, werden bei COB LEDs mehrere LED-Chips direkt auf einer gemeinsamen Substratplatte platziert und miteinander verbunden.
Die Vorteile von COB LEDs sind vielfältig:
Durch die enge Anordnung mehrerer LED-Chips auf einer kleinen Fläche entsteht eine höhere Lichtausbeute, was zu einer effizienteren Lichterzeugung führt. Zudem hilft die gemeinsame Platine dabei, die erzeugte Wärme besser zu verteilen, was die Wärmeableitung verbessert und die Lebensdauer der LED erhöht. Da die LED-Chips eng beieinander liegen, kann COB-Technologie zu einer gleichmäßigeren Lichtverteilung führen, was für eine homogenere Beleuchtung sorgt. Hinzu kommt, dass durch die enge Anordnung der LEDs eine deutlich kompaktere Bauweise ermögliche, was besonders in Anwendungen mit begrenztem Platzangebot von Vorteil ist. Aufgrund dieser Vorteile werden COB LEDs in vielen Beleuchtungsanwendungen eingesetzt.
SMD LED steht für „Surface Mount Device Light Emitting Diode“, also eine oberflächenmontierte Leuchtdiode. Es handelt sich um eine spezielle Art von Leuchtdioden, die für die Oberflächenmontage auf Leiterplatten entwickelt wurde. Im Gegensatz zu älteren Durchsteck-LEDs (Through-Hole LEDs), die durch Löcher in der Leiterplatte gesteckt und dann verlötet werden, werden SMD LEDs direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte gelötet.
Die Hauptmerkmale und Vorteile von SMD LEDs sind:
SMD LEDs sind in der Regel kompakt und flach, was zu einer Platzersparnis auf der Leiterplatte führt und die Entwicklung von dünnen und leichten Beleuchtungsprodukten ermöglicht. Da SMD LEDs direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert werden, können sie effizienter und automatisch in großen Mengen bestückt werden, was die Produktionskosten senkt. Außerdem bieten SMD LEDs eine gleichmäßige Lichtverteilung und sind aufgrund ihrer Bauform vielseitig anwendbar.
SMD LEDs unterscheiden sich in Ihrer Größe, der Lichtausbeute, der Farbtemperatur oder anderen Eigenschaften. Beliebte Varianten sind die 3528 LEDs und die 5050 LEDs. Die Ziffernfolge bezeichnet die Länge und Breite der LED: 3528 LEDs haben eine Grundfläche von 3,5 x 2,8 mm, 5050 LEDs eine Grundfläche von 5,0 x 5,0 mm.
SMD LEDs sind aufgrund ihrer Effizienz, Zuverlässigkeit und vielseitigen Einsatzmöglichkeiten zu einer weit verbreiteten Technologie in der modernen Beleuchtungs- und Elektronikindustrie geworden.
High Power LEDwird eine spezielle Art von Leuchtdioden bezeichnet, die eine deutlich höhere Leistung und Lichtausbeute als herkömmliche LED-Modelle aufweisen. Diese LEDs sind in der Regel für Anwendungen konzipiert, bei denen eine intensive und leistungsstarke Beleuchtung erforderlich ist. Im Vergleich zu Standard-LEDs haben High Power LEDs eine höhere Lichtintensität und können eine beträchtliche Menge an Licht in eine bestimmte Richtung abstrahlen.
Die wichtigsten Merkmale von High Power LEDs sind:
High Power LEDs können eine hohe Lichtintensität erzeugen, was sie ideal für Anwendungen macht, die eine starke Beleuchtung erfordern, wie zum Beispiel Straßenbeleuchtung, Flutlichter oder Scheinwerfer.
Trotz der höheren Lichtleistung sind High Power LEDs in der Regel effizienter als herkömmliche Glüh- oder Halogenlampen. Sie wandeln einen Großteil der zugeführten elektrischen Energie in Licht um und produzieren weniger Wärme. Dennoch ist die von High Power LEDs erzeugte Wärme nicht zu vernachlässigen und erfordert ein effizientes Wärmemanagement, um die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der LEDs sicherzustellen.
High Power LEDs sind in verschiedenen Farbtemperaturen erhältlich, von warmem Weiß bis zu kühlem Weiß oder anderen Farben wie Rot, Grün oder Blau. Aufgrund ihrer hohen Leistung und Helligkeit werden High Power LEDs in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Straßenbeleuchtung, Beleuchtung im industriellen Bereich, Scheinwerfer für Bühnen- und Veranstaltungstechnik, Beleuchtung im Automobilbereich und vielem mehr – kurz überall dort, wo eine intensive Beleuchtung benötigt wird.
Da die Technologie ständig weiterentwickelt wird, werden High Power LEDs zunehmend leistungsfähiger, energieeffizienter und vielseitiger, was dazu beiträgt, dass sie herkömmliche Beleuchtungslösungen in vielen Anwendungen ersetzen.
DIP LEDsteht für „Dual In-line Package Light Emitting Diode“. Es handelt sich um eine ältere Art von Leuchtdioden und ist eine weit verbreitete Bauform elektronischer Komponenten, bei der die Pins der Komponente in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, um sie leicht in eine Leiterplatte einzustecken. DIP LEDs sind in einem klassischen rechteckigen Gehäuse mit abgeflachten Ecken untergebracht. Dieses Gehäuse ermöglicht eine einfache Montage auf einer Leiterplatte. Sie werden in der Regel durch Durchsteckmontage auf einer Leiterplatte befestigt. Dazu werden die Pins der LED durch Löcher in der Leiterplatte gesteckt und dann auf der Rückseite verlötet. DIP LEDs sind in verschiedenen Farben erhältlich, darunter Rot, Grün, Blau, Gelb, Weiß und mehr. Jede Farbe wird durch die verwendeten Halbleitermaterialien erzeugt. DIP LEDs wurden häufig in älteren elektronischen Geräten, Anzeigetafeln, Leuchtanzeigen und anderen einfachen Anwendungen eingesetzt, bevor fortgeschrittenere LED-Technologien wie SMD (Surface Mount Device) und High Power LEDs weit verbreitet wurden.
Obwohl DIP LEDs heute nicht mehr so weit verbreitet sind wie früher, werden sie immer noch in einigen speziellen Anwendungen eingesetzt, insbesondere wenn die Durchsteckmontage auf einer Leiterplatte bevorzugt wird oder wenn ältere Geräte oder Schaltungen noch verwendet werden. Die Weiterentwicklung von LED-Technologien hat jedoch zu kompakteren, effizienteren und vielseitigeren LED-Modellen geführt, wie z.B. SMD LEDs und High Power LEDs, die in vielen modernen Anwendungen vorherrschend sind.
Das Dimmen von Licht spielt eine wesentliche Rolle in der modernen Beleuchtungstechnologie und bietet vielfältige Vorteile für den Komfort und die Energieeffizienz. Mit dem Fortschritt der Beleuchtungstechnik ist es heutzutage möglich, die Helligkeit von Lichtquellen stufenlos anzupassen und so das Ambiente und die Atmosphäre in Innenräumen maßgeschneidert zu gestalten.
Das Dimmen von Licht ermöglicht nicht nur eine individuelle Anpassung der Beleuchtung an verschiedene Situationen und Bedürfnisse, sondern trägt auch zur Energieeinsparung bei. Durch die Reduzierung der Lichtintensität kann der Stromverbrauch deutlich gesenkt werden, was wiederum zu einer verlängerten Lebensdauer der Leuchtmittel führt und Kosten reduziert.
Darüber hinaus kann das Dimmen von Licht eine beruhigende Wirkung haben und eine gemütliche Atmosphäre schaffen. Es ist daher nicht überraschend, dass Lichtdimmer in Wohn- und Geschäftsräumen, aber auch in der Gastronomie und im Hotelgewerbe zunehmend beliebt sind. In diesem Zusammenhang gewinnen auch smarte Beleuchtungssysteme, die sich per App oder Sprachsteuerung dimmen lassen, immer mehr an Bedeutung.
Es gibt verschiedene Arten von Dimmern, die speziell für LED-Leuchten entwickelt wurden, um eine optimale Kompatibilität und Dimmleistung sicherzustellen. Wir zeigen Ihnen hier die gängigen Dimmertypen für LEDs auf:
Phasenabschnittdimmer (auch Triac-Dimmer genannt): Phasenabschnittsdimmer sind die häufigsten Dimmertypen für LED-Leuchten. Sie sind in vielen Haushalten und gewerblichen Umgebungen zu finden. Diese Dimmer arbeiten mit Wechselstrom und reduzieren die Leistung, indem sie die Spannungswellenform an der vorderen und hinteren Kante abschneiden. Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle LEDs mit Phasenabschnittsdimmern kompatibel sind. Manche LEDs benötigen einen speziellen „dimmbaren“ Treiber.
Im Unterschied zu Phasenabschnittsdimmern, schneiden Phasenanschnittdimmer die Spannungswellenform nur an der Vorderseite der Welle ab. Mit diesem Dimmer kann bei einigen LED-Leuchten eine sanftere Dimmung erreicht werden.
0 – 10 V Dimmer bieten eine analoge Dimmoption und werden vorwiegend im gewerblich/industriellen Bereich eingesetzt. Zur Regelung der Helligkeit liefern diese Dimmer ein Steuersignal von 0 bis 10 Volt. Die Vorteiler der 0 – 10 V Dimmer liegen in der einfachen Verkabelung und der Möglichkeit, mehrere Leuchten in einer Gruppe zu dimmen.
LEDs arbeiten mit elektronischen Vorschaltgeräten, den LED-Treibern. Durch diesen werden konstante Ausgangswerte (Strom bzw. Spannung) garantiert und das/die LED-Modul/e optimal zu jedem Zeitpunkt versorgt.
LED-Module können spannungs- oder stromgesteuert sein, wobei Bauteile mit Betriebsgeräte-Funktion bereits auf der Modulplatine integriert sein können. Je intelligenter das Steuerungs- oder Treibersystem mit den entsprechenden Schnittstellen konzipiert ist, desto anpassungsfähiger ist es an den tatsächlichen Lichtbedarf: Farbsteuerung und Dimmen machen z.B. die Simulation eines Tageslichtverlaufs möglich und bieten damit alles für gesundheitsorientiertes Licht.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) ist digitales Kommunikationsprotokoll, das in der Beleuchtungssteuerung verwendet wird. Sie ermöglichen eine präzise und flexible Dimmung.
PWM-Dimmer (PWM = Pulsweitenmodulation) steuern die Helligkeit von LEDs, indem sie die Pulsweite des elektrischen Signals ändern. Sie schalten die LED schnell ein und aus und variieren die Zeit, in der sie eingeschaltet bleibt, um die Helligkeit anzupassen.
Ein Potentiometer ist ein elektrisches Bauteil, das in der Elektronik verwendet wird, um eine variable elektrische Spannung bereitzustellen. Es besteht aus einem drehbaren Schleifer, der über einen Widerstand gleitet und somit den Abgriffpunkt auf dem Widerstand ändert. Dadurch kann die Ausgangsspannung stufenlos eingestellt werden, indem der Schleifer auf verschiedene Positionen entlang des Widerstands verschoben wird. Potentiometer werden häufig in Anwendungen wie Lautstärkereglern, Dimmern oder Sensoreinstellungen eingesetzt, um die gewünschten Werte präzise einzustellen.
DMX ist ein weiteres digitales Kommunikationsprotokoll, welches in der professionellen Lichtsteuerung, insbesondere in Konzerten und Bühnenshows angewendet wird. DMX ermöglicht eine präzise Ansteuerung von LED-Leuchten für absolut synchrone Lichteffekte.
Vor dem Kauf von LED-Komponenten und Dimmern ist es ratsam auf deren Kompatibilität zu achten.
LED-Module und LED-Light-Engines (=LED-Module mit integriertem Vorschaltgerät) bieten herausragende Effizienz und Langlebigkeit. Module bestehen in der Regel aus mehreren LEDs, aufgebracht auf einen Träger sowie einer Optik mit breit strahlenden Linsen und Reflektoren. Sie sind elektrisch anschlussfertig.
LED-Module sind vielfältig einsetzbar und quasi wartungsfrei. Sie liefern weißes und farbiges Licht mit guter Farbwiedergabe, sind stufenlos dimmbar und einfach zu steuern. Dem Anwender begegnen LED-Module meist fest verbaut in Leuchten; ansonsten sollte die Installation durch Fachpersonal ausgeführt werden.
Wesentliches Unterscheidungsmerkmal von LED-Modulen ist die Aufbautechnologie.
Es gibt:
– Module mit bedrahteten LEDs in Durchstecktechnologie
– Module in SMD-Technologie (Surface Mounted Device)
– Module mit CoB-Technologie (Chip on Board)
– SMD- oder CoB-Module für Hochleistungs-LEDs (=Hochleistungsmodule)
Sofern LED-Module für die Straßenbeleuchtung eingesetzt werden, sollten entsprechend geeignete Vorschaltgeräte genutzt werden, die den Anforderungen gerecht werden. Ebenfalls wichtig sind dann eine hohe Schutzart und ein Überspannungsschutz. Spezielle Versionen weisen verschiedene Schnittstellen zur Steuerung oder Zusatzfunktionen wie Lichtstromnachführung auf.
Wissen rund um Beleuchtung
Reflektoren werden eingesetzt, um das Licht einer Leuchte gezielt zu lenken. Damit sie eine möglichst hohe Lichtreflexion erzielen können, sind sie meist silbern beschichtet. Zudem beeinflusst die Bauart des Reflektors auch den Ausstrahlungswinkel.
Ein Transformator kann elektrische Wechselspannungen erhöhen oder verringern. Werden Transformatoren in der Beleuchtungstechnik eingesetzt, wandeln sie die Netzspannung von 230 Volt in eine Kleinspannung von 6, 12 oder 24 Volt um.
Lichtemission ist direktes und indirektes Streulicht, das durch die künstliche Beleuchtung von Straßen, Plätzen und Gebäuden erzeugt und in die Umwelt abgegeben wird. Vor allem in Ballungszentren entstehen auf diese Weise sogenannte Lichtglocken, welche die natürliche Dunkelheit der Nacht verdrängen und den Biorhythmus von Lebewesen beinträchtigen können.
Beim Wechsel der Helligkeit benötigen die Augen Zeit, um sich anzupassen. Dieser Anpassungsvorgang heißt Adaptation.
Der jeweilige Adaptationszustand bestimmt die augenblickliche Sehleistung. Der Adaptationsverlauf und die damit verbundene Adaptationszeit, hängt von den Leuchtdichten am Beginn und am Ende der Helligkeitsänderung ab.
Die Anpassung von Dunkel nach Hell beträgt nur Sekunden. Umgekehrt können viele Minuten vergehen, bis sich die Augen von Hell nach Dunkel angepasst haben z.B. beim Verlassen eines gut beleuchteten Gebäudes in die Dunkelheit bei nach im Freien.
Das Beleuchtungsniveau (Helligkeitsniveau) beschreibt die mittlere Beleuchtungsstärke in einem Raum oder an einzelnen Plätzen.
Das Beleuchtungsniveau ist abhängig vom abgegebenen Licht der Leuchten und Reflexionseigenschaften der umgebenden Flächen. Das bedeutet: Je geringer die Reflexionsgrade und je schwieriger die Sehaufgaben- z.B. beim Lesen oder Basteln oder beim Kochen- desto höher muss die Beleuchtungsstärke sei, um ein gutes Beleuchtungsniveau zu erreichen.
Der Begriff Beleuchtungsniveau wird auch verwendet, wenn die Leuchtdichte statt der Beleuchtungsstärke als lichttechnische Kenngröße gilt, z.B. in der Straßenbeleuchtung.
Binning ist bei der Produktion von LED-Chips von Bedeutung. Da bei der industriellen Fertigung der LED-Chips innerhalb einer Charge z.B. in der Lichtfarbe Toleranzen auftreten können, werden LEDs gemessen und je nach Toleranzklasse in Bins (= Töpfchen) sortiert.
Dieser „Binning“- Prozess ist besonders bei weißen LEDs wichtig. Auswahlkriterien beim Binning sind der Lichtstrom (gemessen in Lumen, lm), die Farbtemperatur (gemessen in Kelvin, K9, der Farbort und die Vorwärtsspannung (gemessen in Volt, V).
Nur bei Verwendung sorgfältig gewählter Binning-Gruppen sind einheitliche Helligkeiten und Lichtfarben gewährleistet. Gutes Binning ist folglich ein wichtiges Qualitätsmerkmal von LED-chips. Farbwertabweichungen werden heute mithilfe von MacAdams-Ellipsen definiert.
Blendung kann direkt von Leuchten, Lichtquellen oder anderen Flächen mit zu hoher Leuchtdichte- auch Fenstern – ausgehen (Direktbeleuchtung). Oder sie wird von Reflexen verursacht, die durch Spiegelung auf glänzenden Oberflächen entstehen (Reflexblendung).
Direkt- wie Reflexblendung vermindern den Sehkomfort (psychologische Blendung) und setzten die Sehleistung herab (physiologische Blendung).
Blendung ist abhängig von der Leuchtdichte und Größe der Lichtquelle, Ihrer Lage zum Betrachter, der Helligkeit des Umfelds und des Hintergrunds.
Durch die richtige Abschirmung und Anordnung von Leuchten und die Auswahl heller Farben und matter Oberflächenstruktur der Raumflächen kann Blendung so gering wie möglich gehalten werden.
Die direkte Blendung kann vermieden werden, wenn die Oberflächen von Leuchten unter flachen Winkeln möglichst geringe Leuchtdichten aufweisen und der direkte Blick in die Lichtquellen abgeschirmt ist. Direktblendung wird nach dem UGR-Verfahren (Unified Glare Rating) bewertet; Normen nennen Mindestwerte für den Blendschutz. Entsprechend platzierte Leuchten und Arbeitsplätze, seitlich einfallendes Licht, matte Oberflächen im Raum und die Leuchtdichtebegrenzung der Leuchten beugen Reflexblendung vor.
Als „dynamisch“ wird eine Beleuchtung bezeichnet, wenn sich während des Betriebs in Bezug auf einen oder mehrere Parameter verändert- z.B. bei der Beleuchtungsstärke, der Lichtfarbe oder in der Lichtrichtung.
Dazu gehört auch farbdynamisches Licht, erzeugt von LEDs oder von Leuchtstofflampen mit RGB-Farbmischung. Die Dynamik wird von entsprechend programmierten Steuerungssystemen überwacht.
Die Fassung in einer Leuchte nimmt das Leuchtmittel auf und gibt ihm halt.
Die Verbindung stellt der Sockel des Leuchtmittels her. Außerdem ist in der Fassung die Übergabestelle für den Strom integriert. Verschiedene Sockel und Fassungen dienen dazu, dass konventionelle Lampen nicht verwechselt werden.
Die Kontrastwiedergabe ist ein Kriterium für die Begrenzung der Reflexblendung.
Sie wird durch den Kontrastwiedergabefaktor (CRF) beschrieben. Er definiert für die Sehaufgabe das Verhältnis des Leuchtdichtekontrasts bei gegebener Beleuchtung zum Leuchtdichtekontrast bei Referenzbeleuchtung.
In der Elektrotechnik wird der Begriff Konverter für Stromrichter verwendet.
Stromrichter wandeln mit Hilfe elektronischer Bauteile eine Stromart in eine andere um: Wechselstrom in Gleichstrom (Gleichrichter), Gleichstrom in Wechselstrom (Wechselrichter). Konverter, die wahlweise als Gleich- oder Wechselstromrichter betrieben werden können, heißen Umrichter.
Schutzarten
Ungeschützt gegen jegliches Eindringen von Wasser
Geschützt gegen senkrecht auftretendes Tropfwasser
Geschützt gegen senkrecht auftretendes Tropfwasser bei einer Neigung der Gehäuses von bis zu 15°.
Geschützt gegen fallendes Sprühwasser bis zu 60° gegen die Senkrechte.
Geschützt gegen allseitig auftretendes Spritzwasser.
Geschützt gegen Strahlwasser, das aus einem beliebigem Winkel auftritt.
Geschützt gegen starkes Strahlwasser, das aus einem beliebigem Winkel auftritt.
Geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen in Wasser (bis zu 30 min, bis zu 1 m).
Geschützt gegen dauerndes Untertauchen in Wasser.
IP20: geschüzt gegen feste Fremdkörper > 12 mm, kein Schutz gegen das Eindringen von Wasser
IP44: geschützt gegen feste Fremdkörper > 1 mm, geschützt gegen allseitiges Spritzwasser
IP67: staubdicht und geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen in Wasser (bis zu 30 min, bis zu 1 m)
In Schutzklasse 1 müssen die elektrischen Geräte eine Schutzerdung (PE – Protective Earth) aufweisen. Zusätzlich zur Schutzerdung verfügen die Geräte in Schutzklasse 1 über doppelte (verstärkte) Isolierung, um einen zusätzlichen Schutz gegen Stromschläge zu bieten. Die Schutzerdung gewährleistet, dass im Fehlerfall der elektrische Strom sicher abgeleitet wird, und reduziert somit das Risiko eines Stromschlags für den Benutzer.
Elektrische Geräte der Schutzklasse 2 haben keine Schutzerdung. Stattdessen sind sie ausschließlich auf die doppelte Isolierung angewiesen, um einen ausreichenden Schutz gegen elektrischen Schlag zu bieten. Die Isolierung verhindert, dass spannungsführende Teile mit den zugänglichen leitfähigen Teilen in Berührung kommen können.
Schutzklasse 3 wird für Geräte verwendet, die mit einer Schutzkleinspannung betrieben werden. Diese Spannung ist so niedrig, dass sie normalerweise nicht als gefährlich für den Menschen betrachtet wird. Die Sicherheit wird durch die Trennung von Hochspannungs- und Niederspannungsschaltungen gewährleistet. Typische Beispiele für Schutzklasse 3 sind Kleinspannungstransformatoren oder batteriebetriebene Geräte.
In der faszinierenden Welt der Elektrotechnik spielen Prüfzeichen und Symbole eine zentrale Rolle, um die Sicherheit, Qualität und Konformität elektrischer Geräte, Komponenten und Anlagen zu gewährleisten. Diese visuellen Kennzeichnungen dienen als wichtige Kommunikationsmittel, die es Technikern, Ingenieuren und Verbrauchern ermöglichen, relevante Informationen über elektrische Produkte schnell zu erfassen. Prüfzeichen bestätigen die Einhaltung spezifischer Normen und Standards, während Symbole universelle Piktogramme sind, die die Funktionen und Eigenschaften von elektrischen Bauteilen und Geräten veranschaulichen. Nachfolgend finden Sie eine kleine Zusammenstellung der wichtigsten Symbole und Prüfzeichen.
Symbole und Prüfzeichen
Schutzklasse I
Schutzklasse II
Schutzklasse III
CE-Zeichen:
Dieses Produkt entspricht den geltenden europäischen Richtlinien.
ENEC-Symbol:
Dieses Produkt entspricht den geltenden europäischen Sicherheitsnormen.
VDE-zertifiziert:
Erfüllt die Anforderungen nach dem Produktsicherheitsgesetz (ProdSG)
Schutzkleinspannung
ROHS-Zeichen:
Dieses Produkt eintspricht der Europäischen Richtlinie 2011/65/EU
ROHS-Zeichen:
Dieses Produkt eintspricht der Europäischen Richtlinie 2011/65/EU
UL-zertifiziert:
Qualitätszeichen für Maschinen und Anlagen, die nach Nordamerika geliefert werden.
TÜV-geprüfte Sicherheit
Nemko-geprüft auf elektromagnetische Verträglichkeit
Zur direkten Befestigung auf normal entflammbaren Oberflächen geeignete Produkte
MM-Zeichen: Möbeleinbauleuchte, Anbau und bzw. Einbau in Werkstoffe(n) mit unbekannter Entflammbarkeit
Sicherheitstransformator: Kurzschlussfest, Ausgangsspannung bis höchstens 50 Vac / 120 Vdc
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