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Umrüsten von konventionellem Licht auf LED-Leuchtmittel

Angesichts steigender Stromkosten werden Alternativen gesucht, um auch in der Beleuchtungstechnik Kosten zu sparen. Hierzu bietet sich die Umrüstung auf LED-Leuchtmittel geradezu an. Der Stromverbrauch lässt sich um bis zu 90 % reduzieren. Des Weiteren entfällt gegenüber Energiespar-Leuchtmittel die lange Steigerung der Lichtleistung. LED-Leuchtmittel leuchten sofort auf 100 %, die Lebensdauer ist um ein Vielfaches höher als bei anderen Leuchtmitteln und sie enthalten kein giftiges Quecksilber. Allerdings sind ein paar wichtige Dinge vor der Umrüstung zu beachten.

 

Energieverbrauchskennzeichnung

Durch eine Bewertungsskala für das europäische Energie Label wurden Energieeffizienzklassen eingeführt. Sie sollen den Absatz besonders energiesparsamer Geräte in der EU fördern.





Zunächst werden zur Berechnung der Energieeffizienz Großklassen für verschiedene Arten von Geräten festgelegt. Diese werden nach dem amerikanischen Schulnotensystem von A bis G unterteilt. Die Großklasse A kennzeichnet die beste Klasse (niedriger Verbrauch); die Großklasse G die schlechteste Klasse (hoher Verbrauch). Anhand des tatsächlichen Stromverbrauchs werden wie in diesem Thema die Leuchtmittel einer Großklasse zugeordnet. Da der Stromverbrauch immer weiter reduziert wurde, wurden die Großklassen unterteilt, sodass verschiedene Leuchtmittel sogar die jetzt niedrigste Klasse A++ erreichen können.


Die Hersteller müssen Ihre Geräte an diesen festgelegten Großklassen und damit den Referenzgeräten messen. Das Ergebnis wird anhand eines Energie-Labels auf das Gerät gekennzeichnet. Zum Beispiel:  


Dimensionierung des Trafos

Bei einer herkömmlichen 12 V Halogen-Lichtanlage werden die einzelnen Leistungen der Halogen-Leuchtmittel addiert. Anhand der Summe der Leistungen wird der Halogen-Trafo berechnet.



3 x Halogen-Leuchtmittel a 35 W = 3 x 35 W = 105W


Gewählt wird ein Halogen-Trafo mit mindestens 105 VA. Möchte man nun diese Halogen-Lichtanlage mit LED-Leuchtmittel umrüsten, sieht die Berechnung wie folgt aus:

3 x LED-Leuchtmittel a 3,5 W = 3 x 3,5 W = 10,5 W


Leider ist es nicht möglich, den elektronischen Halogen-Trafo mit 105 VA zu verwenden, da diese Art von Trafo mit einer Mindestlast von 20-35 W belastet werden muss. Es gibt nun drei verschiedene Möglichkeiten, dieses Problem zu umgehen:

Es muss somit auch ein neuer Trafo ( schaltnetzteil) verbaut werden
  

Hinweis:

Der LED-Trafo sollte mit seiner maximalen Last nicht zu knapp dimensioniert werden, da durch Toleranzen der LED-Leuchtmittel, diese schnell erreicht werden kann. Die LED-Leuchtmittel fangen an zu Flackern oder leuchten erst gar nicht. Des Weiteren lässt man sich die Option offen, gegeben falls stärke LED-Leuchtmittel einzusetzen oder weitere LED-Leuchtmittel in den Kreis zu integrieren.


Ausnahmen

Ausnahmen bilden gewickelte- oder auch Ringkern-Trafos. Da diese keine Mindestlast benötigen, können die LED-Leuchtmittel direkt angeschlossen werden. Ein weiterer Vorteil dieser Trafos ist, dass die Leitungslänge zwischen Trafo und des ersten Halogen-Leuchtmittels nicht wie bei Halogen-Trafos auf 2 m begrenzt ist, sondern keine Rolle spielt.


Wie erkennt man einen gewickelten- oder Ringkern-Trafo?

  • der Trafo hat immer eine Kupferwicklung
  • der Trafo ist häufig rechteckig oder rund
  • der Trafo ist durch die Kupferwicklung verhältnismäßig schwer.



Dimensionierung der Lichtleistung

Bei einem LED-Leuchtmittel spricht man von einem Lichtstrom, der in Lumen (lm) angegeben wird, während die Einheit Watt (W) bei einem herkömmlichen Halogen-Leuchtmittel benutzt wird. Beide Einheiten lassen sich nicht direkt miteinander vergleichen, sodass eine genaue Berechnung sehr schwierig und aufwendig ist. Man orientiert sich anhand einer Näherungstabelle, auf der bei einem bestimmten Lumenwert die ungefähre vergleichbare Wattleistung eines herkömmlichen Halogen-Leuchtmittels angezeigt wird. Im Thema Lichttechnik werden die verschiedenen Einheiten ausführlich beschrieben.

Nachfolgend eine Vergleichstabelle verschiedener Leuchtmittel:

Beispiel:


LED-Leuchtmittel mit 300 lm entspricht ca. 30-35 W einer Glühlampe, ca. 5-7 W einer Energiesparlampe und ca. 20-25 W eines Halogen-Leuchtmittels


Dimensionierung der Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke ist abhängig von dem Abstrahlwinkel des LED-Leuchtmittels. Je kleiner dieser gewählt wird, desto stärker wird ein bestimmtes Objekt angestrahlt. Wird allerdings ein großer Abstrahlwinkel des LED-Leuchtmittels gewählt, kann eine größere Fläche ausgeleuchtet werden.


Dimensionierung der Farbtemperatur

Die Einheit der Farbtemperatur wird in Kelvin angegeben. Sie beschreibt die Anmutung des Lichts, welches in verschiedenen Farbtönen angegeben wird. Farbtöne sind wie folgt aufgeteilt:

  • Wärmere Lichtfarben --> gemütliches Licht für zu Hause --> 2000 - 3500 K
  • Neutrale Lichtfarben --> neutrales Licht für Büroräume --> 3500 - 5000 K
  • Kältere Lichtfarben --> Tageslicht ähnlich für Shop-Beleuchtung und Fabrikhallen --> ab 5000 K



Dimmen von LED-Leuchtmittel

Herkömmliche Glühlampen werden sukzessive vom Markt verschwinden, Halogen-Strahler werden immer weniger und Energiesparlampen sind umstritten. Die Zukunft der LED-Leuchtmittel hat begonnen, wenn das Dimmen nicht so schwierig wäre. Obwohl dieses gerade in der Privatsphäre für angenehmes Wohlfühllicht sorgen kann.


Halogen-Strahler werden mit Dimmern gedimmt, die nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeiten. Mit Hilfe eines Triacs in Reihe mit dem Verbraucher, schaltet er während jeder Periode der Wechselspannung die Spannung für eine kurze Zeit durch und sperrt dann wieder. Da dieser Zeitraum variabel ist, wird dadurch die Helligkeit der Glühlampe bestimmt. Die Effizienz beim Dimmen einer Glühlampe sinkt, wenn die Glühlampe um beispielsweise 90 % gedimmt wird. Der tatsächliche Stromverbrauch wird sich nicht einmal halbieren.


LED-Leuchtmittel arbeiten mit Gleichstrom. Daher lässt sich ein Dimmer, der mit der  Phasenanschnittsteuerung und Wechselspannung arbeitet, nicht so einfach mit LED-Leuchtmitteln kombinieren. Das gilt auch für ein LED-Leuchtmittel mit einem Sockel E14 oder E27, das direkt an das 230 V-Netz angeschlossen wird. Die erforderliche Elektronik zum Ansteuern und Dimmen ist in dem Sockel verbaut.


Dimmbar sind nur die LED-Leuchtmittel, die als dimmbar gekennzeichnet sind.


Es wird also nicht das LED-Leuchtmittel gedimmt, sondern das in dem Sockel verbaute Vorschaltgerät. Die Effizienz beim Dimmen eines LED-Leuchtmittels wird nicht sinken, da der Betriebsstrom kleiner wird. Der tatsächliche Stromverbrauch wird sich deutlich verringern.


Dimmen mit Pasenanschnittsdimmer

Wie in dem Thema Dimensionierung des Trafos beschrieben, ist auch bei der Wahl des Phasenanschnittsdimmers auf eine Besonderheit zu achten. Herkömmliche Dimmer benötigen genau wie auch Trafos eine Mindestlast. Da LED-Leuchtmittel allerdings nur sehr wenig Strom verbrauchen, sind besondere Dimmer mit einer niedrigen Mindestlast erforderlich. In der nachfolgenden Abbildung wird ein Dimmer dargestellt, der bereits mit nur 4 Watt Mindestlast arbeitet. Die Gesamtlast darf 100 Watt nicht überschreiten.


Schaltnetzteil mit Dimmer

Zum Dimmen von LEDs und Beleuchtungsanwendungen werden Schaltnetzteile verwendet, die auch dimmbar sind. Die Eingangsspannung bei dem Schaltnetzteil MW HLG-120H-12B kann universal zwischen 90-305 V AC / 127-431 V DC sein. Am Ausgang liegt eine Gleichspannung von 12 V mit einer maximalen Leistung von 120 W an. Durch eine 3in1 Dimming-Funktion (externe Spannung 1...10V DC, PWM, Potentiometer) lassen sich angeschlossene LEDs oder Beleuchtungsanwendungen dimmen. Beschaltet werden die Dimmer wie in den folgenden Abbildungen dargestellt:


LEDs über Konstantstromquelle

Verschiedene LEDs ohne Vorschaltelektonik (CC Betrieb) werden mit Hilfe einer Konstantstromquelle mit Strom versorgt. Die Ausgangsspannung, abhängig einer maximalen Leistung, kann variabel sein, wobei der Ausgangsstrom immer konstant ist.



LED Streifen

LED Streifen eignen sich besonders gut um Bilderrahmen, Fernseher oder ähnliches indirekt zu beleuchten. Der LED Steifen ist nach 3 LEDs teilbar und wieder verwendbar. So lassen sich die Streifen mit Hilfe zweier Drähte im rechten Winkel wieder verbinden. Die Leistung des Netzteils wird aus der Menge der verwendeten LEDs berechnet. Hat zum Beispiel ein LED Streifen laut Hersteller bei 300 LEDs eine Leistung von 24 W, so wird sich bei 150 LEDs die Leistung auf 12 W reduzieren. 12 W / 12 V = 1 A. Es würde ein Netzteil mit 12 V und 1 A ausreichen, um den LED Streifen mit Strom zu versorgen.

Wir verbauen 12 V und 24V Ledstreifen bis max 30W/m bzw 3000 lm/m


  


Lichtanlagen ohne Trafo

Außer bei den 12 V Lichtanlagen können natürlich auch die Leuchtmittel, die über das 230 V Netzt mit Strom versorgt werden, gegen LED-Leuchtmittel ausgetauscht werden. Leuchtmittel mit E14-, E27- und GU10-Sockel lassen sich 1:1 austauschen. Sämtliche Elektronik befindet sich bereits im Sockel des Leuchtmittels. Allerdings müssen auch hier die Lichtleistung und die Beleuchtungsstärke berücksichtigt werden. Dimmbar sind auch nur die LED-Leuchtmittel, die als dimmbar gekennzeichnet sind. Mittlerweile sind günstige LED-Leuchtmittel auf dem Markt, die die 60 W eines herkömmlichen Leuchtmittels erreichen können.


Übersicht LED-Leuchtmittel-Sockel

Die Hersteller bieten für verschiedene Leuchtmittel unterschiedliche Sockel an. Oft ist es nicht so einfach herauszufinden, welcher Sockel verbaut wurde. Hier nun eine Übersicht mit Darstellungen und Bemaßungen der wichtigsten LED-Leuchtmittel-Sockel:

Leuchtmittel mit Sockel G4 und GY5,3 sind so genannte Stiftsockel-Leuchtmittel und werden mit 12 V betrieben. Das LED-Leuchtmittel mit Sockel GY5,3 gibt es auch in einer GX5,3 Variante. Der PIN-Abstand ist der gleiche, allerdings sind die PIN-Durchmesser unterschiedlich. Die Anschlusspins der LED-Leuchtmittel mit Sockel GY5,3 haben einen PIN-Durchmesser von 0,95 - 1,05 mm, wobei die mit Sockel GX5,3 einen PIN-Durchmesser von 1,45 - 1,6 mm besitzen. Ferner wird auch die Sockel-Variante GU5,3 oder auch MR16 angeboten. Der PIN-Abstand und der PIN-Durchmesser sind gleich dem Sockel GX5,3. Der mit "U" gekennzeichnete Sockel ist mit einer Haltefeder ausgestattet. Die passenden Lampen sind im Sockelbereich mit einer Nut versehen und haben so zusätzlichen Halt. Es wird verhindert, dass sich der Lampenkörper schon bei leichter Vibration aus dem Sockel löst.

Alle anderen LED-Leuchtmittel in der Darstellung werden an das 230 V-Netz angeschlossen.




Umrüstung von Flutlichtstrahler R7S

Flutlichtstrahler sind mit leistungsstarken Halogenstäben bestückt. Sie werden in verschiedenen Längen von 118 mm und 78 mm angeboten. Auch diese Stäbe lassen sich durch eine LED-Variante ersetzen. Nicht nur die starke Wärmeentwicklung, sondern auch der Stromverbrauch kann dadurch entscheidend verringert werden. Leider ist die LED-Technik noch nicht soweit fortgeschritten, dass eine extreme Helligkeit, vergleichbar mit 1000 W, erreicht werden kann. Der Austausch kann problemlos 1:1 vorgenommen werden.



Eine Alternative sind Flutlichtstrahler, die mit einem Hochleistungs-LED-Leuchtmittel bestückt sind. Da sämtliche Elektronik in dem Strahler verbaut ist, kann der Strahler direkt an das 230 V-Netz angeschlossen werden. Ein 50 W Hochleistungs-LED-Leuchtmittel erreicht so bereits eine Lichtstärke vom 3700 lm, das entspricht ungefähr 235 W. Häufig sind diese Strahler für die Schutzart IP64 ausgelegt und können dadurch bequem ihren Dienst im Außenbereich verrichten. Auch die Lebensdauer mit ca. 45000 Stunden kann sich gegenüber herkömmlichen Strahlern sehen lassen.

Einige Beispiele werden in der nachfolgenden Galerie dargestellt:



Umrüstung einer Standard Leuchtstofflampe T8

Mittlerweile können auch Leuchtstofflampen T8 in LED-Leuchtmittel umgerüstet werden. Allerdings sind dabei einige Dinge zu beachten. Folgende Möglichkeiten können auftreten:


Umrüsten mit konventionellem Vorschaltgerät

Bei der Lieferung der LED-Röhre, ist der passende Starter bereits im Lieferumfang enthalten. Bevor die LED-Röhre eingesetzt wird, muss dieser getauscht werden. Anschließend wird die LED-Röhre mit "L N" Beschriftung rechts und die "Blind" Beschriftung links in die Fassung gebracht. Das Vorschaltgerät kann in der Lampe verbleiben, führt aber zu einem etwas höheren Stromverbrauch. Ebenso kann das Vorschaltgerät auch überbrückt werden. Dazu muss der Eingang und der Ausgang der Drossel mit einer Klemme überbrückt werden.  Hinweis: Beachten Sie bitte, dass Elektroarbeiten nur von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden darf!


Umrüsten mit elektronischem Vorschaltgerät

Bei der Umrüstung der Leuchtstofflampe T8 mit einem elektronischem Vorschaltgerät muss dieses komplett entfernt werden. Da die LED-Röhre für den Betrieb an 230 V ausgelegt ist, kann sie direkt an das Netz angeschlossen werden. Die Phase "L" und der Neutralleiter "N" müssen an eine Seite der Fassungen angeschlossen werden. Achten Sie auf den korrekte Anschluss, "L" rechter Pol der Fassung und "N" linker Pol der Fassung. Die rechte Fassung bleibt komplett unverdrahtet.


Hinweis: Beachten Sie bitte, dass Elektroarbeiten nur von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden darf!