LED-Leuchten und Netzgeräte steuern, schalten, dimmen
Die Steuerung von LED-Leuchten ist mittlerweile sehr vielfältig und umfangreich, dass dies zu großen Herausforderungen führt und häufig auch zu Problemen kommt. LED-Leuchten werden vielfältig gesteuert. Von Smart-Home-Steuerungen, das Dimmen von LEDs bzw. das Schalten mit elektronischen Schaltrelais oder mit Bewegungsmeldern können Probleme auftreten. Worauf man achten sollte bzw. wie man bei Problemen Abhilfe schafft, möchte ich Ihnen hier erläutern.
Früher war das Schalten und Steuern von Leuchten viel einfacher. Man hatte meist einen ohmschen Verbraucher (Glühbirne mit Wolframdraht) oder Halogenlampen. Diese ließen sich einfach steuern und auch dimmen. Mit LED-Leuchtmittel hat sich vieles geändert. Vorgeschaltete Netzteile mit viel Elektronik haben viele Vorteile, vor allem bei der Energieeffizienz und bei den Möglichkeiten verschiedene Lichtstimmungen zu erzeugen. Allerdings hat sich dadurch auch die Lastart völlig verändert. Das Schalten, Steuern und Dimmen ist nicht mehr so einfach.
In der Praxis kommt es häufig vor, dass beim Umrüsten auf LED-Leuchten die Sicherung fliegt, obwohl sich die geschaltete Gesamtleistung verringert hat. Dies ist sehr typisch bei LED-Lampen. Hier erfahren sie die Gründe bzw. was man dagegen tun kann.
R: Ohmscher Verbraucher wie Glühbirne oder Halogenlampe ohne elektronische Bauteile.
L: Induktiver Verbraucher. Ist ein gewickelter Trafo. Beim Abschalten entsteht eine erhöhte Induktionsspannung. Induktive Lasten sollten nur mit Phasenanschnittsdimmer gedimmt werden.
C: Kapazitiver Verbraucher. Netzteile, Netzgeräte, elektronische Vorschaltgeräte gehören zu dieser Lastart. Beim Einschalten steigt die Spannung kurz an. Kapazitive Lasten sollten mit Phasenabschnittsdimmer gedimmt werden.
Bei Bauteilen der Elektroinstallation ist grundsätzlich die Tauglichkeit der jeweiligen Last auf dem Gerät oder wenigstens auf der Verpackung vermerkt. Im folgenden Bild sehen Sie auf dem Dimmer die Last „R“ vermerkt. Folglich ist dieser Dimmer nur für „Ohmsche Last“ geeignet und nicht für „C“-Lasten wie LED-Leuchten.
Wie ist eine LED-Leuchte aufgebaut?
Eine LED (Light-Emitting-Diode) kann ohne vorgeschaltete Elektronik nicht ans 230Volt Netz angeschlossen werden. LED als Leuchtmittel oder als komplette Lampe haben immer eine vorgeschaltete Elektronik integriert. Oft hat man bei LED-Leuchtmittel für die Elektronik nicht viel Platz. Bei LED-Leuchten ist häufig das Leuchtmittel nicht wechselbar, da es fest in der Lampe verbaut ist. LED-Leuchten haben auch separat verbaute Netzteile, aber auch die direkt auf der LED-Platine verbaut sind.
Wichtig zu wissen: Eine LED-Leuchte, egal ob nur als Leuchtmittel oder als komplette LED-Lampe ist immer als „C-Last“ (kapazitiver Verbraucher) zu sehen.
Aufbau einer LED-Leuchtdiode
LEDs sind relativ einfach aufgebaut. Im Prinzip bestehen sie nur aus vier wesentlichen Bauteilen. Dem eigentlichen LED-Chip, einem Reflektor mit Kontakt zur Kathode, einem Golddraht als Kontakt zur Anode und einer Kunststoff-Linse, welche die anderen Bauteile in sich vereint und fixiert.
Das Schalten und Dimmen von LED-Leuchten
R-Lasten zu dimmen und schalten ist wesentlicher einfacher als C-Lasten. Sie müssen bei C-Lasten schon bei der Planung der Elektroinstallation darauf achten, die richtigen Sicherungsautomaten zu verwenden. Außerdem sollte bei der Schaltung und beim Dimmen von C-Lasten alle Komponenten auf die Last abgestimmt sein. Dazu gehören:
✅Verkabelung
✅Absicherung mit C-Automaten
✅Dimmer für kapazitive Lasten „C“
✅Elektronische Relais (erhöhte Spannung beim Einschalten)
✅Bewegungsmelder/ Dämmerungsschalter (erhöhte Spannung beim Einschalten)
✅Zeitschaltuhren (erhöhte Spannung beim Einschalten)
✅Smart-Home-Bauteile (erhöhte Spannung beim Einschalten)
Falls dies nicht beachtet wird, können daraus folgende Gefahren entstehen:
Wenn die Elektroinstallation, mit den oben erwähnten Bauteilen, nicht auf das Lastverhalten abgestimmt wird, kann das Folgen für Bauteile und auch für den Mensch haben.
- Die Lebensdauer der Bauteile wird verringert
- Flackern und Blitzen der LED
- Brummen der Leuchten
- Wärme- und Geruchsentwicklung, eventuell auch Brandgefahr
Sicherung fliegt beim Einschalten von LED-Leuchten
Eine LED-Beleuchtung ist vom Energieverbrauch sehr sparsam. Da LEDs jedoch beim Einschalten, durch die kapazitive Last (C-Last), kurzzeitig eine Stromspitze erzeugen, kann dies zum Auslösen des Leitungsschutzschalter (Sicherung) führen. Gerade wenn man eine alte Installation komplett neu auf LED umrüstet, passiert es nicht selten, dass beim ersten Einschalten die Sicherung fliegt. Sicherlich kann nun auch eine LED-Lampe defekt sein und einen Kurzschluss verursachen. Meist jedoch ist ein kurzfristig zu hoher Einschaltstrom dafür verantwortlich.
Um auszuschließen, dass eventuell ein Leuchtmittel defekt ist, sollte man diese nun am besten einzeln testen.
Nun kann natürlich ein Kurzschluss im Stromkreis die Ursache sein, jedoch gerade beim Umrüsten auf LED-Lampen ist entweder ein Leuchtmittel defekt oder der zu hohe Einschaltstrom verantwortlich. Am besten testen Sie zuerst alle Leuchtmittel einzeln durch. Falls alle funktionieren, ist es naheliegend, dass der Einschaltstrom das Problem verursacht. Erst recht, wenn mehrere LED-Leuchten parallel geschaltet sind.
Wenn mehrere LED-Lampen parallel geschaltet sind, erhöht sich der Einschaltstrom kurzzeitig enorm, da sich die einzelnen Einschaltströme pro Lampe addieren. Ab einer gewissen Anzahl kann dies zum Auslösen der Sicherung führen.
Häufig wird bei einer LED-Beleuchtung auch eine Niedervoltbeleuchtung eingesetzt. LED-Strips bzw. LED-Einbauleuchten werden vielfach im Handel angeboten. Um diese Niedervolt-LEDs zu betreiben, muss ein elektronischer Netzteil-Trafo vorgeschaltet sein. Dieses Netzteil ist eine kapazitive Last (C-Last), was ebenfalls für kurzfristig zu hohe Einschaltströme sorgt. Das LED-Leuchtmittel selbst und das vorgeschaltete Netzteil für die Niedervolt-LED erzeugen beide kapazitive Lasten und diese addieren sich beim Einschalten, was dann Ursache für erhöhten Einschaltstrom ist.
Wenn kein Kurzschluss oder defektes Leuchtmittel die Ursache für das Auslösen des Leitungsschutzschalters beim Einschalten der LED-Beleuchtung ist, ist ein zu hoher Einschaltstrom eventuell verantwortlich. Dieser kann durch einen Einschaltstrombegrenzer eingegrenzt werden. Der Einschaltstrombegrenzer ist ein NTC-Widerstand. Dieses Bauteil ist günstig und kompakt und lassen sich beispielsweise in der Schalterdose oder im Lampengehäuse installieren:
Bei mobilen Elektrogeräten, die ebenfalls einen zu hohen Einschaltstrom verursachen, ist ein Einschaltstrombegrenzer als Zwischenstecker die Lösung:
Bei Neuinstallationen oder auch Renovierungen werden heute deshalb Leitungsschutzschalter mit C-Charakteristik eingesetzt. Diese LS-Schalter kommen hauptsächlich bei erhöhten Einschaltströmen zum Einsatz, da der magnetische Schnellauslöser erst bei dem 5 – 10-fachen der Bemessungsstromstärke auslöst.
Auch bei der Absicherung der Stromkreise für Tischkreissägen, Winkelschleifer oder Motoren mit hohen Anlaufströmen in Werkstätten oder Garagen werden LS-Schalter mit C-Charakteristik eingesetzt.
Lichtschalter verschleißt, Relais verkleben, Bewegungsmelder schaltet nicht mehr …
Relaiskontakte verkleben bei zu hohen Einschaltströmen. Ebenso kann ein zu hoher Einschaltstrom die Ursache sein, wenn der Bewegungsmelder nicht mehr schaltet. Wenn Sie das Licht über einen Lichtschalter einschalten, kann ein Knistern oder kurzzeitiges Funken im Schalter ein Anzeichen für zu hohe Einschaltströme sein. Dadurch kann die Lebensdauer des Schalters oder auch der anderen Bauteile innerhalb der Schaltung stark verkürzt werden. Hier macht dann der Einsatz von Einschaltstrombegrenzer richtig Sinn:
Das Wichtigste beim Steuern, Schalten und Dimmen von LED-Leuchten und Geräten
Sollten mehrere LED-Leuchten in kurzer Zeit einen Defekt aufweisen, könnte dies ein Indiz dafür sein, dass Bauteile dieser Elektroinstallation nicht für C-Lasten ausgelegt sind. Prüfen Sie unbedingt dazu, ob wirklich alle Komponenten tauglich sind bzw. ob die Gesamtleistung und die Anzahl zur gesamten Schaltung passen.
Wenn auf Bauteilen der Elektroinstallation keine Angaben zur „C“-Last-Tauglichkeit finden, dann sollte man davon ausgehen, dass diese nicht verwendbar sind. Sie können auch direkt beim Hersteller der Leuchte nachfragen.
Wenn Sie eine vorhandene Elektroinstallation nun komplett auf LED umrüsten möchten, prüfen Sie alle Komponenten der Schaltung bzw. des Stromkreises auf Tauglichkeit (C-Last). Dazu gehören Dimmer, Bewegungsmelder, Relais, Zeitschaltuhren, Dämmerungsschalter, Smart-Home-Anwendungen etc. Im Zweifel sollten Sie Komponenten wechseln.
Durch einen Einschaltstrombegrenzer wird der zu hohe Einschaltstrom begrenzt, was Bauteile wie Bewegungsmelder, Schalter, Relais etc. vor schnellem Verschleiß schützt.
Beispiel: Ein Bewegungsmelder innerhalb einer Schaltung weist laut technischer Daten auf der Beschreibung einen Schaltausgang von 1.000 Watt auf. Zusätzlich ist vermerkt, dass maximal 6 LED-Leuchten angeschlossen werden dürfen. Wichtig: Hier ist nun nicht die Gesamt-Ausgangsleistung entscheidend, sondern die Anzahl der Leuchten, nämlich 6 Stück. Oft ist auch noch vermerkt, welche Mindestlast bzw. Höchstlast jeweils die LED-Lampen haben dürfen.
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