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LED-Beleuchtung digital überwacht

Heutzutage hält die Digitalisierung immer mehr Einzug in unser tägliches Leben und wird zunehmend ein Symbol von Lifestyle. Aus gutem Grund rückt die Digitalisierung in der Zukunft immer mehr in den Fokus der Entwicklungen. Dies betrifft auch die Lichtindustrie.
Die fortschreitende Digitalisierung ist nicht zuletzt begründet durch eine hohe Qualität, verbesserte Steuerungsmöglichkeiten (durch drahtlose Verbindungen, Kommunikation und Rückmeldungen), der Vielfalt von Optionen leichter Interaktivität mit Systemen durch Benutzerschnittstellen – nur um einige Vorzüge zu nennen. Die digitale Entwicklung beeinflusst auch seit einigen Jahren immer mehr die Lichtindustrie, und Dali ist ein Teil von ihr. Wer bislang noch nichts von Dali gehört hat stellt sich sicher folgende Fragen:
– Was ist Dali und wer hat es erfunden?
– Wer braucht Dali? Und warum sollte ich Beleuchtung mit Dali kaufen und einsetzen?
– Wo liegen die Vor- und Nachteile?

Die Geschichte von Dali

Dali ist die Abkürzung für Digital Addressable Lighting Interface und ist ein Protokoll auf Basis der technischen Standards IEC62386. AG-Dali ist eine Arbeitsgemeinschaft von führenden Herstellern und Institutionen aus dem Bereich digitaler Lampen- und Leuchtensteuerung zur Förderung der Dali-Technology und -Anwendungen. Dali ist kein Produkt sondern ein Steuerungsprotokoll für die Lichttechnik. Viele Jahre vor Dali hat sich bereits das DMX 512-Protokoll für die Theatertechnik durchgesetzt. Dali verspricht eine gleichartige Steuerung für die Beleuchtungsindustrie. Bereits in den 1990er-Jahren begannen die Firmen Philips, Osram, Tridonic, Huco, Trilux und Vossloh-Schwabe mit Recherchen zur individuellen Kommunikation zwischen neuen Vorschaltgeräten und Steuereinheiten. Der Grund dafür war eine Erweiterung und Verbesserung der Steuerungsmöglichkeiten verbunden mit einer höheren Flexibilität als mit 1-10V-Dimmsystemen. Mittlerweile gibt es für Dali einen eigenen Standard IEC62386. Bisher werden für die architektonische Beleuchtung Unmengen an verschiedenen Komponenten benötigt: Lampen, Fassungen, Schalter, Dimmer, Kabel, Verteilerdosen und Versorgungskästen. Um all diese Einzelkomponenten zu verbinden waren bislang aufwendige Verkabelung und Gruppenschaltungen vonnöten, welches einen enormen Kosten und Zeitaufwand bedeutete und viele Installationsfehler barg. Für eine verbesserte Flexibilität in der Beleuchtungssteuerung benötigt man eine digitale Steuerung. Folgendes kann mit einer Steuerung über Dali-Protokoll erreicht werden:
– Steuerung, Ein-/Ausschalten und Dimmen aller Leuchten simultan oder in bestimmten Bereichen.
– Die Dali-Dimmkurve ist der Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepasst.
– Möglichkeit von individueller Gruppenschaltung und Szenengesteuerter Beleuchtung mittels verschiedener Dimm-Level.
– Kenntnis über den Status der Beleuchtung (Steueranlage, Vorschaltgeräte, Lampenausfall usw.) durch entsprechende Systemrückmeldung
– Steuerung eines kompletten Gebäudes oder Areals über nur eine oder verschiedene Schnittstellen.
– Energieersparnis durch Systemintegration von Bewegungsmeldern.
Dali wird in erster Linie für (neue) große Gebäude mit mehreren Stockwerken, weitläufige Bereiche und komplexe Lichtinstallationen empfohlen, die eine besondere Steuerung erfordern. Beispiele hierzu: Bürogebäude, Museen, Theater oder industrielle Beleuchtung (Fabriken und Großlager). Im privaten Gebrauch macht Dali aufgrund der wenigen Beleuchtungskörper derzeit noch keinen Sinn. Die Vorteile der Nutzung von Dali sind vielfältig:
– Dali spart dem Lichtplaner Zeit und Geld bei der Planung der Beleuchtungsanlage.
– Es ersetzt die unflexiblen 1-10V-Analogsysteme und ermöglicht auch die Steuerung über lange Distanzen.
– Den Elektroinstallateuren wird die Verdrahtung der Anlage erleichtert, da lediglich ein fünf-adriges Stromkabel erforderlich ist, keine zusätzlichen Bussysteme benötigt werden und die Polarität bei Dali nicht beachtet werden muss.
– Der Gebäudemanager bzw. Hausbesitzer steigert die Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit der Beleuchtungsanlage, vereinfacht die Bedienung über eine Zentrale Überwachung und genießt einen höheren Komfort.
Aus diesen Gründen heraus steigt die Vielfalt der mittels Dali ansteuerbaren Beleuchtungskomponenten auch in der LED-Beleuchtung. Dieses stellt die Design-Ingenieure für z.B. LED-Treiber vor eine große Herausforderung, sind doch die Anforderungen der Lichtplaner auf einem hohen Niveau angesiedelt.

Die Anforderungen

Ziel ist es einen Treiber zu entwickeln, der universell und weltweit einsetzbar ist, das heißt mit einer Betriebsspannungsweite von 90 bis 305VAC. Bei Leuchten ab 25W ist generell eine Leistungsfaktorkorrektur zu integrieren. Selbstverständlich muss der Treiber mit allen erforderlichen Schutzmechanismen gegen Kurzschluss, Überlast, Überspannung und Übertemperatur ausgestattet sein. Der Dimmbereich sollte möglichst von 0 bis 100% reichen und der Wirkungsgrad größer als 90% sein, um den steigenden Anforderungen der ErP-Direktive auch in Zukunft gerecht zu werden. Ferner wird eine flache Bauform gewünscht und für die Fassadenbeleuchtung außerdem ein Schutz vor Eindringen von Feuchtigkeit IP67 benötigt. Dass Normen wie EN55015, EN61000-3-2 Klasse C, EN61347-1, EN61347-2-13 und UL8750 berüchsichtigt werden, versteht sich von selbst. All diese Eigenschaften gilt es nun unter einen Hut bzw. in ein kompaktes Gehäuse zu bringen, die Eigenwärmeentwicklung auf ein Minimum zu reduzieren, um den Anforderungen an Effizienz und Einsatz auch bei widrigen Temperaturen in Beleuchtungssystemen gerecht zu werden. Ferner ist für die integrierte Dali-Dimmfunktion ein Mikrochip erforderlich, welcher zuvor in von der Abteilung R&D in der Produktion auf das entsprechende Dali-Protokoll programmiert werden muss. Leider gibt es derzeit noch keine vorprogrammierten Mikrochips als Standardware, auf welche die Fertigung zurückgreifen kann.

Das Ergebnis

Nach einer Recherche- und Entwicklungszeit von fast 1,5 Jahren präsentiert der Stromversorgungspezialist M+R Multitronik GmbH aus Lübeck nun die ersten Prototypen von LED-Treiber-Netzteilen, welche auch mittels Dali gedimmt werden können. Es werden hier in Kürze zwei Leistungsklassen mit 60 und 100W zur Verfügung stehen. Die verschiedenen Zulassungen wie VDE/Enec laufen derzeit auf Hochtouren, um in Kürze dem Markt mit einer Serienfertigung zur Verfügung zu stehen.

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