Sicher und zuverlässig
Überspannungsschutz und Anschlusstechnik für LEDs
Der Markt für LED-Beleuchtung ist in den letzten Jahren extrem gewachsen – entsprechend groß ist das Angebot an Komponenten. Hauptvorteile der LED-Technik sind Energieeffizienz und Langlebigkeit. Als Nachteil schlägt zu Buche, dass die verbauten Elektronikkomponenten sensibler auf Überspannungen reagieren. Ein wirksames Schutzkonzept hilft, die Verfügbarkeit der Beleuchtung zu erhöhen und frühzeitige Ausfälle zu vermeiden. Eine kompakte und zeitsparende Anschlusstechnik sorgt zudem für eine kostengünstigere Installation.
(Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
LED-Beleuchtung ist immer auf Energieeffizienz ausgelegt. Daher werden elektronische Komponenten verwendet, die mit möglichst geringen Verlusten elektrische Energie in Licht umwandeln. Aufgrund niedrigerer Störfestigkeit reagieren diese Komponenten besonders sensibel auf Störimpulse. Da die unerwarteten Störimpulse häufig weit über die Störfestigkeit der Bauteile hinaus auftreten, werden diese bei Belastung vorgeschädigt oder sogar zerstört.
Überspannungsschutz für die LED-Beleuchtung
Grund für die Störimpulse sind die im Netz auftretenden Stoßströme und Überspannungen, die als Folge von direkten und indirekten Blitzeinschlägen entstehen. Transiente Überspannungen aufgrund von Schalthandlungen im Versorgungsnetz sind eine weitere Ursache. Blitzeinwirkungen sind in manchen Regionen zwar selten, können aber aufgrund eines hohen Energiegehalts die LED-Beleuchtung zerstören. Überspannungen entstehen dabei zum einen durch direkte Blitzeinschläge in die Leuchte oder in die Überlandleitung, und zum anderen als Folge von indirekten Blitzeinwirkungen durch Erdrückkopplung oder durch induktive Einkopplung in der Applikation. Beim direkten Blitzeinschlag – z.B. in die LED-Straßenleuchte oder in ein Gebäude – kann im schlimmsten Falle die gesamte LED-Beleuchtung ausfallen, da die Leuchten über das Versorgungsnetz miteinander verbunden sind.
Mögliche Einsatzorte für den Überspannungsschutz in der Hallenbeleuchtung: für ein mehrstufiges Überspannungsschutz-Konzept hält Phoenix Contact alle Komponenten bereit. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
Ohne passende Schutzeinrichtungen kann sich der Blitzstrom schnell in der gesamten Installation verteilen und hohe Schäden anrichten. Zudem erzeugen die Blitzeinschläge am Einschlagsort Spannungserhöhungen von mehreren tausend Volt. Schlägt ein Blitz etwa in ein Gebäude mit einem äußeren Blitzschutz ein, oder auch in einen Baum in der Umgebung, wird das Erdpotenzial angehoben. Dadurch entsteht eine hohe Potentialdifferenz zu den geerdeten Teilen, die einige tausend Volt betragen kann. Dies übersteigt die Spannungsfestigkeit von LED-Komponenten und führt zu Isolationsüberschlägen in der Installation oder in den eingebauten elektronischen Komponenten. Ein anderes physikalisches Phänomen ist die Einkopplung von Überspannungen durch den Blitzstromfluss im Erdreich oder über ein äußeres Blitzschutzsystem. So erzeugt z.B. der Stromfluss in den Ableitungen vom äußeren Blitzschutzsystem ein elektromagnetisches Feld um sich herum, das wiederum Überspannungen in die parallel verlaufende Versorgungsleitung induziert. Eine andere Ursache für die häufigen Überspannungen sind Schalthandlungen im Verteilnetz. Diese können bis zu mehreren kV betragen und z.B. durch Ein- und Ausschaltvorgänge von nahegelegenen elektrischen Ausrüstungen, durch Erd- und Kurzschlüsse sowie durch Auslösen einer Sicherung entstehen. Dabei können die Überspannungen die funktionsfähige LED-Beleuchtung vorschädigen und die Lebensdauer der Leuchte reduzieren.
Wie sieht ein geeignetes Schutzkonzept aus?
Wer derartige Ausfälle durch Störimpulse vermeiden und seine Investitionen in der LED-Technik schützen möchte, kommt auch bei der LED-Beleuchtung an einem umfassenden Überspannungsschutzkonzept nicht vorbei. Denn die Folgen von Ausfällen der LED-Beleuchtung können -je nach Standort – mitunter dramatisch sein. LED-Beleuchtung ist grundsätzlich für eine lange Nutzungsdauer ausgelegt – auch zum Schutz der hohen Investition. Ein mehrstufiges Blitzstrom- und Überspannungsschutz-Konzept konzentriert sich auf drei Installationsorte: direkt oder in der Nähe der LED-Beleuchtung sowie in den Kabelverteilern der Einspeisung. Mithilfe eines Typ 2-Überspannungsschutzgerätes werden die elektronischen Komponenten direkt in der Leuchte oder in der Nähe der LED-Beleuchtung vor Überspannungen geschützt. Für die LED-Beleuchtung sind die Schutzklassen I und II vorgesehen. Der Unterschied liegt darin, dass die Leuchte der Schutzklasse I mit dem Schutzleiter ausgeführt und angeschlossen ist. Die Leuchte der Schutzklasse II hat zwar keinen Schutzleiter, beinhaltet aber Komponenten mit verstärkter Isolation.
