Optimum zwischen Kosten und Funktion

NORKA Geschäftsführer Dr.-Ing. Norbert Höbing erläutert, welche Kriterien bei der Auswahl der Leuchten und Leuchtmittel für eine energieeffiziente Beleuchtungsanlage berücksichtigt werden müssen.


1. NORKA verfügt über ein umfassendes Angebot an Lichtlösungen für den industriellen Bereich. Mit maßgeschneiderten Beleuchtungslösungen steht das Unternehmen für Zuverlässigkeit und Investitionssicherheit unter besonders schwierigen Umgebungsbedingungen. Worauf muss bei der Auswahl der Leuchten besonders geachtet werden?

Dr. Norbert Höbing: Im Interesse von Betriebskosten und Umweltschutz sollen die eingesetzten Produkte möglichst energieeffizient ihre Aufgabe erfüllen. Bei Leuchten ist dies der Fall, wenn sie mit geringer Anschlussleistung möglichst viel Licht liefern und dieses blendfrei dahin lenken, wo es für die Sehaufgabe benötigt wird. Vorteilhaft ist ebenso ein geringer Wärmeeintrag durch die Leuchtmittel und die Leuchtenelektronik, denn dies reduziert – insbesondere in der temperaturgeführten Logistik – den Klimatisierungsaufwand.

In Lagern, Hallen und Kühlhäusern kann außerdem eine bedarfsgerechte Lichtsteuerung erhebliche Energiesparpotenziale frei setzten. Sie aktiviert das erforderliche Lichtniveau präsenzabhängig, also zum Beispiel nur dann, wenn ein Gabelstapler in eine Regalgasse einfährt. Hält sich niemand in dem betreffenden Bereich auf, wird das Licht wahlweise gedimmt oder ganz ausgeschaltet.

Ein oft unterschätzter Kostenfaktor ist außerdem die Wartung und Instandhaltung. Langlebige, wartungsarme Gesamtsysteme setzen hohe Lebensdauern bei allen Komponenten voraus. Kompetente Hersteller wählen sämtliche Einzelbauteile bereits unter diesem Gesichtspunkt aus und integrieren sie so in die Leuchten, dass Ersatzteile einfach getauscht werden können. Um Produktionsunterbrechungen zu vermeiden, ist es außerdem wichtig, bei der Auswahl und Installation der Lichtlösungen darauf zu achten, dass sie auch bei laufendem Betrieb gewartet werden können. Schwenkbare Lichtsysteme, die nicht direkt über, sondern neben der Produktionsanlage appliziert werden können, bieten hier zum Beispiel eine interessante Lösung.


2. „Light Emitting Diodes“ – kurz LEDs – sind schon seit Jahrzehnten als kleine Anzeigenlämpchen an Geräten und auf Instrumententafeln bekannt. Seit einigen Jahren ist es möglich, eine High-Power-Variante der Leuchtdioden zu produzieren. Seitdem sind die LEDs auch als Lichtquelle für die Allgemeinbeleuchtung im Einsatz. Welche Vorteile bieten die neuartigen Leuchtmittel auf Basis der Halbleitertechnologie?

Dr. Norbert Höbing: Hervorstechende Vorteile der neuen Technologie sind die hohe Lichtausbeute, also große Lichtströme bei geringen Wattagen, und die lange Lebensdauer. Je nach Beleuchtungsaufgabe sind weitere Eigenschaften wie das von UV- und Infrarotstrahlung freie Licht, die Unempfindlichkeit gegen Stoß und Erschütterung, die kleine Bauform, eine hohe Schaltfestigkeit sowie das einfache Dimmen und der Sofortstart mit vollem Lichtstrom wichtig für den LED-Anwender. Außer den LEDs ist bei tiefen Temperaturen keine Lampentechnologie zu einem Sofortstart mit 100% Lichtstrom in der Lage.

Um diese Vorteile zu erschließen, ist allerdings die korrekte Integration der LED-Lichtquellen in die Leuchten unabdingbar. Dies betrifft u.a. ihre Stromversorgung und die Optikkomponenten zur Lichtverteilung und -lenkung, aber auch drastisch sinkende Lichtströme und Lebensdauern bei zu hohen Umgebungstemperaturen. LED-Lichtquellen müssen so in Leuchten verbaut werden, dass ihre kontinuierliche Entwärmung sicher gestellt ist. NORKA führt deshalb Wärmesimulationen und Langzeittests durch. Nicht alle Anbieter sind bislang für diese Themen ausreichend sensibilisiert.


3. NORKA hat bereits in mehreren Projekten Beleuchtungsanlagen mit LEDs realisiert. Zahlreiche Serienleuchten des Herstellers sind mit LED-Bestückung verfügbar. Für welche Anwendungsgebiete sind LED-Lichtlösungen besonders geeignet? Wann empfiehlt es sich, auf jeden Fall konventionelle Leuchtmittel einzusetzen?

Dr. Norbert Höbing: Diese Frage lässt sich gut anhand der technologiebasierten Eigenschaften der LEDs beantworten: Die Effizienz der Leuchtdioden steigt im Gegensatz zu allen konventionellen Leuchtmitteln mit sinkender Umgebungstemperatur. Auch bei niedrigen Temperaturen liefern die leuchtenden Halbleiter nach dem Einschalten sofort den vollen Lichtstrom und sie lassen sich auch bei Kälte gut dimmen. Ihre extrem lange Lebensdauer und damit lange Wartungsintervalle und Lampenwechselzyklen spielen die LEDs vor allem dort aus, wo Leuchten schwer zugänglich montiert sind oder Instandhaltungsarbeiten nur bei Produktionsunterbrechungen möglich sind. Das Licht der LED enthält keine UV-Strahlung und nur einen ganz geringen Anteil Infrarot. Dies ist wichtig, wo empfindliche Waren oder Kühlware beleuchtet werden müssen.

Ob der Einsatz von LED-Leuchten sinnvoll und wirtschaftlich ist, muss im Einzelfall analysiert werden. Für Dauerbeleuchtungen im mittleren Umgebungstemperaturbereich sind spezielle Leuchtstofflampen mit einer Lebensdauer von bis zu 70.000 Stunden in Kombination mit langlebigen Vorschaltgeräten, wie den NORKA-Industrie-EVGs, durchaus sinnvoll – vor allem, weil Leuchtstofflampen in der Anschaffung deutlich preiswerter sind. In Anwendungen mit hohen Temperaturen erweist sich konventionelle Technik in der Regel als bessere Lösung. Der Einsatz von T8-Leuchststofflampen ist zum Beispiel sogar bei Temperaturen nahe 100°C möglich.


4. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit von Beleuchtungsanlagen sind nicht allein die Anschaffungskosten der einzelnen Leuchten. Welche Faktoren müssen bei der langfristigen Kostenbetrachtung unbedingt berücksichtigt werden?

Dr. Norbert Höbing: Betrachtet man die Kosten einer Lichtlösung über ihren gesamten Lebenszyklus, so wird schnell deutlich, dass der Anschaffungspreis niemals alleiniger Faktor bei einer Investitionsentscheidung sein darf. Sinnvoll ist es, die Total Cost of Ownership (TCO), also auch alle Aufwendungen für Montage, Betrieb, Wartung und die Entsorgung am Lebensdauerende zu betrachten. Nur aus dieser umfassenden Evaluierung lassen sich realistische Kostenbewertungen ableiten.

NORKA bietet für seine Lichtlösungen differenzierte TCO-Analysen an. Dabei fließen nicht nur produktbezogene Betrachtungen, wie u. a. der Leuchtenbetriebswirkungsgrad ein, sondern auch anwendungsbezogene, lichtplanerische Kriterien.

Sehr gut deutlich wird die Komplexität solcher TCO-Analysen zum Beispiel beim Thema Leuchtenwartungsfaktor. Diese Größe spielt eine wichtige Rolle bei der normgerechten Auslegung von Beleuchtungsanlagen. Sie sorgt dafür, dass der Rückgang des Leuchtenlichtstromes durch Verschmutzungen bereits bei der Anlagenauslegung berücksichtigt wird. Dazu definiert die entsprechende Norm konkrete Werte, die einerseits den Schmutzanfall in der Anwendungsumgebung aber auch den Schutz der Leuchten vor Verunreinigungen berücksichtigen. Staub- und wasserdichte Schutzrohre und Lampenabdeckungen schützen das optische System optimal vor äußeren Einflüssen. Solche Leuchten verschmutzen deutlich langsamer als vergleichbare ungeschützte Systeme.

In der Beleuchtungsplanung wird diese Tatsache berücksichtigt. So gibt die Norm für geschlossene Leuchten hoher Schutzart in einer Halle mit normaler Verschmutzung und einem Reinigungszyklus von zwei Jahren einen Leuchtenwartungsfaktor von 0,89 an. Unter gleichen Bedingungen beträgt er für offene Systeme lediglich 0,69. Da der Faktor als einfacher Multiplikator in die Lichtplanung einfließt, müssen bei einem hohen Leuchtenwartungsfaktor deutlich weniger Leuchten installiert werden, um die gleiche mittlere Beleuchtungsstärke zu erzielen. In der Folge ergeben sich geringere Investitionskosten und Wartungsaufwendungen, die Beleuchtungsanlage benötigt mittelbar weniger Energie. Eine anhand des niedrigeren Stückpreises gefällte Entscheidung für eine offene Leuchte kann sich also schnell als Sackgasse erweisen, denn der Kunde muss dann nicht nur mehr Leuchten installieren, um die normativen Vorgaben zu erfüllen, sondern er akkumuliert über die gesamte Betriebszeit hinweg auch wesentlich höhere Energie- und Wartungskosten.