Grundlagen der modernen Beleuchtung
And you’ve become the only thing
That keeps me breathing without you I’d be
In a dark place, no lightswitch
An open wound without a stitch
Maybe now you will understand
(Lightswitch, Dredge)
Eins vorweg: Ich schreibe das nicht für euch. Nur für mich. Das Thema Beleuchtung im smarten Heim ist überraschenderweise komplexer als wir dachten.
Was kann da so schwer sein?
Das Kabel kommt von der Deckenmitte – Glühbirne (sic!) rein: Fertig!”
Begrifflichkeiten
Bevor wir tiefer einsteigen, gilt es vorab einige (technische/physikalische) Begrifflichkeiten zu klären. Andernfalls ist man schnell in der Terminologie verloren. Wir versuchen das “Fach-Chinesisch” wegzulassen und kurz und knapp für einen Nicht-Ingenieur darzustellen:
Sollte sich in eine der Definitionen ggf. Fehler geschlichen haben, möge man uns berichtigen!
Hochvolt (230 V) gegen Niedervolt (24 V)
So, nachdem alle Klarheiten beseitigt sind, machen wir uns einen Überblick über das Licht in unseren heutigen Häusern: Bei den meisten finden wir einfache Decken- oder Wand-Auslässe, umgeben von mehr- oder minder schönen Leuchten. In diesen Leuchten sind eine oder mehrere Lampen. Diese Lampen sind wiederum an eine landläufig gebräuchliche 230V-Leitung angeschlossen. Soweit so gut.
Planen wir eine moderne Beleuchtung, kommen wir um die LED-Beleuchtung nicht herum (siehe FAZ-Grafik). Diese Beleuchtungsart bietet konkurrenzlose Effizienz (ca. 200 Lumen pro Watt), lange Lebensdauer, sofortige maximale Helligkeit und stufenlose Dimmbarkeit. Weiterhin bieten LEDs Möglichkeiten mit Farben und Lichtintensität-Effekten (Blinken, Pulsieren, Glühen, usw.) zu arbeiten. Das schafft eine ganz neue Art eine bestimmte Stimmung/Atmosphäre zu erzeugen.
Quelle: FAZ (http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/strassenbeleuchtung-mit-led-fort-mit-den-alten-funzeln-13229798.html)
Energiesparlampen sowie andere Typen wie Halogen-Lampen sind somit schnell aus dem Rennen. Prima – dann können wir an der Stelle doch aufhören, oder? Nicht so schnell!
Es gibt wie immer einen Hacken an der Sache: Dimmbare Hochvolt-Retrofit-LEDs (230 V) neigen zahlreichen Berichten nach zu möglichen unerwünschten Nebeneffekten:
- stufiges, sprunghaftes Dimmverhalten
- unerwünschte Nebengeräusche: Brummen, Summen, Surren, Fiepen
- Flackern oder Flimmern
- frühes Abschalten oder späteres Einschalten
Da die LED-Treiber nicht immer mit dem LED-Leuchtmittel harmonieren (da die Elektronik mangels eines Standards nicht aufeinander abgestimmt ist), ist ein perfektes Dimm-Verhalten nicht garantiert! Nicht vergessen: Die beobachteten Problem treten nur bei dimmbaren LED-Lampen in Erscheinung; ungedimmte Retrofit-LED-Lampen (einfaches, schaltbares Licht) können nach heutigem Kenntnisstand bedenkenlos eingesetzt werden.
Die alternative Lösung für dimmbare LEDs bietet die Niedervolt-Technik (24 V). Dabei wird die 230 V Wechselstrom-Spannung mit einem Netzteil auf 24 V Gleichstrom-Spannung transformiert. Entsprechende Treiber versorgen die 24-V-Lampen (Spots, Stripes) mit den abgestimmten Steuersignalen. Ergebnis: Perfektes Dimmverhalten ohne nachteilige Nebeneffekte.
Fazit: Dimmbare LEDs können problemlos funktionieren, müssen aber nicht! Deshalb bei schaltbaren (ungedimmten) Licht: Retrofit-LED, bei dimmbarem Licht: Niedervolt-LED-Leuchtmittel.
Varianten
Die nicht-dimmbare Beleuchtungs-Steuerung ist denkbar einfach: Schaltaktor + (Retrofit-)Lampe. Bei der dimmbaren Konfiguration sieht es etwas komplizierter aus. Hier kommt man mit einem simplen Schaltaktor nicht weit.
Wie könnten also alternative, technische System-Aufbau-Varianten für die Beleuchtung in einem KNX-gesteurten Gebäude aussehen?
DALI
Für den DALI-Systemaufbau benötigen wir demnach:
- DALI-Gateway (z. B. Gira 218000)
- LED-Treiber (z. B. eldoled LIN720D3)
- Netzteil (z. B. MEANWELL HLG-600H-24A)
- Spots oder Stripes (24 V)
- Spot-Fassung bzw. Stripe-Halterung
- Beton-Einbaugehäuse für Spot
- (Nur wenn dezentral: Beton-Einbaudose für Treiber)
KNX
Der KNX-Aufbau ist etwas simpler gehalten:
- Controller (zentrale Ausführung: MDT AKD-0424R.01, LED-Treiber enthalten, dezentral: MDT AKD-0424V.01)
- Netzteil (z. B. MEANWELL HLG-600H-24A)
- Spots oder Stripes (24 V)
- Spot-Fassung bzw. Stripe-Halterung
- Beton-Einbaugehäuse für Spot
- (Nur wenn dezentral: Beton-Einbaudose für Unterputz-Controller)
DMX
Für den DMX-Systemaufbau benötigen wir ähnliche Komponenten wie bei DALI:
- DMX-Gateway (z. B. Arcus eds KNX-GW-DMX Gateway KNX-Bus)
- LED-Treiber (z. B. DMX4ALL X9)
- Netzteil (z. B. MEANWELL HLG-600H-24A)
- Spots oder Stripes (24 V)
- Spot-Fassung bzw. Stripe-Halterung
- Beton-Einbaugehäuse für Spot
- (Nur wenn dezentral: Beton-Einbaudose für Treiber)
Unsere Prämissen
Bei der Beleuchtungsplanung halten wir uns an an paar Grundsätze:
- Plane erst die Leuchte und das Leuchtmittel, dann die Steuerung.
- Zentraler Aufbau hat geringe Nachteile bei deutlich erhöhter Flexibilität und geringeren Kosten
- Ungedimmt: Hochvolt Retrofit-LEDs (230 V)
- Gedimmt: Niedervolt-LEDs (24 V)
- Indirektes Licht nicht vergessen: An der Wand (oben/unten); Licht-Stripes, Licht-Vouten, usw.
- Größere Spots (AR111 oder ES111) kosten für sich allein genommen mehr, benötigt werden aber insgesamt weniger Einbaudosen sowie Fassungen. Außerdem bringen diese mehr (Lumen-)Leistung. Könnten (auch punktuell) eine Alternative zu den typischen MR16-Spots darstellen.
Kosten
Um die finanzielle Belastung der dimmbaren Beleuchtung zu bestimmen, haben alle Alternativen dem Kostenvergleich unterstellt. Wir setzen zur Vereinfachung auf 6-W-Spots.
Ergebnis: Die Gesamt-Kosten aller Varianten sind vergleichbar gut/schlecht.
DMX ist bei der Standard-Konfiguration (14 Leuchtgruppen a la 6 Spots) eindeutiger Kosten-Sieger. Allerdings sind die Mehrkosten der “Verlierer” nicht besonders signifikant. Die echten Kostentreiber sind nicht die Systemgeräte oder LED-Treiber, sondern eindeutig die Leuchtmittel und die Einbaudosen! Hier läge das unbestreitbare Einsparpotential… Aber gutes Licht war und ist einfach teuer.
Fazit: Unser Aufbau
Wir setzen nach aktuellem Stand auf den zentralen KNX-Aufbau. Damit vermeiden wir die Aufnahme der zusätzlichen Komplexität eines weiteren Bus-Systems. DALI spielt den Kosten-Vorteil erst bei sehr vielen Lichtgruppen aus. DMX bringt weitere Bedenken ins Spiel: Bidirektionale Signale sind nicht ohne weiteres möglich (keine Rückmeldung über Schaltergebnis); evtl. sind speziell geschirmte Leitungen notwendig.
Grundsätzlich lässt sich unser Modell auch auf DALI ausbauen. Wir verwenden 5-Adrige Leitungen für die Beleuchtung [5×2,55mm² NYM-J]. Somit sind zwei Adern für die DALI-Steuer-Signale frei. Spots sowie Stripes werden nach nach-gelagerter, detaillierter Planung eingebaut.
In Wohnbereichen kommt gedimmtes Licht zum Einsatz, in sonstigen Räumen und auf dem Außengelände wird ungedimmt Beleuchtet.
Spots einer Lichtgruppe werden nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet, damit bei Ausfall einiger weniger Spots die übrigen immer-noch arbeiten können. Der Leistungsabfall der längeren Zuleitung lässt sich in der Regel durch eine marginal höhere Eingang-Spannung “auspegeln”.
Grundsätzlich setzten wir auf wenige Netzteile mit höher Leistung, statt mehrere mit niedrigerer Leistung. Die Effizienz der größeren Netzteile ist einfach besser. Zudem lassen sich die Netzteile bei Stand-By-Betrieb über ein Relais komplett vom Netz nehmen (z. B. bei vollständiger Abwesenheit).
UPDATE (10.05.2016): Abbildungen aktualisiert.
UPDATE (06.06.2018): Defekte Links aktualisiert.
Hi, also wie immer hier ein sehr detaillierter und fundierter Bericht! Herzlichen Dank dafür.
Ich habe mich trotz einiger negativer Berichte mal an die 230V dimmbaren LED Leuchten gehängt und ein paar ausprobiert. Mittlerweile scheint das Problem mit der Dimmung über Phasenan- bzw. Phasenabschnitt von einigen LED Lampen kein Problem mehr zu sein. Ich habe mit der Dimmer Extension meiner Loxone Teststellung erfolgreich die billigsten LED Lampen mit E27 und E14 gedimmt. Die Lampe fängt zwar so ca. mit 10% Leuchtkraft an, aber drunter dimme ich die Lampe sowieso nicht.
Also letztlich überwiegt für mich die Einfachheit und Flexibilität der Einheitlichkeit. Es werden an alle Leuchten NYM Kabel für 230V gezogen und laufen zentral zusammen. Damit kann ich jederzeit entscheiden, welche ich an die Dimmer Extension hänge und welche normal schalten möchte.
Viele Grüße,
Benni
Benni, den EINEN (einzig-wahren) Königsweg gibt es auch hier nicht – für uns geht es auch nicht darum ein starres Dogma durchzusetzen, sondern auf die möglichen Probleme hinzuweisen. Freut mich, dass ihr eine passende Kombination für dimmbare Retro-LED-Beleuchtung gefunden habt. Auf Einfachheit und Flexibilität Wert zu legen ist auf jeden Fall nicht verkehrt! 🙂 Mit der zentralen (Stern-)Verkabelung hat man zudem noch die maximale Flexibilität.
Das sehe ich ganz genauso. Die Themen sind immer sehr individuell und die Gewichtung der einzelnen Punkte sind entscheidend. Eine dimmbare 230V LED Leuchte gleicht leider nicht der anderen, das hast du hervorragend beschrieben. Es gehört etwas ausprobieren und auch ein bisschen Glück dazu. 😉 – Natürlich hat die 24V Variante ebenfalls seine Vorteile, die jeder für sich bewerten muss. Ein schwieriges Thema dieses “clevere Zuhause” 😉
Hi,
hast du schon Überlegungen angestellt wie und wo du die Spots positionierst? Abstände zwischen den Spots und Abstände zu Wänden?
Bei den 24V Spots handelt es sich doch um die Voltus LEDs oder?
Gruß Miki…
…der wo im Moment auch Lichter plant. 🙂
Hey Miki!
Die finalen Positionen der Spots zu bestimmen ist in unserer Lage noch zu früh. Dank abgehängter Decken, kann dies auch recht spät geschehen, sobald die Decken fertig sind. Solange reicht eine grobe Positionierung der Deckenauslässe. Voltus-LEDs sind eine valide Option – wir kommen (aufgrund des turbulenten Familienlebens ;)) leider nicht dazu diese zu testen. Kommt aber auch noch bald – wir werden berichten! Bleib also dran!
Liebe Grüße!
Hurra, jemand der den Unterschied zwischen Lampen und Leuchten kennt. Da kommt wohl jemand vom Fach 😉
Vom Fach? Nicht unbedingt – das ist alles nur gefährliches Halbwissen aufgenommen durch Autodidaktion! 😉
Hallo Dennis,
eine ganz tolle Seite! Ich würde mich sehr freuen wenn Du über unsere 24V Spots berichtest. Vielleicht ist die neue Tunable White Lösung die wir gemeinsam mit MDT entwickelt haben ja was für euch?
LG
Michael (GF von Voltus)
Das ist eine tolle Idee – wir wollten das Thema schon länger aufgreifen und dazu ein Update schreiben!
Hallo Dennis,
vielen Dank für deine sehr guten Ausführungen und die Übersicht.
Ich verstehe dich richtig, dass du jetzt zwar auf KNX setzt, aber da nicht auf die 230V-Dimmaktoren mit Retrofit-Leuchtmitteln, sondern 24V-LED-Spots mit MDT LED-Controllern?
Das ist mal ein guter Ansatz! Ich quäle mich seit Wochen mit der Frage, ob ich DALI einsetzen sollte oder lieber nur auf KNX setze, aber bei KNX hatte ich bisher nur die 230V-Retrofit-Leuchtmittel (GU10) im Kopf.
Mit deiner Lösung könnte man also die Vorteile von DALI (butterweich dimmbare 24V-Leuchtmittel) mit nur einem Bus-System (nämlich KNX) verbinden?
Habe ich bei dieser Kombination also nicht die von dir geschilderten Probleme beim Dimmen von 230V-Retrofit-Leuchtmitteln mit bspw. dem MDT Dimmaktor?
Und ist es richtig, dass ich pro MDT LED-Controller 4 Gruppen (bspw. Räume) ansteuern kann? Ich hätte pro Gruppe/Raum zwischen 2 und 7 LED-Spots mit 6W, ähnlich wie bei dir.
Hast du eine Empfehlung für die 24V-Leuchtmittel?
Viele Grüße und Danke für deine Mühe
Mischa
Mischa,
wir haben die Absicht 24V-Leuchtmittel mit LED-Controllern zu verwenden. Spots müssen/werden es aber nicht sein (Panels). Und MDT muss es auch nicht sein (z.B. Enertex). 🙂
Damit hast du auch eine “Butterweiche” Dimmung. Die Probleme (Flackern, Brummen, etc.) mit den 230-V-Retrofit-Kandidaten (Phasenanschnitt/-Abschnitt) hat man hier nicht.
Dafür ist die Auswahl der Leuchtmittel nicht so ganz breit… Man muss einige Kompromisse eingehen.
Deine Annahme ist richtig: Mit einem 4-Kanal-Controller kannst du entweder 4 Lichtkreise in Weiss (Stripes/Spots/etc.) oder EINEN einzigen RGBW-Lichtkreis ansteuern. Bitte auch die (Gesamt)-Leistung bzw. Belastung pro Kanal beachten.
Unsere Tests waren sehr positiv mit z. B. Solectric Panels (http://alterrax.de/solectric-led/led-leuchten/solectric-led-panels/solectric-led-panels-24v-dc-dimmbar/)
Viel Erfolg!
Hey,
Bei der Übersicht zu KNX:was meinst du mit „Max A pro Kanal“?
Den Rest kann ich mir ableiten 🙂
Super Eintrag. Auch ich habe mich pro KNX entschieden und bin hin und her gerissen wegen dem Thema Beleuchtung.
Welche Spots und Controller sind es bei dir final zum Großteil geworden?
Hey Stefan!
“Max A pro Kanal” bedeutet “Maximale Strombelastung pro Kanal”, “A” = “Ampere”(Stromstärke).
Wir haben vor überwiegend dimmbare LED-Panels (60 x 60 cm) mit dynamisch einstellbarer Lichtfarbe (Tunable White) einzusetzen. Sind hier noch auf der Suche nach den passenden Leuchtmitteln. Die Thematik ist relativ noch frisch im Markt… Bei den Controllern wird es wohl auf den neuen MDT-LED-Controller hinauslaufen. Vielleicht wird sogar DALI (DT8) mit dezentralen Treibern eingesetzt. Da ist noch einiges in Bewegung momentan und noch nichts entschieden. 🙂 Wir werden zeitnah berichten!
Hallo!
Grundsätzlich mal toller Blog – macht Spaß beim Lesen 🙂
Eine Frage noch zu den gezeigten Kostenvergleich: Du schreibst, dass Du abgehängte Decken machst (“Dank abgehängter Decken, kann dies auch recht spät geschehen, sobald die Decken fertig sind.”);
Warum hast Du dann so eine riesige Anzahl an Deckendosen (80 Stück)? A reichen wohl ja pro Raum 2 – 3 mit entsprechender Anzahl an Leitern, der Rest wird in der abgehängten Decke veteilt ….
Oder verstehe ich da was falsch 🙂 ?
Beste Grüße
David
David, lass dich nicht von der Zahl der Spots verunsichern. Bei der Beispielrechnung hilft die Zahl als Durchschnitt-Annahme die Gesamtleistung zu bestimmen. Wichtig ist letztlich die Anzahl der Lichtgruppen sowie die Leistung, die man final aufteilen muss. Alles klar? ?
Hallo David,
auch von mir einen herzlichen Dank für die aufbereiteten Informationen. Ich war eigentlich “nur” auf der Suche nach den benötigten Komponenten für eine 24V DALI Installation (zum Verständnis), da ich derzeit auch unser Haus/Licht mit KNX plane. Ich habe mich dann daran gemacht, deine Excel-Tabelle einmal nachzubauen und für meinen Fall auszufüllen.
Als Ergebnis kann ich sagen, dass für mich/uns eine Kombination von 230V GU10 LED-Spots und KNX Theben DM 8-2 T Dimmer teils erheblich günstiger in den Gesamtkosten ist. Bei den von dir angesetzten Betondosen sind DALI und KNX24V um rd. 30% teuer. Bei einer abgehängten Decke wie bei uns und damit deutlich günstigeren Einbaudosen (Kaiser ThermoX) sind DALI und KNX24V sogar rd. 70% teurer.
Natürlich muss man ggf. mit ein paar Schwächen der GU10 LED Spots leben, aber z.B. die Philips WarmGlow funktionieren hier inzwischen wirklich hervorragend.
Hallo David,
anbei meine neuesten Erfahrungen zum Thema Beleuchtung:
http://www.westlichesbahngelaende.de/zu-besuch-bei-voltus/
Viele Grüße
Stefan
Informativer Erfahrungsbericht – danke fürs Teilen! 🙂
[…] Freunde der Sonne, wir haben bereits 2016 über unsere Sicht auf die zeitgemäße Umsetzung der Beleuchtung im smarten Zuhause berichtet. […]
Hallo Dennis,
ich würde mich sehr freuen, wenn du hier ein neues Udpate bzgl. deiner umgesetzten LED-Beleuchtung gibst: Hast du 24-V-LED genommen? Sind es Spots in einer abgehängter Decke geworden, wenn ja welche kannst du empfehlen? Zuletzt sind von dir Panels mit TW genannt – welche sind es geworden?
Ich kann mich nur anschließen: Es macht wirklich Spaß deine Artikel zu lesen und alles mit zu verfolgen!!
Danke und Viele Grüße Alex
Danke Alex! Wichtigere Projekte im Aussenbereich haben momentan leider Vorrang. Das Update zur Beleuchtung steht noch hinten an. Der Plan ist aber noch der selbe: 24 V TW-Stripes in Alu-Gehäuse(Panels). Im Laufe des Jahres wird es dazu noch einen Betrag geben, also bleib uns gewogen! 😬