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Beleuchtungsanlagen
Beleuchtungsanlagen mit Niedervolt-Halogenglühlampen

Was ist bei Auswahl und Installation der Betriebsmittel zu beachten?


Unterschätzte Gefahr:,,Kleine Spannung - großer Strom"

Bei Niedervolt-Beleuchtungssystemen wird oftmals die niedrige Betriebsspannung von üblicherweise 12 V als Verkaufsargument genutzt, indem auf ihre "Ungefährlichkeit" verwiesen wird. Das hat zur Folge, dass von Laien, häufig aber auch von Fachleuten, die Gefahr unterschätzt wird, die sich aufgrund der hohen Betriebsströme in solchen Anlagen ergibt.


Weiter Gefahren durch NV-Beleuchtungsanlagen

Neben den Brandgefahren durch die relativ hohen Betriebsströme können weitere Gefährdungen auftreten durch
  • falsche Auswahl und Dimensionierung der Transformatoren oder elektronischen Konverter
  • Befestigung von dafür nicht geeigneten Transformatoren auf brennbaren Untergründen bzw. nicht ausreichende Abstände zu brennbaren Stoffen
  • Montage von Leuchten und Transformatoren in Zwischendecken und ähnlichen Hohlräumen ohne ausreichende Wärmeableitung
  • fehlende oder falsch dimensionierte Überstrom-Schutzeinrichtungen
  • Kurzschlüsse durch Überbrücken von nicht oder unzureichend isolierten Leitungen (Seil- und Schienensysteme)
  • Herausfallen von heißen Lampenteilen bei ungeeigneten oder nicht abgedeckten Lampen
  • unzureichende Standsicherheit von ortsveränderlichen Leuchten
  • Verwendung von Dimmern, die nicht für den Betrieb mit Transformatoren oder Konvertern geeignet sind bzw. von Transformatoren, die nicht für den Dimmerbetrieb ausgelegt sind.

Um diese Gefahren zu vermeiden, müssen Einbau- und Montageanleitungen sowie Hinweise und Aufschriften auf den Betriebsmitteln genau beachtet werden.


Gefahren durch Lampen und Leuchten

Niedervolt-Halogenglühlampen erreichen am Lampenkolben Temperatjren von bis zu 500 °C und am Reflektor von bis zu 200 °C. Die Wärmeenergie wird je nach verwendeter Lampe in Strahlungsrichtung oder bei Reflektoren mit ,,Kaltspiegel.' entgegen der Strahlungsrichtjng an die Lmgebung abgegeben . Aus den genannten Gründen sind ausreichende Sicherheitsabstände der Lampen und Leuchten zu brennbaren Stoffen erforderlich.
Wenn vom Hersteller nicht ausdrücklich geringere Abstände zugelassen sind, ist in Strahlungsrichtung eIn Mindestabstand von 0,5 m einzuhalten.
Bei Montage der Leuchten auf brennbarem Hintergrund oder auf Möbelwerkstoffen sind die genormten Kennzeichen zu beachten .Diese Kennzeichen gelten allerdings nur, wenn die vom Hersteller vorgesehenen Sicherheitsab stände der Lampen una Leuchten zu ihrer Umgebung e ngehalten sind und die Wärmeabgabe durch eine ordnungs gemäße Montage nach Herstelleranweisung sichergestellt ist. Das gilt besonoers für Leuchten, die mit Kaltspiegellampen bestückt werden. weil bei diesen Lampen der größte Anteil der entstenenden Wärmeenergie nacn hinten,d.h. entgegen ihrer Strahlungsrichtung angegeben wird .




Hinweis: In Bereichen, in denen sich Personen aufhalten oder in denen sich brennbare Stoffe befinden, müssen die Lampen und Leuchten gegen das Herausfallen von heißen Teilen geschützt sein.


Auswahl der Stromquellen


Als Stromquellen dürfen nur Sicherheitstransformatoren oder elektronische Konverter (Schaltnetzteile) verwendet werden, die den Anforderungen, die an Schutzkleinspannung (SELV = safety extra low voltage) gestellt werden, genügen. Die Bemessungs-Ausgangsspannung darf 24 V (effektiv) nicht überschreiten. In der Praxis beträgt sie üblicherweise 12 V.
Die Stromquellen müssen auf der Niedervoltseite mindestens der Schutzart IP2X entsprechen. Elektronische Konverter, die nicht direkt in Leuchten oder andere, zusätzliche Gehäuse eingebaut werden, müssen wie Vorschaltgeräte gebaut und mit dem stilisierten ',A' gekennzeichnet sein. Beim Anschluss ortsveränderiicher Transformatoren und Konverter ist eine ausreichende Zugentlastung der Leitungen sicherzustellen, Grundsätzlich sind Transformatoren und Konverter so zu installieren, dass sie jederzeit zugänglich sind und alle Leuchten und Lampen auf kürzestem Wege versorgt werden können. Bei direkter Montage auf brennbaren Untergründen, wie Möbelwerkstoffen oder Holz, müssen die Transformatoren und Konverter mit den gleichen Kennzeichen zum Brandschutz versehen sein, wie sie bei Leuchten verwendet werden (Tafel 0). Ebenso sind die in den Montageanweisungen oder auf den Transformatoren angegenenen Mindestabstände zur Umgebung einzuhalten, um die entstehende Verlustwärme abzuführen (Bild 3). Wenn keine Herstellerangaben vorliegen, sollte der Freiraum mindestens dem 25-fachen Gehäusevolumen des Transformators entsprechen.
Oberhalb von Zwischendecken oder an vergleichbaren Orten installierte Transformatoren, Schutzeinrichtungen oder ähnliche Geräte müssen nach dem Entwunf DIN VDE 0100 Teil 715 fest montiert und fest angeschlossen sein.


KonventionelleTransformatoren (50-Hz-Trafos)

Der wesentliche Nachteil dieser Transformatoren liegt in der relativ großen Abhängigeit der Ausgangsspannung von der Belastung und der damit verbundenen negativen Auswirkung auf die Lampenlebensdauer. Weitere Nachteile gegenüber elektronischen Konvertern sind das höhere Gewicht, die größeren Abmessungen und die höhere Verlustleistung bei vergleichbarer Bemessungsleistung.
Von Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegen Spannungsspitzen, die durch Schalthandlungen oder Entladungsvorgänge im Netz auftreten können.



Elektronische Konverter

Elektronische Konverter, häufig auch als elektronische Trafos oder Schaltnetzteile bezeichnet (Bild 3), weisen gegenüber konventionellen Transformatoren folgende Vorteile auf:

  • weitgehend von der Belastung unabhängige Ausgangsspannung
  • verlustarm, damit geringere Wärmeabgabe bei gleicher Leistung
  • geringeres Gewicht, kompakte Bauform
  • elektronisch wirkender, integrierter Kurzschluss- und Überlastschutz
  • geräuscharmer Betrieb (kein Brummen)
  • beim Einschalten ,,lampenschonender Softstart" durch langsames Ansteigen der Ausgangsspannung von 0 V bis auf den Nennwert innerhalb von 1 bis 2 s.


Neben diesen Vorteilen sind auch Nachteile zu nennen, die beim Einsatz (Bild 4) unbedingt zu beachten sind:
  • Die Ausgangsspannung mit einer Frequenz zwischen 30 und 40 kHz ist nicht sinusförmig, sondern hat einen annähernd rechteckförmigen Verlauf mit einem hohen Oberwellenanteil.
  • Die Leitungslänge auf der Sekundärseite ist wegen der möglichen Funkstörungen durch diese Oberwellen auf maximal 2 m begrenzt, damit die EMV-Bedingungen eingehalten werden.
  • Wegen der höheren Betriebsfrequenz wird der Spannungsfall auf den Lampenzuleitungen neben Leitungslänge, Querschnitt und Strom zusätzlich durch den Skineffekt (Stromverdrängung) uns die Kapazität der Leitung beeinflusst. Um diese Auswirkungen gering zu halten, sollten nur 2-adrige oder verdrillte Leitungen mit gemeinsamer Hin- und Rückleitung, aber keine einzelnen Adern verlegt werden. Eine Aufteilung der Gesamtleistung auf einzelne Lampenzuleitungen sollte möglichst nahe, d. h. direkt am Konverter erfolgen (Bild 0).
  • Die Lampenzuleitungen sollten auf Abstand zu den Netzzuleitungen verlegt und auf keinen Fall mit diesen gebündelt werden, um mögliche Einstreuungen zu reduzieren und Schäden an den Konvertern auszuschließen.
  • Elektronische Konverter können zur Erhöhung der GesamtAusgangsleistung sekundärseitig nicht parallelgeschaltet werden, weil ihre Wandler nicht synchronisiert sind.
  • Die Ausgangsspannungen bzw. Ströme können nur mit Messgeräten gemessen werden, die den Effektivwert unabhängig von der Kurvenform an zeigen. Herkömmliche Messgeräte verfälschen das Ergebnis so stark, dass keine Aussagen über die tatsächlichen Betriebswerte möglich sind.

Kabel- und Leitungssysteme für Lampen

Bei der Auswahl der Kabel und Leitungen sind besonders der Spannungsfall sowie die Strombelastbarkeit von Bedeutung. Grundsätzlich dürfen alle Kabel uns Leitungen mit einem Mindestquerschnitt von 1,5 mm2 verwendet werden. Flexibe Leitungen sollten wegen der mechanischen Festigkeit mindestens der Bauart HO5VV-F oder HO5RR-F entsprechen. Bei ihnen darf der Querschnitt auf 1 mm² reduziert werden, wenn die Leitung eine Länge von 3 m nicht überschreitet.
Fremde leitfahige Teile, wie metallene Einfassungen von Glasvitrinen oder metallische Regalteile, dürfen nicht als Lampenzuleitungen genutzt werden.
Freihängende Leitungen (Seil- und Schienensysteme) müssen durch isolierende Vorrichtungen an Decken und/oder Wänden befestigt werden und im gesamten Verlauf zugänglich sein.
Die Systeme müssen mindestens das 5-fache Gewicht der Leuchten und daran angebrachter Betriebsmittel, mindestens jedoch 10 kg, ohne Formänderung tragen können. Zusätzliche Dekorationsgegenstände dürfen nicht angebracht werden.
Einer der Leiter muss stets isoliert sein. Auf diese Isolation darf nur verzichtet werden, wenn
  • ein Schutzgerät (Bild 0) bei einem Leistungsanstieg von mehr als 60 W innerhalb von 0,3 s abschaltet
  • die Leistung der Spannungsquerle auf 200 VA begrenzt ist
  • der Leiterquerschnitt mindestens 4 mm² beträgt
  • die Errichtung so erfolgt, dass die Gefahr eines Kurzschlusses auf ein Minimum begrenzt ist
  • die Leiter nicht mit brennbaren Stoffen in Berührung kommen.
Die Anschlüsse und Verbindungen müssen über Schraubklemmen oder geeignete schraubenlose Verbindungen erfolgen. Anschlüsse von Leuchten über Kontergewichte, Krokodilklemmen oder ähnliches stellen keine dauerhaften Verbindungen sicher und sind daher unzulässig!




Spannungsfall in NV-Beleuchtungsanlagen

Wie bei allen Glühlampen ist auch bei Niedenvolt-Halogenglühlampen der Lampenlichtstrom in starken Maße von der Betriebsspannung abhängg (s. Bild 6, Teilt). Schon ein üblicher Spannungsfall von 3 %. entsprechend 0,36 V bei einer Bemessungsspannung von 12 V, hat eine Lichtstromminderung von etwa 8 % zur Folge. Bei einem Spannungsfall von 5 % erreicht die Minderung des Lichtstroms schon fast 20 %.

Weiter ist bei der Leitungsbemessung zu berücksichtigen, dass es grundsätzlich sinnvoll ist, die Leistung der anzuschließenden Lampen auf mehrere Transformatoren aufzuteilen, wenn diese eine Gesamtleistung von 120 W übersteigt, um
  • die sekundären Leitungswege möglichst kurz zu halten
  • die Strombelastung der Leitungen auf etwa 10 A zu reduzieren und
  • die erforderlichen Leitungsquerschnitte, auch wegen der zur Verfügung stehenden Anschluss- und Verbindungsklemmen, möglichst auf maximal 4 mm2 zu begrenzen.
Sollte das nicht möglich sein, empfiehlt sich der Einsatz von Verteilern mit eingebauten Sicherungen.


Strombelastbarkeit der Leitungen


Bei Niedervolt-Beleuchtungsanlagen kann davon ausgegangen werden, dass die Querschnitte auch hinsichtlich ihrer Strombelastbarkeit ausreichend bemessen sind, wenn sie nach dem zulässigen Spannungsfall richtig ausgewählt wurden. Ausnahmen bestehen nur bei Häufung (Bündelung) der Leitungen oder bei Umgebungstemperaturen > 30 °C. Dann ist eine Bemessung nach DIN VDE 0298 Teil 4 notwendig.