Der Trend zur LED–Beleuchtung in der Innen- und Außenbeleuchtung nimmt zu. Mittlerweile konnten europaweit ihre ersten Erfahrungen gesammelt werden.

Wie schütze ich LED-Beleuchtungen gegen Überspannungen?

Der Trend zur LED–Beleuchtung in der Innen- und Außenbeleuchtung nimmt stetig zu. Mittlerweile haben viele Kommunen und Netzbetreiber europaweit ihre ersten Erfahrungen mit der relativ neuen Technik gesammelt.

Es scheint, dass die Vorteile besonders in den Punkten Energieeinsparung und intelligenter Lichtsteuerung dafür sorgen werden, dass der Anteil der LED-Lösungen in der Beleuchtungstechnik auch in Zukunft stetig steigen wird. In der Straßenbeleuchtung ist dies schon in vielen Städten offensichtlich, aber auch in der Industrie-, und Gebäudebeleuchtung ist der Trend auf dem Vormarsch.

Allerdings zeigt sich auch hier, dass es Licht- und Schattenseiten gibt.


Erfahrungen mit Überspannungen aus der Praxis der letzten Jahre

So zeigt sich seit einigen Jahren, dass insbesondere Überspannungen ein ernsthaftes Problem für die empfindliche Elektronik darstellen. Erste Rückmeldungen aus dem Feld bestätigen dies. So wurde aus der Stadt Esbjerg Ende Oktober 2014 der bisher größte Ausfall von über 400 Straßenleuchten in Folge eines Blitzeinschlages gemeldet. Dies ist insbesondere erwähnenswert, da Dänemark eine der blitzärmsten Regionen in Europa ist.

Andere Betreiber melden Probleme durch Überspannungen infolge von Schaltvorgängen im Netz oder gemischten Netzen mit LED- und  herkömmlichen Entladungsleuchten, welche mit mehreren tausend Volt am Abend gezündet werden.

Ein anderes Phänomen, welches insbesondere bei Schutzklasse II Leuchten auftritt, sind statische Aufladungen, bei der eine Ladungstrennung stattfindet und sich darauf folgend eine hohe Spannung am Leuchten-Gehäuse bzw. Kühlkörper der LED aufbauen kann. Dieses Phänomen ist jedem Autofahrer bekannt, der beim Griff an sein Auto schon mal einen elektrischen Schlag bekommen hat.

Aber auch in der Gebäude- und Hallenbeleuchtung gibt  es Probleme. Insbesondere dort wo Überspannungen nicht von außen, sondern täglich aus der eigenen Anlage herrühren. So sind insbesondere Fälle aus der Industrie bekannt, in denen elektrische Betriebsmittel Überspannungen erzeugen und diese durch die elektrische Verkabelung zur Beleuchtung gelangen. Erste sporadische Ausfälle einzelner Leuchten oder LED´s sind die dafür typischen Anzeichen.


Stand der Technik

Auch Aufgrund dieser Erfahrungen haben die Straßenleuchtenhersteller ihre Anforderungen an die Festigkeit der Leuchten gegen Überspannungen angehoben. Lag vor einigen Jahren die Festigkeit der Straßenleuchten gegen Überspannungen bei ca. 2000 bis 4000V, liegt sie derzeit im Durchschnitt bei ca. 4000-6000V.

Allerdings reicht dies vielfach nicht aus.

Um dem Rechnung zu tragen bieten viele Leuchtenhersteller optional an, ihre Leuchten durch ein leistungsfähiges Typ 2+3 Überspannungsschutzgerät (ÜSG) zu schützen. Ist dies nicht möglich oder gewollt, z.B. aus Platzgründen oder weil die Leuchten schon im Feld verbaut sind, kann das Überspannungsschutzgerät auch im Mastsicherungskasten eingesetzt werden. Dies bietet zudem den Vorteil der einfacheren Wartung und Nachrüstung.

Zur Vervollständigung des Schutzkonzepts und zur Entlastung der Lichtpunkte sollte zusätzlich  mit einem Kombi-Ableiter Typ 1+2+3 in der Straßenschaltstelle / Verteiler zentral gegen die Ausbreitung von Blitzströmen und Überspannungen geschützt werden.


In der Gebäudetechnik
kann man durch eine Ausrüstung der Elektroinstallation mit Blitz- und Überspannungsschutzgeräten einen wirkungsvollen Schutz realisieren. So können in der Gebäudeeinspeisung Kombi-Ableiter Typ 1+2+3  zum Schutz gegen Blitzströme und Netztransienten eingesetzt werden, sowie in den Beleuchtungs-Unterverteilungen und Leuchten-Anschlussdosen Typ 2+3 Überspannungsschutzgeräte gegen Überspannungseinkopplungen und Schaltüberspannungen eingesetzt werden können, welche in der  Anlage selbst entstehen.


Praxisnaher Überspannungsschutz

Auf dem Markt finden sich viele Hersteller für Überspannungsschutz. Hier den Überblick zu behalten und der richtige Überspannungsschutzableiter für LED-Beleuchtungsanlagen zu finden, stellt daher die erste große Hürde da. Daher sollte auf folgende Punkte besonders geachtet werden.

⦁ Ein guter Überspanungsschutz sollte nach IEC 61643-11 geprüft sein und die Anforderungen der VDE 0100-534 erfüllen. Um dies zu erreichen werden u. a. Zustandssignalisierungen und Trennvorrichtungen im Überspannungsschutzgerät integriert.
⦁ Da der Überspannungsschutzableiter meist, wie z.B. bei Leuchten, an unzugänglichen Stellen verdeckt verbaut wird, ist reine optische Signalisierung nicht ideal. Ein Überspannungsschutzgerät, das zusätzlich die Leuchte im Fehlerfall vom Stromkreis trennen kann, bietet hier eine gute und einfache Möglichkeit der indirekten Signalisierung.
⦁ Die Baugröße und Montageart des Überspannungsableiters ist für Leuchten und Sicherungskästen sehr wichtig.
⦁ Bei Auftreten von Feuchtigkeit oder Stäuben sollte ein Überspannungsschutzgerät mit erhöhter IP-Klasse ausgewählt werden.
⦁ Überspannungsschutzgeräte müssen die Schutzklasse (SKI oder SKII) der Leuchten berücksichtigen.
⦁ Neben dem Schutz für die 230V Versorgung sollte der Schutz der Steuerung, wie z.B. DALI, zweite (Steuer)-Phase, 1-10V oder DMX berücksichtigt.

Überspannungsschutzgeräte die AC- und Steuerung kombinieren sind ideal für diese Leuchten und bieten in der Regel einen besser abgestimmten Schutz als zwei einzelne Überspannungsschutzgeräte.


Fazit: Die LED-Technik wird in der Beleuchtung immer wichtiger. Die Weiterentwicklung der Technik sorgt für immer zuverlässigere Lösungen. Praxisorientiere, angepasste Überspannungsschutzgeräte und Schutzkonzepte sichern dabei die empfindliche Elektronik vor schädlichen Überspannungen. Die zusätzlichen Kosten eines wirkungsvollen Überspannungsschutzkonzepts für ein Leuchtensystem liegen derzeit bei unter 1% der Gesamtkosten.

Überspannungsschutzmaßnahmen sind daher für jeden Anlagenbetreiber ein einfaches und vielfach unverzichtbares Mittel um langfristig die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Beleuchtung zu erhalten und Folgekosten zu vermeiden.