LED ist das Leuchtmittel der Zukunft

Ein Wechsel auf LED kommt aktuell auch aus rechtlichen Gründen gelegen. In der EU herrscht nach dem Produktions- und Vertriebsverbot für klassische Glühlampen seit September 2018 ein Herstellungsverbot für Halogenlampen. Nach Einschätzung von Experten könnten als Nächstes die gerade in Gewerbeimmobilien und öffentlichen Gebäuden verbreiteten T8-Leuchtstoffröhren ebenfalls von einem Verbot betroffen sein.

Dabei gibt es auch genügend lichttechnische und energie­effi­ziente Gründe, auf LED umzusteigen. Die Technik schafft schon heute eine Farbwiedergabe, also die Ähnlichkeit zu natürlichem Licht, von 96 %. Lichtstärken sind gut steuerbar, der Lichtverlauf bei speziellen LED kann sich sogar dem Tagesverlauf anpassen. Das kann kein anderes Leuchtmittel! Die Lebensdauer übertrifft die einer Glühlampe um das 15-Fache. Und im Gegensatz zu dieser wandelt eine LED die benötigte Energie zu 80 % in Licht um und nur zu 20 % in Wärme. Bei einer Glühlampe ist es andersherum.

Und: LED-Strahler erzeugen mindestes 68 Lumen je Watt. Nur Energiesparlampen erreichen ähnliche Werte. Eine Glühlampe schafft maximal 12 Lumen (siehe auch Qualitätsmerkmale für das Licht).

Planer sind deswegen gut beraten, bei Beleuchtungsanlagen, die älter als 20 Jahre sind, es nicht nur beim Austausch der Leuchtkörper und einer Ertüchtigung der Infrastruktur zu belassen. Stattdessen sollte die Beleuchtung komplett neu geplant und installiert werden. Ansonsten würden auch die veralteten Vorschaltgeräte weiterlaufen, was zu unnötigen Strom- und Wartungskosten führe. Allein die Stromkosten für die meist auf 6 W ausgelegten Vorschaltgeräte würden sich, gerechnet auf die Lebensdauer einer LED, auf gut 60 € belaufen, so Arndt Neffgen vom Energiedienstleister Suewag. LED brauchen sowas nicht.

Der Planungsvorschlag von Arndt Neffgen lautet wie folgt:

1. Erfassen des Istzustands inklusive Leuchtentypen, energetischer Betrachtung, Messung von Helligkeit, Farbwiedergabe, Flickereffekten,

2. Ermittlung des Verbesserungsbedarfs mit Erfüllen aller Vorschriften, etwa der Arbeitsstättenrichtlinie oder der Energieeinsparverordnung,

3. individuelle Anforderungen der Mieter oder an die Beleuchtung,

4. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit einer Amortisationsrechnung (weitere Planungsaspekte werden im letzten Abschnitt des Beitrags betrachtet).

Gerade die Amortisation kann dabei recht schnell erfolgen. Dazu folgende Beispiele:

1. Der Lichtsystemhersteller KLB rüstete in einem Bürogebäude eine sehr alte Bestandsbeleuchtung (mit T8-Leuchtstoffröhren ohne gängige Standards) um. Der Spezialist entwickelte auf einer Aluminiumkonstruktion ein LED-System, dass sich einfach installieren ließ. Die Beleuchtungskosten sanken um 60 %; die Amortisation war nach zwei Jahren erreicht.

2. Waldmann rüstete in Friedrichshafen eine Fertigungshalle von ZF auf LED um. Die Einsparungen beliefen sich auf 75 %. Insbesondere die bessere Lichtausbeute durch die LED machte die Umrüstung bei den hohen Hallenhöhen überhaupt erst möglich.

3. KLB rüstete auch die Leuchtpylone der McDonalds-Filialen auf LED um. Vorher benötigten diese 6,6 kW, nach der Umrüstung nur noch 2,25 kW. Auch hier ergeben sich knapp 60 % Energieeinsparung.

4. Auch Audi-Autohäuser wurden bundesweit von 400-W-Halogenstrahlern auf 200-W-LED umgerüstet – und das mit gleicher Lichtausbeute.

5. Rekordhalter in dieser kleinen Bilanz ist jedoch eine Flugzeugwerft. Hier wurden 4-kW-Halogenstrahler auf 800-W-LED umgerüstet. Die Einsparung betrug tatsächlich 80 %.

6. Zumtobel rüstete im österreichischen Dornbirn eine Eissporthalle auf LED um. Die Anschlussleistung reduzierte sich daraufhin von 105 kW auf 68 kW. Die jährliche Betriebsdauer liegt bei rund 3.300 h, was eine Senkung des Energieverbrauchs um 122.100 kWh bedeutet. Ein gewünschter Effekt war auch die Lichtverbesserung, da die Halle für internationale Wettkämpfe mit TV-Übertragungen genutzt werden sollte. Alle hier genannten Umrüstungen erfolgten übrigens während des laufenden Betriebes. Es gab also keine Ausfälle durch Stillstands- oder Schließzeiten.

Gerade die genannten Halogenstrahler waren früher häufig das Mittel der Wahl in öffentlichen Gebäuden. Bei einer Umrüstung auf LED können deren Vorschaltgeräte jedoch nicht weitergenutzt werden, was meist eine komplette Neuinstallation nötig macht. Zumtobel errechnet dafür aber auch eine Effizienzsteigerung von 200 %, zum einen bedingt durch die Energieeinsparung, zum anderen durch die höhere Lichtausbeute. Würden nur die alten Leuchtmittel durch aktuell effizientere Halogenstrahler ersetzt, läge der Effizienzvorteil lediglich bei 50 %. Im gewerblichen Bereich, wo das Licht den ganzen Tag oder etwa über zwei Schichten brennt, ist dies ein nicht zu unterschätzender Faktor.

In diesen Fällen, also insbesondere dann, wenn Menschen lange unter künstlicher Beleuchtung arbeiten, ist generell immer ein neues Lichtkonzept angebracht (siehe Infokasten „Qualitätsmerkmale für das Licht“).

Rechtlicher Rahmen

Alle vorgenannten Beispiele stammen aus dem Gewerbebereich. Tatsächlich lassen sich hier Amortisationen mit einer neuen Beleuchtungsanlage aufgrund der längeren Brenndauer schneller erreichen. Möglich sind LED jedoch auch im Wohnungsbau. Dieser hätte zudem den Vorteil, dass er rechtlich nicht reguliert ist, was Beleuchtungskonzepte betrifft.

Im Gewerbe ist dies anders. Nichtwohngebäude mit mehr als 1.000 m² Grundfläche fallen unter die Energieeinsparverordnung (EnEV). Daraus ergibt sich auch die Strommenge, die für die Beleuchtung verbraucht werden darf. Im Zweifel kann man sich an der DIN EN 15193 orientieren, die den Energiebedarf von Beleuchtungssystemen in Gebäuden – sowohl beim Neubau als auch bei Bestandssanierung – regelt und entsprechende Schätzwerte enthält.

Mittels DIN EN 12464-1 ist die Energieeffizienz von Beleuchtungen und deren Anteil der Tageslichtnutzung geregelt. Wichtig: Lichtqualität darf nicht zulasten der Energieeffizienz gehen.

DIN 5034 und DIN 5035 regeln das Tageslicht in Innenräumen sowie deren künstliche Beleuchtung. Zur Ausführung können die Berufsgenossenschaftlichen Regeln BGR 131 „Natürliche und künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten“ herangezogen werden. Arbeitsstättenrichtlinie sowie die jeweiligen Landesbauordnungen sind ebenfalls zu beachten. Und: Wird Licht, auch LED, in Feuchträumen installiert, gilt die DIN VDE 0100, Teil 701, inklusive der dort genannten Schutzbereiche (siehe Infokasten „Normen und Richtlinien für Beleuchtungssysteme“).

Mitarbeiter fühlen

sich besser

Jenseits der Normen, Richtlinien und Technischen Regeln gibt es einen weiteren Aspekt, der für die LED spricht. Denn sie sind in Bezug auf Intensität und Farbigkeit sehr variabel. Damit kann man wiederum etwa in Büro- oder Gewerbegebäuden oder in denen der öffentlichen Hand das Licht so steuern, dass es nicht nur als angenehm empfunden wird, sondern auch der Gesundheit dient. Dieses Konzept nennt sich Biophilic Design. Demnach sollen Menschen an einem den natürlichen Gegebenheiten nachempfundenen Platz arbeiten.

Das Licht spielt dabei eine wichtige Rolle, denn durch die verschiedenen Farbspektren, die LED abdecken, sowie die Möglichkeiten der indirekten Beleuchtung werden Blendeffekte vermieden. Auch die Flickereffekte der Halogenlampen, die für Kopfschmerz sorgen können, gehören der Vergangenheit an. Der größte Vorteil aber ist die Imitation von Tageslicht, und zwar genau so, wie es sich im Laufe des Tages und in Abhängigkeit vom Stand der Sonne verhält. Experten schätzen, dass so 10 % aller Burnout-Erkrankungen vermieden werden können. Tests haben zudem gezeigt, dass sowohl die Zufriedenheit der Mitarbeiter als auch die Arbeitsproduktivität steigen und die Krankschreibungen zurückgehen.

Ästhetik gekoppelt mit

Effizienz

Neben dem gesundheitlichen spielt auch ein ästhetischer Aspekt eine Rolle. LED sind an sich schon vielfältig einsetzbar. Die Variante OLED (für Organic LED) bringt die Leuchtkörper in jede denkbare Form, und das sogar flexibel und ständig formbar. Möglich ist dies durch die besonders dünnen leuchtenden Schichten, die das gesamte Leuchtmittel fast beliebig formbar machen. Allerdings ist ihre Lebensdauer nur etwa halb so lang wie die herkömmlicher LED.

OLED ermöglichen Leuchtkonzepte, die vorher undenkbar waren. Planer können dabei auf Tools zurückgreifen, die meist von den Herstellern zur Verfügung gestellt werden und die mit den meisten Planungssoftwares kompatibel sind.

Auch Entladungslampen nach wie vor möglich

Den Leuchtstoffröhren, etwa die weit verbreitete T8, könnte aber – ebenso wie den Glühlampen – in den nächsten Jahren ein gesetzliches Aus drohen. Deswegen sind sie kein Leuchtmittel der Zukunft, wenn man bedenkt, dass eine Lichtanlage eine Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren haben kann.

Eine Alternative wären Entladungslampen. Sie nutzen ein ionisierendes Gas, durch das Strom geleitet wird. Das wiederum ermöglicht ein Leuchten in verschiedenen Farben.

Ähnlich wie LED sind sie langlebig und effizient. Die Lichtausbeute ist mit 180 lm/W sehr groß, weshalb sie sich für einen Einsatz in Außenbereichen eignen.

Wie planen?

Erstes Planungskriterium ist die Beleuchtungsstärke. Sie richtet sich nach dem Raum. Eine hohe Empfangshalle hat einen anderen Lichtbedarf als ein Großraumbüro. Anhand dessen ergeben sich auch die Leitungen, die eventuell neu verlegt werden müssen.

Tipp: Da LED mit wenig Energie auskommen, könnte man hier auch unkonventionell denken. Stromleistungen von 60 W können ausreichend sein, um diese zu versorgen. Damit könnten die LED auch über die Verbindungskabel der IT gespeist werden. Das hätte den Vorteil, dass mit dem Licht auch bestimmte Informationen über die Beleuchtung des Raums, wie natürliche Lichteinstrahlung, gesammelt werden könnten. Zukunftsmusik ist das keineswegs: IT-Gigant Cisco etwa hat seinen Workspace openBerlin genau so eingerichtet.

Eine weitere Frage wäre die Richtung des Lichts. Soll es direkt oder indirekt strahlen, sollen damit Arbeitsplätze ausgeleuchtet oder ein Raum gleichmäßig von Licht durchflutet werden. In diesen Planungsschritt fällt auch das Lichtmanagement, also wie das Licht zu welcher Zeit in welcher Intensität und Farblichkeit strahlen soll.

In diesem Zusammenhang wäre die Lichtintensität zu klären. Dimmer können diese zwar für herkömmliche Leuchtmitteln in Teilen steuern. Bei LED hingegen ist dies deutlich einfacher zu garantieren – ohne bei anderen Parametern wie der Farblichkeit Abstriche zu machen. Gleichzeitig soll eine Blendung durch zu starke Intensität vermieden werden. Auch ein schneller Wechsel von hell zu dunkel oder umgekehrt sollte vermeiden werden, weil das zum Ermüden der Mitarbeiter führen kann. Deswegen ist hier die Platzierung der Leuchten wichtig, aber auch Hilfsmittel wie Raster oder Reflektoren, die das Licht indirekt lenken können. Letztlich muss das Licht ein Mix aus Richtung und Diffusion aufweisen. Niedergelegt ist dies in der schon erwähnten Norm DIN EN 12464-1. (siehe Infokasten „Normen und Richtlinien für Beleuchtungssysteme“).

Anhand der gewählten Leuchtmittel ergeben sich auch Wartungs- und Wechselintervalle. Bei der erwähnten Lösung mit IT-Kabeln würde man dies auch automatisch und prognostisch erkennen können.