Einschaltströme in der (Sicherheits-)Beleuchtung
Planung von Endstromkreisen
Das Thema Einschaltstrom in der Beleuchtung ist aktueller denn je.
Als Einschaltstrom bezeichnet man den elektrischen Strom, der unmittelbar nach dem Einschalten eines elektrischen Verbrauchers, z. B. einer Leuchte, fließt. Dieser Einschaltstrom ist um das Vielfache höher als der später fließende Nennstrom.
Aber wieso haben sich die Einschaltströme in den letzten Jahren so stark erhöht? Wieso hat eine 45W-LED-Leuchte einen Einschaltstrom von 53A? Wie kann der Einschaltstrom ermittelt und verglichen werden?
Einhaltung der EMV-Normen: Kondensatoren erhöhen die Einschaltströme
Da in der Regel in modernen Betriebsgeräten für LED-Leuchtmittel hochfrequente Schaltregler eingesetzt werden, wird die Einhaltung der EMV-Normen hinsichtlich Störabstrahlung (DIN EN 55015) immer schwieriger. Hier müssen oftmals Eingangskondensatoren vorgesehen werden, um eine entsprechende Entstörung der Geräte zu erreichen. Diese Eingangskondensatoren wirken im ersten Moment der Zuschaltung wie ein Kurzschluss und sorgen dementsprechend für sehr hohe kurzzeitige Einschaltströme.
Ein weiterer Grund für die Erhöhung der Einschaltströme ist die Power Factor Correction (PFC). Sie sorgt dafür, dass die Grenzwerte für Oberschwingungsströme (DIN EN 61000-3-2) eingehalten werden. Zusätzlich wird durch den PFC-Einsatz der Blindleistungsanteil minimiert, um die Belastung der Stromnetze zu reduzieren. Bei dieser Schaltung werden in der Regel nach dem Eingangsgleichrichter Elektrolytkondensatoren benötigt. Diese Kondensatoren haben große Kapazitäten und sorgen beim Einschalten für hohe Ströme.
Einschaltströme vergleichen: neues Messverfahren ist in Arbeit
Ein Problem stellt auch die Vergleichbarkeit der Einschaltströme dar. So messen die Hersteller der EVGs und LED-Treiber mit unterschiedlichen Messverfahren, wodurch Abweichungen von 10A nicht ungewöhnlich sind. Abhilfe soll hier die „International Electrotechnical Commission“ (IEC) schaffen. Die internationale Normungsorganisation für Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik arbeitet aktuell an einer Norm für die Messung von Einschaltströmen. Hier werden der Messaufbau und die Bewertung der Ergebnisse festgelegt. In Zukunft sollten also vergleichbare Werte möglich sein.
Einschaltströme in der Sicherheitsbeleuchtung: Sorgfalt schützt vor Beschädigungen
Die Einschaltströme wirken sich aber nicht nur in der Allgemeinbeleuchtung negativ aus, wenn viele Leuchten gleichzeitig in einem Stromkreis geschaltet werden und der Sicherungsautomat, Schütze und Relais belastet werden. Auch in der Sicherheitsbeleuchtung befinden sich Schaltelemente und Sicherungen in den Stromkreiseinschüben, die nicht überlastet werden dürfen. Daher muss der zulässige Einschaltstrom, insbesondere bei Einbindung von Leuchten der Allgemeinbeleuchtung in die Sicherheitsbeleuchtung, sorgfältig berücksichtigt werden, da sonst Komponenten des Sicherheitslichtgerätes beschädigt werden können.
Mehr Funktionssicherheit: Planung mit Reserven
Bei der Planung von Endstromkreisen sollte, sowohl in der Allgemeinbeleuchtung wie auch in der Sicherheitsbeleuchtung, bei der Betrachtung der Einschaltströme mit mehr Reserve gerechnet werden. So wird sichergestellt, dass keine Komponenten zerstört werden – und die Funktion wird gewährleistet.
Darstellung des Einschaltstroms
Ist der Einschaltstrom mit dem standardisierten Messverfahren aufgenommen, wird er wie oben dargestellt bewertet. Ipeak ist dabei der Wert des Einschaltstroms. Die Bewertung der Zeit Δt wird durch Betrachtung der halben Amplitude ermittelt.
