Veraltete Technik, Klimaschutz, knappe Budgets – viele Städte und Gemeinden stehen vor der Aufgabe, ihre Straßenbeleuchtung zu erneuern. Doch so dringend der Handlungsbedarf, so vielfältig sind auch die Lösungswege. Als besonders zukunftsfähig wird die LED-Technik gehandelt. Doch können die LED-Leuchten von heute es schon mit modernen konventionellen Leuchten aufnehmen? Eine ganz normale Anliegerstraße in Darmstadt wurde zur Teststrecke, um diese Frage zu beantworten. Die LED-Außenleuchte DL 10 von Siteco konnte dabei eine höhere Energieeffizienz, bessere Beleuchtungswirkungsgrade und eine positivere Bewertung durch die Nutzer erzielen, als eine konventionelle Leuchte mit moderner Technik.
Wer heute eine Investitionsentscheidung für eine neue Straßenbeleuchtung treffen muss, steht vor einem komplexen Auswahlverfahren. Das Angebot an Lampen und Leuchten ist groß. Das Nebeneinander verschiedener Technologien macht es schwierig, eine sowohl lichttechnische als auch energetische Bewertung für den konkreten Anwendungsfall vorzunehmen. Generell ist es ratsam, nicht Lampen, sondern das Gesamtsystem Leuchte zu bewerten, denn das Zusammenspiel von Elektronik, Optik und Lichtquelle entscheidet über ihre Eignung und Effizienz.
„Es macht wenig Sinn, für ein Leuchtmittel einen lm/W-Wert bei einer bestimmten Betriebstemperatur zu betrachten. Um Vergleichbarkeit herzustellen, muss die Frage lauten: Welche elektrische Leistung benötigt eine komplette Leuchte bei den gegebenen Parametern Mastabstand, Masthöhe, Fahrbahnbreite und Fahrbahnbelag für die normgerechte Beleuchtung gemäß der geforderten Beleuchtungsklasse“, erklärt Prof. Khanh vom Fachgebiet Lichttechnik der TU Darmstadt.
Sein Institut hat zusammen mit der Stadt Darmstadt, dem Energieversorger HSE und der Siteco Beleuchtungstechnik GmbH im Herbst 2008 die Teststrecke in einem Darmstädter Wohngebiet errichtet und wissenschaftlich untersucht. Dazu wurde eine 500m lange Anliegerstraße in vier Abschnitte unterteilt und mit verschiedenen Lichtlösungen ausgestattet:
Abschnitt 1: Quecksilberdampflampe HME 125W am konventionellen Vorschaltgerät in der vorhandenen, gereinigten Koffer-Leuchte
Abschnitt 2: Natriumdampfhochdrucklampe SON-H 68W am konventionellen Vorschaltgerät in der vorhandenen, gereinigten Koffer-Leuchte
Abschnitt 3: Natriumdampfhochdrucklampe HST 70W am elektronischen Vorschaltgerät in einer neuen SR 50 Leuchte von Siteco
Abschnitt 4: LED-Leuchte DL 10 von Siteco
Die Vermessung der Leuchten im Labor, die Ermittlung der Beleuchtungsstärke auf der Fahrbahn sowie der dafür aufgewandten elektrischen Leistung und eine Befragung von Fußgängern und Autofahrern zu Akzeptanz, Sicherheit und Lichtfarbe lieferten eine Datenbasis, die den Vergleich der Leuchten trotz unterschiedlicher Lampentechnologien ermöglicht.
Lichttechnische, energetische und qualitative Bewertung überzeugt
Bei der lichttechnischen und energetischen Bewertung konnten die SR 50 Leuchte mit HST-Lampe und die LED-Leuchte mit Abstand überzeugen. Um eine mittlere Beleuchtungsstärke von 6,3lx auf der Fahrbahn zu erreichen, war bei der LED-Leuchte eine elektrische Leistung von 68W notwendig, die moderne Leuchte mit Natriumdampfhochdrucklampe und EVG benötigte dafür knapp 61W. Kämen LEDs der neuesten Generation zum Einsatz, würde die DL 10 in diesem Anwendungsfall sogar nur noch 56,6W benötigen und ist den anderen Systemen somit hinsichtlich Energieeffizienz und Beleuchtungswirkungsgrad überlegen.
Doch nicht allein der Wirkungsrad, auch andere Gütemerkmale, wie zum Beispiel Gleichmäßigkeit, Blendung und Farbwidergabe entscheiden über die Qualität einer Beleuchtung. Um diesbezüglich Aussagen machen zu können, haben die Wissenschaftler u. a. Lichtstärkeverteilungen in der Straße vermessen und die Farbtemperatur ermittelt. Mesopische Tests zur Reaktionszeit, Farbwahrnehmung und Detektierbarkeit von Objekten finden derzeit noch statt.
Bei der qualitativen Bewertung der Lichtsituationen in den verschiedenen Abschnitten setzte die Studie auf das Urteil der Nutzer. Anwohner füllten selbstständig Fragebögen aus, es gab Befragungen von Fußgängern und Autofahrern unter Anleitung eines Versuchsleiters. Die statistische Auswertung der Fragebögen ergab ein eindeutiges Plädoyer für die LED-Leuchten. Berücksichtigt wurden folgende Wahrnehmungsaspekte:
- generelle Helligkeit auf der Fahrbahn
- Erkennbarkeit von Bordsteinkanten
- Erkennbarkeit von Hindernissen
- Erkennbarkeit von Personen mit Warnwesten
- gefühlte Sicherheit
- Farbwiedergabe
- Farbe des Lichts
In allen sieben Kategorien zeigt die Gesamtauswertung die besten Noten für den Abschnitt mit den DL 10 LED-Leuchten.
Diese Studie ist die erste wissenschaftliche Arbeit, die einen direkten Vergleich zwischen konventionellen Leuchten und einer LED-Leuchte in der Praxis vorgenommen hat. Der Feldversuch beweist, dass die LED-Technik dabei ist, die herkömmlichen Techniken zu überholen. Neben der für diesen konkreten Anwendungsfall nachgewiesenen Überlegenheit bei Energieeffizienz, Beleuchtungswirkungsgrad und Nutzerakzeptanz eröffnet sie dem Betreiber zahlreiche weitere Vorteile.
Profunde Entwicklerkompetenz
Leuchtdioden sind äußerst langlebig. Die Wartungskosten für die Straßenbeleuchtung sinken demnach erheblich. LEDs lassen sich von 0 bis 100% stufenlos dimmen. Das Gute dabei: Lichtstrom und Dimmfaktor verhalten sich linear zueinander – eine Qualität, die Natriumdampfhochdrucklampen nicht haben. Reduziert man bei ihnen den Lichtstrom um 50%, können elektrisch gesehen lediglich knapp 30% der zuvor benötigten Energie eingespart werden. Außerdem gibt es bei letzteren eine untere Dimmgrenze bei 40%. Während konventionelle Lampen Schwierigkeiten mit niedrigen Temperaturen haben können, steigt bei LEDs der Lichtstrom an, wenn es kälter wird. Nicht zuletzt lassen sich die Strahlenbündel der Punktlichtquelle LED gut lenken und kontrollieren.
Um diese Vorteile für den Anwender zu erschließen, ist allerdings eine profunde Entwicklerkompetenz gefragt. Intelligente LED-Treiber und ein effizientes Thermomanagement sind die Schlüssel für eine lange Lebensdauer. Maßgeschneiderte Optiken sind nötig, um das Licht blendfrei auf die Straße zu bringen. Mit der DL 10 LED-Leuchte von Siteco steht ein Produkt zur Verfügung, das diese Erwartungen erfüllt: 86 High-Power-LED-Einheiten mit einem perfekt aufeinander abgestimmten optischen System aus verschiedenen Linsen und Spezialreflektoren ermöglichen es, die Auflagen der Straßenbeleuchtungsnorm DIN EN 13201 zu erfüllen. Das System hat eine angenehm weiße Lichtfarbe von 4000K. In einer zweiten Variante ist die DL 10 zusätzlich mit dekorativen LED-Farblichtakzenten ausgestattet. Damit lässt sich sowohl die Leuchte als auch ihre Umgebung wirkungsvoll in Szene setzen.
