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Komponenten für die LED-Beleuchtung

Gehäusedurchführungen sowie H- und T-Verteiler eignen sich gut für die Verkabelung von Einzelleuchten

Gehäusedurchführungen sowie H- und T-Verteiler eignen sich gut für die Verkabelung von Einzelleuchten

Universell einsetzbare M12-Systeme gleichen die Fertigungstoleranzen zwischen Gehäuse und Leiterplatte aus

Universell einsetzbare M12-Systeme gleichen die Fertigungstoleranzen zwischen Gehäuse und Leiterplatte aus

Steckverbinder bilden eine „fliegende“ Verbindung zwischen dem LED-Modul und dem Steuergerät in der LED-Leuchte

Steckverbinder bilden eine „fliegende“ Verbindung zwischen dem LED-Modul und dem Steuergerät in der LED-Leuchte

Mit der LED-Technik unterliegt die Leuchtentechnologie einem schnellen Wandel. Für Produktion und Betrieb der Leuchten kann häufig auf Lösungen aus der Geräteanschluss-, Schutz- und Steuerungstechnik zurückgegriffen werden, die sich in anderen Applikationsumfeldern schon lange etabliert haben.
Lange vorbei ist die Zeit, als die Schnittstelle zwischen Leuchte und Leuchtmittel klar definiert war, und sich der Edison-Sockel E27 als Standard etabliert hatte. Die heutigen LED-Leuchten faszinieren durch ihre zahlreichen äußeren Formen und durch ihre Vielseitigkeit, und sie verfügen über einen hohen Anteil an elektronischen Baugruppen. Vom Prinzip her bestehen LED-Leuchten aus zwei Teilen: dem Leuchtmittel selbst – häufig auch als Light-Engine bezeichnet – sowie einem Betriebsgerät. Außerdem findet man häufig noch einen Überspannungsschutz. Diese Baugruppen und ihre Verdrahtung werden von einem Gehäuse umschlossen.
Leitungen durch das Leuchtengehäuse führen
Leitungen mit Steuersignalen sowie zur Energiezuführung müssen auch bei der Leuchttechnik durch das Gehäuse zu den jeweiligen Baugruppen geführt werden. In der Vergangenheit dienten hierzu oft sogenannte Kabelverschraubungen – dabei wird die Leitung durch eine Verschraubung geführt, und durch eine Gewindewirkung wird die Leitung mit dem Gehäuse fest und dicht verbunden. Im Inneren der Leuchte erfolgen dann weitere Anschlüsse. Dieses Vorgehen hat sich im Laufe der Jahre bewährt und wird kaum mehr infrage gestellt. Dennoch gibt es inzwischen alternative Vorgehensweisen, die hier viel Zeit sparen.
In der industriellen Geräte- und Steuerungstechnik sind schon seit vielen Jahren Installationssysteme für unterschiedliche Anwendungen im Einsatz. Diese Systeme sind zunächst für die Energieverteilung in weit verzweigten Maschinen, Anlagen und Gebäuden vorgesehen. Zu den Produktprogrammen gehören teilweise auch Wanddurchführungen, die sich gut für den Einsatz der immer komplexer werdenden LED-Technik eignen. Bei der Installation muss lediglich die Leitung abgemantelt werden, die Litzen müssen zugeordnet werden, dann wird bündig abgeschnitten und verschraubt. Ein großer Vorteil der Installationssysteme ist die robuste Bauart und der dadurch bedingte flexible Einsatz. Die Komponenten genügen den Schutzarten IP68 und IP69K sowie der Schlagfestigkeit IK07. Beim Einsatz dieser Systeme können die Leuchtenhersteller von kurzen Installationszeiten und einer sicheren Anschlusstechnik für die Energieversorgung der Leuchte profitieren.
Universal-Rundsteckverbinder M12
Eine weitere Anschlussmöglichkeit – insbesondere wenn neben der Energie auch noch Signale an das Steuergerät übermittelt werden sollen – sind die gängigen M12-Steckverbinder. Diese Art des Anschlusses hat sich in der Automatisierungstechnik zum Beispiel zur Verkabelung von Sensoren, Lichtschranken und Antriebselementen durchgesetzt. Eine weitere Verbreitung erfuhr der M12-Steck ­verbinder durch die Weiterentwicklung der Feldbusse und durch das Industrial Ethernet. Die M12-Steckverbinder sind robust und anwenderfreundlich, und eine Kodierung verhindert ein Fehlstecken. Für eine schnelle Inbetriebnahme können diese Rundsteckverbinder in nahezu allen denk ­baren Varianten vorkonfektioniert bezogen werden.
Den Leuchtenherstellern steht damit ein vollständiges P ­rogramm an konfektionierten Leitungen, Steckverbindern und Einbausteckverbindern zur Verfügung. Interessant sind auch die Produkteigenschaften dieser Systeme für den ­Außeneinsatz. Die Einbausteckverbinder sind wasserdicht und schützen daher das empfindliche Innenleben der Leuchte gegen Wasser und Staub.
Ein Vorteil moderner Steckverbindersysteme sind die permanenten Neuentwicklungen, die auch den Aufbau der Leuchten erleichtern. Ein Beispiel hierfür sind – etwa beim M12-System – Gerätesteckverbinder, die direkt auf die Leiterplatte gelötet werden. Es gibt sie in Varianten für das Wellen-, THR- und SMD-Löten. Auf diese Weise kann das Universal-Genie M12 direkt zum Anschluss einer Leiter ­platte eines LED-Moduls verwendet werden. Neuartige Verschraubungen gleichen dann prozessbedingte Fertigungstoleranzen zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte aus.
Anschluss im Gehäuse
Je nach Bauart werden innerhalb der Leuchte häufig das Betriebsgerät und das LED-Modul verbunden. So kommt es in der Praxis vor, dass beide Elemente mit bereits angeschlagenen Leitern angeliefert werden, die dann in der Leuchte zusammengeführt werden. Auch für diese Verdrahtungsart hält die Geräte- und Steuerungstechnik Lösungen bereit. Neben den dort eingesetzten Leiterplatten-Steckverbindern existieren sogenannte „fliegende Verbindungen“. Dabei handelt es sich um Stecksysteme, die jeweils aus einem Buchsen- und einem Steckerteil bestehen. Beide Teile verfügen über einen komfortablen Push-in-Federkraftanschluss. Bei dieser Anschlussart wird der Leiter gegen die Federkraft in die Klemmstelle geschoben. Je nach Art des Leiters und des Stecksystems sind hier meist keine Werkzeuge notwendig, der Leiter muss lediglich abisoliert werden.
Gelöst wird der Leiter entweder durch einen Tastendruck am Stecksystem oder durch ein von außen zugeführtes Werkzeug, zum Beispiel einen Schraubendreher. Dadurch wird die Feder entlastet, und der Leiter kann wieder entnommen werden. Die „feinen Strippen“ eines Betriebsgeräts können so vor der Montage auf einfache Weise mit einem mehrpoligen Stecker ausgestattet werden. Das Gegenstück des Stecksystems wird im Vorfeld auf die freien Leitungen des LED- ­Modules aufgesetzt. Nach der Montage in der Leuchte wird dann das Betriebsgerät nur noch durch einfaches Stecken mit dem LED-Modul verbunden.
Störende Überspannungen
Nun sind die LED-Leuchten der neusten Ge ­neration zwar vielseitig – aber sehr empfindlich gegen Überspannungen sind sie trotzdem. Überspannungen entstehen nicht nur durch Gewitter und die dadurch verursachten möglichen Blitzeinschläge. Schädliche Überspannungen werden auch durch Schalthandlungen als Folge von Erd- oder Kurzschlüssen sowie als Folge des Auslösens von Sicherungen innerhalb eines Stromversorgungsnetzes verursacht. Aus der Praxis ist bekannt, dass die Leuchte durch derartige Überspannungen ­vorgeschädigt werden kann.
Bekannt sind diese Überspannungsereignisse auch aus der Geräte- und Steuerungstechnik. Daher sind für diese Fälle bereits geeignete Überspannungsableiter verfügbar. Mit ihrer kompakten Bauform lassen sich die Geräte auch auf kleinem Bauraum in der Leuchte integrieren. Leistungsfähige Geräte bieten einen hohen Verdrahtungskomfort. Die Module sind mit Klemmen ausgestattet, die einen weiten Anschlussbereich zur Verfügung stellen.
Steuern der LED-Module
Die intelligenten Steuerungen von heute ar ­beiten nicht nur in Tageslichtsensoren oder Präsenzmeldern, sondern auch in durchdachten Lichtszenarien, damit das Licht immer zur richtigen Zeit in der richtigen Menge zur Verfügung steht. Für diese Aufgabenstellungen kann auf Steuerungen aus der Automatisierungstechnik zurückgegriffen werden. Für die Programmierung und Konfigurierung derartiger Steuerungen steht bedienerfreundliche Automatisierungs-Software zur Verfügung. Digitale Ein-/Ausgänge, Ethernet-Schnittstellen sowie unterschiedliche Kommunikationsprotokolle unterstützen dabei, das Licht in der richtigen Intensität an die richtige Position zu bringen.
Fazit
Für die Realisierung einer LED-Leuchte kann auf zahlreiche Komponenten aus der Geräteanschlusstechnik sowie aus der Überspannungsschutz- und Steuerungstechnik zurückgegriffen werden. Besonders bei der Verdrahtung der Leuchten sowie bei der Ansteuerung gibt es Lösungen, die die Entwicklungsarbeit vereinfachen und die Installationszeiten einer Leuchte oder eines ganzen Leuchtensystems verkürzen. Phoenix Contact hat als Anbieter für Komponenten, Systeme und Lösungen im Bereich der Elektrotechnik, Elektronik und Automation zahlreiche Lösungen in seinem Programm.
www.phoenixcontact.de

Komponenten im Detail

Installationssysteme
Das Produktprogramm QPD (Quickon Power Distribution) deckt die Leiterquerschnitte von 0,5 mm2 bis 6 mm2 ab und verfügt über drei-, vier- und fünfpolige Wanddurchführungen, Steck- und Leitungs ­verbinder sowie T- und H-Verteiler.
Rundsteckverbinder
Das Produktprogramm Pluscon circular ­bietet für den LED-Bereich genormte Rundsteckverbinder in den Größen M5 bis M12. Die breite Auswahl an Bauformen ermöglicht durchgängige Anschlusslösungen für Geräte mit Datenraten bis 10 Gbit/s – für den Anschluss von Signalen bis 17- ­polig sowie für die Leistungsversorgung mit bis zu 630 V und 16 A auf minimalem Bauraum.
Federkraft-Steckverbinder
Mit Stromstärken bis zu 6 A erlaubt das Stecksystem PTSM bei einer Bauhöhe von 5 mm ein komfortables Anschließen von Einzelleitern in den Querschnitten 0,14 mm2 bis 0,75 mm2. Varianten für „wire to wire“ und „wire to board“ sind ebenfalls erhältlich.
Überspannungs- und Geräteschutz
Die Überspannungsableiter aus dem Produktprogramm Blocktrab für die Schutzklasse 1 oder 2 eignen sich für isolierte und geerdete Leuchteninstallationen. Sie verfügen über einen niedrigen Schutzpegel von unter 1,3 kV und über einen Nennspannungsbereich von AC 100 V bis 277 V.

Autor:
Dipl.-Ing. (FH) Lukas Muth ist im Produkt-Marketing Leiterplatten-Anschluss ­technik für die Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg tätig.