LED und Sensorik – Effizienz trifft auf Komfort

Energiekosten in der Beleuchtung reduzieren – geht das denn überhaupt noch? Ja, denn die Kombination aus LED-Beleuchtung und intelligenter Sensorik bietet eine ideale Voraussetzung, in den eigenen vier Wänden effizient Energie einzusparen. Moderne Lösungen passen die Beleuchtung automatisch an und sorgen für eine bedarfsgerechte Ausleuchtung, während sie den Stromverbrauch minimieren. Doch wie funktioniert diese Technik und welche praktischen Möglichkeiten gibt es? SmartGyver hat bei verschiedenen Branchenexperten nachgefragt und bietet einen Überblick über die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von LED und Sensorik.

Mehr Effizienz durch Automatisierung

Für bedarfsgerechte Beleuchtung reicht die Bandbreite der verfügbaren Möglichkeiten von einfachen Bewegungsmeldern bis hin zu vernetzten Smart-Home-Lösungen, die die komplette Lichtsteuerung des Hauses automatisieren können. So lassen sich individuelle Szenarien programmieren, zum Beispiel ein sanftes Aufwecken durch Licht am Morgen oder eine automatische Dimmung am Abend für eine entspannte Atmosphäre. Auch die Integration in bestehende Smart-Home-Systeme ist möglich, sodass die Beleuchtung über Sprachsteuerung oder App bedient und die Lichtsteuerung mit anderen Elementen wie Heizungsregelung oder Sicherheitsfunktionen verknüpft werden kann.

LED-Technologie: Der Grundstein für Effizienz

Andreas Mayer, Produktspezialist für Licht & Installation bei Siblik: „Was die Energieeinsparung bei LED-Lampen betrifft, verbrauchen LEDs im Vergleich zur älteren Glühbirne nur mehr ein Fünftel der Leistung. Eine 60-W-Glühbirne könnte man mit einer LED mit einer Leistung zw. 8 und 10 W ersetzen.“ (Bild: Siblik/Foto Schartl)

Bereits vor über 30 Jahren läuteten Energiesparlampen die erste Ära der Energieeffizienz ein. Viele erinnern sich an die anfängliche Trägheit dieser Lampen: Nach dem Einschalten dauerte es eine Weile, bis sie ihre maximale Helligkeit erreichten. Für kurzzeitige Lichtnutzung in Durchgangsräumen waren sie ungeeignet. „Dreißig Jahre später haben wir mit der LED eine Technik, die sofort mit ihrer ganzen Lichtleistung zur Verfügung steht. Was die Energieeinsparung bei LED-Lampen betrifft, verbrauchen LEDs im Vergleich zur älteren Glühbirne nur mehr ein Fünftel der Leistung. Eine 60-W-Glühbirne könnte man mit einer LED mit einer Leistung zw. 8 und 10 W ersetzen. So kann man also allein mit dem Austausch auf moderne LED-Beleuchtung schon einen Großteil an Energie einsparen“, weiß Andreas Mayer, Produktspezialist für Licht & Installation bei Siblik.

Noch effizienter wird es mit modernen LED-Lampen der Energieeffizienzklasse A, die bis zu 50 % weniger Energie verbrauchen als herkömmliche LEDs, berichtet Jan-Eike Beckmann, Head of Product Marketing Consumer D/A/CH bei Signify, auf Anfrage von SmartGyver.

LED-Leuchten gelten somit als die effizientesten Lichtquellen auf dem Markt. Mit ihrer Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden¹ ist diese Technologie der erste Schritt zu energieeffizienter Beleuchtung, die außerdem die Möglichkeit bietet, Lichtintensität (also die Beleuchtungsstärke) und Farbe flexibel an die Bedürfnisse anzupassen.

Mithilfe von Sensorik: Licht nur, wenn es gebraucht wird

Bewegungssensoren erfassen die von Personen oder Objekten ausgehende Infrarotstrahlung. Sie reagieren präzise auf Bewegungen innerhalb ihres Erfassungsbereichs. (Bild: Signify)

Noch mehr Effizienz kann erreicht werden, wenn man moderne Beleuchtungstechnik mit diverser Sensorik kombiniert und Beleuchtung nur dort einsetzt, wo sie gerade benötigt wird. Der Siblik-Experte Andreas Mayer erklärt: „Schon mit einfachen Bewegungsmeldern (die auf bewegte Wärme reagieren) kann ich Eingangsbereiche, Stiegenhäuser und auch gewisse Bereiche innerhalb von Wohnungen und Häusern bedarfsgerecht und vor allem automatisch steuern. Bei Bewegung wird die gewünschte Beleuchtung aktiviert und nach einer gewissen Nachlaufzeit, sofern keine Bewegung mehr stattfindet, auch wieder abgeschaltet. Werden diese Beleuchtungen dann auch noch überlegt eingesetzt (also nicht bei Betreten eines sechsstöckigen Mehrparteienhauses das gesamte Haus beleuchtet, sondern eben nur die Stockwerke, wo gerade Bewegung stattfindet) kann dies gegenüber älteren Beleuchtungsanlagen merklich Energie einsparen.“ Da Bewegungsmelder über einen integrierten Dämmerungssensor verfügen, wird die Beleuchtung bei Bewegung auch nur dann aktiviert, wenn es dunkel genug ist.

Welche Arten von Sensorik gibt es?

Bewegungssensoren, auch bekannt als PIR-Sensoren (Passiv-Infrarot-Sensoren), erfassen die von Personen oder Objekten ausgehende Infrarotstrahlung. Sie reagieren präzise auf Bewegungen innerhalb ihres Erfassungsbereichs, sei es zu Fuß oder mit einem Fahrzeug. Ein bekanntes Einsatzbeispiel ist der Bewegungsmelder am Haus: Er schaltet bei Dunkelheit automatisch das Licht ein, sobald eine Person erfasst wird, und erhöht so Sicherheit und Komfort. Andreas Kaider, Systemintegrator und KNX-Trainer², erklärt: „Bewegungssensoren erkennen, wenn sich jemand im Raum aufhält, und schalten das Licht nur dann ein. Dies ist besonders in Durchgangsräumen wie Fluren und Treppenhäusern nützlich, wo das Licht oft vergessen wird, oder auch an der Haustür bzw. der Einfahrt. Nach einer zuvor festgelegten Zeit ohne Bewegung wird das Licht wieder abgeschaltet – und der Stromverbrauch so verringert.“

Noch effizienter wird es mit modernen LED-Lampen der Energieeffizienzklasse A, die bis zu 50 % weniger Energie verbrauchen als herkömmliche LEDs, berichtet Jan-Eike Beckmann, Head of Product Marketing Consumer D/A/CH bei Signify. (Bild: Signify)

Neben Sensorik für den Indoor- und den Outdoorbereich gibt es eine weitere Möglichkeit: „Auch eine Kamera kann als Bewegungssensor dienen, Bewegungen von Mensch oder Tier erkennen und – eingebunden in ein smartes System – dementsprechend darauf reagieren“, erklärt der Experte von Sifnify, Jan-Eike Beckmann. Er verweist auch auf neuartige Technologien wie Wifi Sensing, die sogar eine 360-Grad-Erkennung von Bewegungen ermöglichen, ohne toten Winkel: „Dafür braucht man pro Raum mindestens zwei Leuchtpunkte. Der große Vorteil dabei ist, dass man nicht mehr auf Batterien angewiesen ist, weil die Lampen immer unter Strom stehen.“

Präsenzmelder – eine intelligente Erweiterung

Präsenzsensoren bieten noch mehr Komfort, da sie empfindlich auf kleinste Bewegungen reagieren und das Licht dimmen oder ausschalten, wenn keine Bewegung erkannt wird. Präsenzmelder werden vorwiegend in Büros, Klassenzimmer und allen Räumen eingesetzt, welche unter Tags durch ihre Fensterfronten genügend natürliches Licht bekommen. „Da Präsenzmelder das aktuelle Licht permanent messen (also auch nach dem ersten Einschalten einer Bewegung), können diese im Laufe des Tages, wenn durch Fenster genügend natürliches Licht in den Raum dringt, trotz stattfindender Bewegung die Beleuchtung deaktivieren“, so Andreas Mayer. Dadurch wird mehr Energie im Vergleich zu üblichen Bewegungsmeldern eingespart. Doch es gibt noch mehr: „Sogenannte DIM-Melder dimmen den Verlauf des Kunstlichts bei zunehmender natürlicher Beleuchtung permanent schwächer, bis kein Kunstlicht mehr benötigt wird. Diese Variante ist im Vergleich zum normalen Abschalten der Beleuchtung durch Bewegungs- und Präsenzmelder sehr komfortabel und bewirkt einen sehr angenehmen Übergang vom Kunstlicht zum natürlichen Licht.“

Tageslichtsensoren

„Bewegungssensoren erkennen, wenn sich jemand im Raum aufhält, und schalten das Licht nur dann ein. Nach einer zuvor festgelegten Zeit ohne Bewegung wird das Licht wieder abgeschaltet – und der Stromverbrauch so verringert“, erklärt Andreas Kaider, Systemintegrator und KNX-Trainer. (Bild: Andreas Kaider)

Tageslichtsensoren messen das natürliche Licht im Raum und regulieren die Helligkeit der Beleuchtung. „Wenn es sonnig ist, dimmt der Sensor die Beleuchtung herunter, und bei trüben Tagen erhöht er die Helligkeit“, erläutert Andreas Kaider. So wird immer die ideale Beleuchtung erreicht – energieeffizient und komfortabel. In welchem Ausmaß dabei Energie z.B. auch in der Industrie eingespart werden kann, dafür liefert Andreas Kaider ein praktisches Beispiel: „Bei einem Projekt für die Austrian Airlines wurde ein riesiger Hangar mit Helligkeitssensoren ausgestattet. Früher brannte das Licht dort 24 Stunden lang. Jetzt schaltet es sich automatisch ab, wenn ausreichend natürliches Licht vorhanden ist, die Energieeinsparungen sind enorm.“

Ultraschallbewegungsmelder

Ultraschallbewegungsmelder gewinnen zunehmend an Bedeutung, so Andreas Kaider. Sie bieten aber unterschiedliche Vor- und Nachteile. Ihr großer Vorteil liegt in ihrer Fähigkeit, Bewegungen zu erfassen, selbst wenn die Person nicht direkt sichtbar ist. Beispielsweise schaltet ein Ultraschallmelder das Licht ein, sobald jemand um die Ecke kommt oder sich hinter einer Tür aufhält – lange bevor ein herkömmlicher Bewegungsmelder reagieren würde. Diese hohe Empfindlichkeit macht sie ideal für Situationen, in denen Objekte oder Wände die direkte Sichtlinie blockieren.

Allerdings erfordert der Einsatz von Ultraschallmeldern eine sorgfältige Planung. In Räumen mit Trennwänden können sie ungewollt Bewegungen im nicht genutzten Bereich erfassen und auslösen. Daher ist es wichtig, Ultraschallmelder gezielt dort zu installieren, wo sie ihre Stärken ausspielen können. „Der integrierte Helligkeitssensor sorgt dafür, dass das Licht erst bei einem festgelegten Helligkeitswert – etwa bei 40 Lux – eingeschaltet wird. Dies ist praktisch in Bereichen wie Garagen oder dunklen Eingängen“, so Kaider.

Biodynamisches Licht

Eine weitere Innovation bei der Kombination von Sensorik und moderner LED-Beleuchtung ist das „Human Centric Lighting“ (HCL), das Lichtfarbe und Helligkeit an den natürlichen Tagesverlauf anpasst. Diese Technologie steigert das Wohlbefinden nachweislich, indem sie sich am biologischen Rhythmus des Menschen orientiert. Andreas Mayer dazu: „Hierbei wird mit neuartigen DALI-Präsenzmeldern und passenden DALI-Leuchten sowohl die Lichtfarbe von Warm- bis Kaltweiß sowie die Helligkeit dem natürlichen Tagesverlauf des Lichts nachempfunden. Ein Tageslicht-Farbsensor übermittelt die aktuelle Lichttemperatur und die Beleuchtungsstärke des Tageslichts an den jeweiligen Präsenzmelder.“

Lichtsteuerung

Für eine umfassende Steuerung bietet ein Bus-System wie KNX in Neubauten maximale Flexibilität. KNX ist eine kabelgebundene Lösung, die eine stabile und zentrale Steuerung verschiedener Komponenten wie Licht, Jalousien und Heizung ermöglicht. Der große Vorteil von KNX ist, dass rund 500 Hersteller weltweit Produkte und Komponenten führen und man bei Tausch oder Erweiterung keinem speziellen Anbieter ausgeliefert ist. In diesen Systemen kann auch DALI (Digital Addressable Lighting Interface) integriert werden, um eine präzise Steuerung und Anpassung der Beleuchtung zu erreichen. Diese Art der Installation ist besonders zukunftssicher und eignet sich für umfassende Smart-Home-Projekte.

Neben KNX existieren mittlerweile zahlreiche andere – sogenannte proprietäre – Systeme am Markt. Zwar sind diese in der Regel deutlich günstiger als das „Flaggschiff“ KNX, man sollte allerdings berücksichtigen, dass man damit dauerhaft an den jeweiligen Hersteller gebunden ist.

Flexible Nachrüstlösungen für jedes Zuhause

Für bedarfsgerechte Beleuchtung reicht die Bandbreite der verfügbaren Möglichkeiten von einfachen Bewegungsmeldern bis hin zu vernetzten Smart-Home-Lösungen, die die komplette Lichtsteuerung des Hauses automatisieren können. (Bild: Signify)

Doch nicht nur Neubauten, auch bestehende Häuser und Wohnbereiche können optimal mit moderner Lichtsteuerung ausgestattet werden. Andreas Kaider weiß: „In Altbauten oder wenn das Verlegen neuer Kabel nicht möglich oder gewünscht ist, bieten Funkbewegungsmelder (z.B. basierend auf dem herstellerübergreifenden Standard EnOcean oder KNX RF) eine einfache und kostengünstige Lösung, um das Haus energieeffizient aufzurüsten – ohne aufwändige Verkabelung.“

Für die Nachrüstung oder kleinere Erweiterungen sind demnach drahtlose Standards ideal. Andreas Mayer erklärt: „Dazu gehören WLAN, Zigbee und Bluetooth, die sich einfach installieren lassen und eine gute Lösung für bestehende Häuser bieten. Diese Standards ermöglichen eine flexible Steuerung per App, Sprachbefehl oder smartem Schalter und sorgen dafür, dass sich Beleuchtung und andere Geräte effizient und komfortabel bedienen lassen. Ein Nachteil dieser kabellosen Lösungen ist jedoch, dass sie in der Regel anfälliger für Störungen und von der Stabilität des Funknetzwerks abhängig sind. Zudem können höhere Latenzzeiten (Verzögerungszeit) und ein erhöhter Wartungsaufwand, etwa durch Batteriewechsel bei Geräten, auftreten.“

Jan-Eike Beckmann erklärt die Vor- und Nachteile: „Ein Zigbee-System funktioniert sehr schnell und verbraucht wenig Strom. In einem sogenannten Mesh-System reicht die letzte Lampe das Signal an die nächsten weiter, die in Reichweite sind. Beim WLAN ist die Steuerzentrale der WLAN-Router, der bereits zu Hause vorhanden ist. Man ist dabei allerdings darauf angewiesen, dass sich alle Lampen im WLAN-Netzwerk befinden müssen. Entfernt man sich weiter weg vom Router, müsste man evtl. Repeater o.Ä. dazwischenschalten, was bei einem Mesh-System nicht notwendig ist.“

Verknüpfung mit anderen Funktionen

Smarte Beleuchtung ist nicht nur energieeffizient und komfortabel, sie kann auch abschreckende Wirkung haben. „Es gibt z.B. einen Urlaubsmodus oder auch Abwesenheitsmodi, die sich aktivieren, wenn das System erkennt, dass man sich vom Haus wegbegibt, und Anwesenheit simulieren. Man kann aber auch einen Schritt weitergehen mit Kameras. Wird man benachrichtigt, wenn zu Hause irgendetwas passiert, kann man, bevor zu maximalen Maßnahmen (etwa die Alarmierung der Polizei) gegriffen wird, selbst nachschauen, was gerade zu Hause los ist“, so der Signify-Experte Beckmann. Eine wichtige Rolle spielen im Sicherheitsbereich auch Tür-/Fenster-Sensoren. Aber auch weitere Verknüpfungen mit anderen Smart Home-Produkten sind möglich. „Das funktioniert über den Matter-Standard (ein herstellerübergreifender Standard, der intelligente Geräte verbindet und u.a. von Apple, Google und Amazon entwickelt wurde), der in den letzten Jahren immer präsenter geworden ist. Es lassen sich bestimmte Regeln festlegen, sodass z.B., wenn der Sensor ein offenes Fenster erkennt, das Heizungsthermostat entsprechend reagiert. Deutlich mehr Funktionen, wie z.B. biodynamisches, an den Tagesablauf angepasstes Licht, gibt es jedoch bei den einzelnen Smart Home-Anbietern“, so Jan-Eike Beckmann.

Flexible Lösungen auch für den Außenbereich

Auch eine Kamera kann als Bewegungssensor dienen, Bewegungen von Mensch oder Tier erkennen und – eingebunden in ein smartes System – dementsprechend darauf reagieren, so Jan-Eike Beckmann. (Bild: Signify)

Mit der richtigen Sensortechnik können auch Straßen- oder Wegbeleuchtung sowie die Außenbeleuchtung von Häusern und die Gartenbeleuchtung gesteuert werden. „Mit sogenannten Dämmerungsschaltern, die permanent die Umgebungshelligkeit messen und bei Unterschreiten eines eingestellten Helligkeitswertes automatisch einschalten, kann das jeweilige Licht so aktiviert werden, wenn es wirklich gebraucht wird. Wird am nächsten Morgen dieser Helligkeitswert überschritten, schaltet der Dämmerungsschalter das Licht wieder automatisch aus“, erklärt Experte Mayer. Dämmerungsschalter werden im öffentlichen und privaten Bereich genutzt, z. B. auf Parkplätzen, für Effektbeleuchtungen rund um Gebäude, bei Schaufenstern oder Orientierungsleuchten.

Zeitschaltuhren

Eine weitere elektronische Hilfeleistung stellen verschiedene Zeitschaltuhren dar. Vor allem in Treppenhäusern, die über keine Fenster und somit kein Tageslicht verfügen, sind elektronische Zeitschalter sinnvoll, da sie für eine effiziente Beleuchtung sorgen, wenn Personen das Treppenhaus benutzen. „Nach wie vor auch als analoge Zeitschaltuhren am Markt, haben die digitalen Zeitschaltuhren ob ihrer Vielzahl an Einstellmöglichkeiten inzwischen das Rennen gewonnen“, weiß Andreas Mayer. So kann mit einer digitalen Zeitschaltuhr eine Beleuchtung für einen bestimmten Zeitraum aktiviert werden. Zusätzlich können bei Wochenzeitschaltuhren die Zeiten pro Wochentag verschieden programmiert werden. Jahres- und Astrozeitschaltuhren wiederum verfügen über ein hinterlegtes Astroprogramm: Nach Eingabe des Standortes werden die jeweiligen Sonnenunter- und Sonnenaufgänge gespeichert und die jeweilige Beleuchtung wird dementsprechend erst bei Sonnenuntergang ein- und bei Sonnenaufgang wieder ausgeschaltet. „Bei den digitalen Zeitschaltuhren können zusätzlich im besagten Zeitfenster Beleuchtungspausen programmiert werden und sogar Feiertage in der Uhr aktiviert werden, um an Sonn- und Feiertagen nicht benötigtes Licht auch nicht zu aktivieren. Für globale Lösungen können Programmierungen der Uhr gespeichert werden und an anderen Standorten rasch und fehlerfrei eingespielt werden. Vernetzte Zeitschaltuhren ermöglichen es dem Benutzer, die verteilten Uhren von einer zentralen Stelle aus zu programmieren und deren Ein- und Ausschaltzeiten somit rasch anzupassen“, erklärt Mayer die große Bandbreite an Möglichkeiten.

Astronomische Zeitschaltuhren eignen sich vor allem für Straßen- und Parkplatzbeleuchtungen, beleuchtete Firmenlogos, Werbetafeln und auch Schaufensterbeleuchtungen sowie Gewächshäuser.

Fazit: Nachhaltigkeit und Zukunftssicherheit

Die Kombination aus LED-Beleuchtung und intelligenter Sensorik bietet eine effiziente, komfortable und umweltfreundliche Lösung für moderne Lichtkonzepte. Sie ermöglicht eine bedarfsgerechte Beleuchtung, reduziert den Energieverbrauch und trägt somit nicht nur zur Kostensenkung bei, sondern unterstützt auch den umweltfreundlichen Umgang mit Ressourcen. Mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und einfacher Nachrüstung ist smarte Lichtsteuerung eine Lösung, die sich für jedes Zuhause eignet – vor allem vor dem Hintergrund steigender Energiepreise. Doch Vorsicht ist geboten, denn auch hier gibt es unzählige Produkte, die nicht das einhalten, was sie auf den ersten Blick versprechen. „Deshalb ist es wichtig, auf Qualität bei den Sensoren zu achten. Billige Bewegungsmelder aus dem Internet reagieren oft unzuverlässig. Investieren Sie lieber in hochwertige Technik, die wirklich Energie spart und zuverlässig funktioniert“, rät Andreas Kaider.

¹ Für einen Durchschnittswert im privaten Bereich wird in der Industrie mit einer täglichen Leuchtzeit von 3 Stunden und somit 1.000 Stunden pro Jahr (unter Berücksichtigung von Schwankungen im Sommer/Winter) gerechnet. Somit ergeben 50.000 Stunden eine durchschnittliche Lebensdauer von 50 Jahren.
² KNX ist ein weltweit etablierter Standard für die Haus- und Gebäudesystemtechnik und bezeichnet ein offenes Protokoll, das zur Vernetzung und Steuerung von intelligenten Gebäuden verwendet wird. Es ermöglicht die Integration und Kommunikation verschiedener elektrischer Geräte und Systeme wie Beleuchtung, Heizung, Lüftung, Sicherheitstechnik oder Jalousiesteuerung über eine gemeinsame Plattform.