Standard zum Dimmen Wird das Dimmen von LEDs mit Ledotron einfacher?

Autor / Redakteur: Nach Unterlagen von Ledotron / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Eine LED zu dimmen war bisher abhängig von der Treiberlösung. Mit dem digitalen Standard Ledotron sollen sich LEDs und auch Kompaktleuchtstofflampen herstellerübergreifend dimmen lassen.

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Digitales Dimmen: Mit Ledotron wurde ein offener Standard entwickelt, weil analoge Dimmtechnologien nicht ausreichend optimierbar sind, um LED- und Energiesparlampen zukünftig einwandfrei und normenkonform zu regeln
Digitales Dimmen: Mit Ledotron wurde ein offener Standard entwickelt, weil analoge Dimmtechnologien nicht ausreichend optimierbar sind, um LED- und Energiesparlampen zukünftig einwandfrei und normenkonform zu regeln
(Ledotron)

LED-und Energiesparlampen überzeugen in fast allen Bereichen – aber leider nicht beim Dimmen. Nicht normierte Kombinationen von Steuergerät und Lampe erzeugen Störungen oder versagen ganz den Dienst. Es wird also höchste Zeit für eine neue, zukunftsfähige Technologie. Doch die kann nur funktionieren, wenn die Dimmer- und Leuchtmittelsortimente der verschiedenen Unternehmen aufeinander abgestimmt sind. Gleichzeitig muss für Anwender flächendeckend eine große Auswahl von Produkten zur Verfügung stehen. Eine Herausforderung für Hersteller, Handel und Handwerk, der sich die führenden Elektromarken von Installationstechnik wie Gira, Jung, Merten und Schneider Electric sowie der Leuchtenhersteller Osram gemeinsam gestellt haben. Mit Erfolg: Das Resultat ihrer Zusammenarbeit ist die Dimm- und Regeltechnik Ledotron. Sie basiert auf einem herstellerübergreifenden digitalen Standard, der Steuergeräte und Lampen kompatibel macht und zuverlässig, komfortabel und sicher verbindet.

Ergänzendes zum Thema
Ledotron als zukunftsfähiger Standard

Allein das Angebot der verschiedenen Schalterwelten ist vielfältig: Zentralausschalter, Touchdimmer mit Sensortechnik, Panikschalter, Lichtszenensensor und andere Schalterinnovationen, die heute erhältlich sind, werden von einigen noch für Technik von morgen gehalten. Dass es darüber hinaus auch Displays, Panels und andere Kontrolleinheiten gibt, über die man ganze Lichtszenarien kreieren und steuern kann ist den wenigsten bewusst.

Mit dem Standard Ledotron ist in der Lage, alle diese Möglichkeiten mit den modernen LED- und Energiesparlampen voll ausschöpfen und darüber hinaus ausbau- und zukunftsfähig ist. So wird man in Zukunft über Ledotron-Farbsteuergeräte und -LED-RGB-Lampen die Helligkeit der Einzelfarben Rot, Grün, Blau als auch das Farbweiß („Tuneable White“) individuell einstellen. Es soll möglich sein, ganze vorprogrammierte Farbszenarien abzurufen. Basierend auf dem RGB-Farbraum lassen sich durch das additive Regulieren von Rot, Grün und Blau die unterschiedlichsten Farben nachbilden und das dimmbar.

Dimmen von LEDs – es muss herstellerübergreifend sein

Blockdiagramm: Der Übertragungsweg vom Ledotron-Steuergerät und -Lampe
Blockdiagramm: Der Übertragungsweg vom Ledotron-Steuergerät und -Lampe
(Ledotron)
Ein einheitlicher Standard ist für alle von Vorteil: Handel, Handwerk und Anwender. Alle Leuchtmittel und Steuergeräte auf Ledotron arbeiten einwandfrei miteinander. Die gemeinsame digitale Basis vereinfacht Fachhändlern und Elektromeistern die Bestellung: Ein Fehlkauf aufgrund von Kompatibilitätsproblemen ist ausgeschlossen. Auch die Frage der Gewährleistung wirft keine unnötigen Risiken mehr für die installierenden Betriebe auf. Und der Anwender soll sich ebenfalls auf der sicheren Seite befinden.

Einen herstellerübergreifenden Standard zu entwickeln ist überaus sinnvoll, aber alles andere als einfach. Die Interessenschwerpunkte mehrerer Unternehmen, die zum Teil im direkten Wettbewerb stehen, unter einem Systemdach zu vereinen, ist komplex. Der industrieoffene Standard entspricht den praktischen Anforderungen des Marktes in allen Punkten. Die Dimm- und Regeltechnologie macht Schluss mit den Kompatibilitätsproblemen zwischen Steuergeräten und Leuchtmitteln – zukünftig wird Dimmen digital definiert. Der Standard wurde entwickelt, weil analoge Dimmtechnologien nicht ausreichend optimierbar sind, um LED- und Energiesparlampen zukünftig einwandfrei und normenkonform zu regeln. Dimmer sollen deshalb durch Steuergeräte auf Basis von Ledotron ersetzt werden, die digitale Steuerinformationen direkt über die vorhandene Netzleitung an die Leuchtmittel senden. Die integrierten Vorschaltgeräte nehmen die Informationen auf und setzen sie in Funktionen für mehr Lichtkomfort um.

Wie bisher gedimmt wurde

Signalverlauf: Das Steuergerät ist in 2-Draht-Technik ausgeführt
Signalverlauf: Das Steuergerät ist in 2-Draht-Technik ausgeführt
(Ledotron)
Bei bisher üblichen Dimmverfahren dimensioniert der Dimmer die an die Lampe abgegebene Leistung durch ein Anschneiden des Netzsinus in der ansteigenden oder ein Abschneiden des Netzsinus in der abfallenden Phase jeder Halbwelle. In gedimmtem Zustand steht der Lampe und ihrem integrierten Vorschaltgerät im Lampensockel nur noch ein Bruchteil der Netzspannung zur Verfügung. Die Steuergeräte gehen da vollständig anders vor und leiten den Netzsinus im Betrieb – unabhängig vom gewünschten Helligkeitswert der Lampe – nahezu vollständig zur Lampe durch.

Lediglich ein kleiner konstanter Anschnitt sorgt dafür, dass das Steuergerät sich selbst mit Energie versorgen kann. Das Steuergerät enthält einen Encoder, der Informationen zur gewünschten Helligkeits- und/oder Farbinformationen als digitales Telegramm auf den Netzsinus aufprägt. Ein Decoder im Vorschaltgerät der Lampe wertet das Telegramm auf dem Netzsinus aus und übermittelt die Informationen an die Leistungselektronik der Lampe, um die Lampe dann mit den gewünschten Werten zu betreiben.

Schaltung und Signalverläufe im Vergleich

Tabelle: Übersicht der verschiedenen Betriebsmodi bei Ledotron-Standard
Tabelle: Übersicht der verschiedenen Betriebsmodi bei Ledotron-Standard
(Ledotron)
Da das Steuergerät in 2-Draht-Technik ausgeführt ist, verfügt es nicht über einen Neutralleiter-Anschluss und muss sich folglich durch einen kleinen Strom über die Lampenlast selbst versorgen. Dazu generiert es einen kleinen konstanten Phasenanschnitt. Das digitale Telegramm wird auf die fallende Flanke des Netzsinus aufgekoppelt und erstreckt sich über mehrere Halbwellen. Stellt man die Schaltungen und Signalverläufe vergleichend gegenüber wird deutlich, dass Steuergerät und Lampe nur einfach paarweise auszutauschen sind, um bestehende Anlagen auf das neue Verfahren umzurüsten.

Sollte einmal irrtümlich eine Lampe, die nicht dem Ledotron-Standard entspricht, in eine Ledotron-gesteuerte Leuchte eingesetzt werden, wird man sie problemlos ein- und ausschalten können, weil das Steuergerät nahezu volle Netzspannung durchreicht. Lediglich ein Dimmen ist nicht möglich, weil die Lampe die Telegramme nicht auswerten kann.

Die digitalen Steuergeräte leisten bei weitem mehr als heutige analoge Dimmer. Verschieden definierte Betriebsmodi können Steuergerät und Lampe in die Lage versetzen, den übertragenen Wert unterschiedlich zu interpretieren. Primär geht es hier um die Möglichkeit, die übertragenen Werte als Helligkeitswert, als Farbtemperaturwert oder auch als Farbwert für Rot-, Grün- oder Blauanteil lampenseitig darstellen zu können. Zu diesem Zweck enthält das Telegramm drei ergänzende Bit, die einen Betriebsmodus für Steuergerät und Lampe definieren. Mit 3 Bit lassen sich zunächst bis zu acht Betriebsmodi definieren, doch durch Kaskadierung der Telegrammstruktur ist die theoretische Anzahl der möglichen Betriebsmodi erweiterbar.

Falls Steuergerät und Lampen nicht vollständig über gleiche Betriebsmodi verfügen, stellen sich beide Komponenten automatisch auf die gemeinsam möglichen Betriebsmodi ein.

  • Ein Steuergerät mit nur einem Drehknopf für Helligkeit wird mit einer RGB-LED-Lampe kombiniert. Ergebnis: Die RGB-Lampe lässt sich in weißem Licht betreiben und in der Helligkeit verstellen.
  • Ein Steuergerät mit RGB-Bedienoption wird mit einer CFLi-Lampe kombiniert. Ergebnis: Die Lampe lässt sich problemlos in ihrem weißen Licht dimmen, aber nicht in Ihrer Farbe verstellen.

Trotz des typischen Anwendungsfall, in dem ein Steuergerät eine oder mehrere Lampen steuert, wurde ein Adressierungsverfahren vermieden. Es ist interessant, mehrere Lampen in einem Stromkreis unabhängig voneinander steuern zu können. Um beide Ziele gleichzeitig zu erreichen, wurden im Telegramm 2 Bit als Gruppenadresse für Lampengruppen eingeführt. Wird die Gruppenadresse nicht genutzt, beispielsweise weil Steuergerät und Lampe nicht über entsprechende Einstellmöglichkeiten verfügen, dann wird automatisch Adresse „0“ verwendet, auf die alle angeschlossenen Lampen gleichartig reagieren. Wird aber eine Adressvergabe von Steuergerät und Lampen unterstützt, beispielsweise indem sie über Adressschalter am Gehäuse verfügen, dann können die an einem gemeinsamen Stromkreis angeschlossenen Lampen in drei individuell angesteuerten Lampengruppen betrieben werden.

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