Smart Lighting – Licht aus dem Netzwerk

LED-Beleuchtung auf dem Vormarsch

Thomas Kwaterski

LEDs verdrängen im Arbeitsplatzumfeld zunehmend die herkömmlichen Leuchtmittel. Besonders in modernen Bürogebäuden, in denen besonderer Wert auf Ergonomie, Komfort und Energieeffizienz gelegt wird, sind LED-Beleuchtungslösungen unverzichtbar. Der Einsatz der Leuchtstoffröhre begann bereits vor über 80 Jahren. Das Konzept, bei einer Gasentladung entstehendes UV-Licht durch einen Leuchtstoff in sichtbares Licht zu verwandeln, ist sogar nahezu hundert Jahre alt. Leuchten und Vorschaltgeräte haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Sie wurden dimmbar, die Leuchten sind in Bussysteme integrierbar und ermöglichen damit per Knopfdruck verschiedene Lichtszenarien. Die Programmierung für solche Bussysteme ist jedoch aufwendig, verglichen mit der Konfiguration von IP-Geräten per Mausklick.

Moderne LED-Leuchtmittel bieten zahlreiche Vorteile gegenüber althergebrachter Beleuchtung. Das von ihnen emittierte Licht entspricht weitgehend natürlichem Tageslicht, was für ein angenehmes Lichtempfinden sorgt. LEDs sind mit geringem Aufwand stufenlos dimmbar, so dass die Beleuchtung auch häufig wechselnden Anforderungen problemlos angepasst werden kann. Allem voran jedoch zeichnen sich LEDs durch eine unerreicht hohe Energieeffizienz aus. Sie benötigen keine hohe Zündspannung wie herkömmliche Leuchtstoffröhren und können mit Kleinspannung betrieben werden, was je nach Ausführung eine Energieversorgung mit Power-over-Ethernet (PoE) oder Power-over-Ethernet Plus (PoE+) möglich macht.

Power-over-Ethernet für die Beleuchtung

Die Energieversorgung von Endgeräten mit Power-over-Ethernet ist weltweit standardisiert. Anders als bei der klassischen Elektrotechnik gibt es keine nationalen Unterschiede. Die Stromversorgung erfolgt über den Datenanschluss und nutzt das bewährte Prinzip der Fernspeisung von Endgeräten mit Gleichspannung.

Aktuell stehen zwei Varianten zur Verfügung: Power-over-Ethernet (PoE) nach IEEE 802.3af arbeitet mit einer Gleichspannung von 48 Volt. Am Endgerät steht eine Leistung von maximal 12,95 W zur Verfügung. Power-over-Ethernet Plus (PoE+) nach IEEE 802.3at arbeitet mit einer Gleichspannung von typisch 54 Volt. Am Endgerät stehen maximal 25,5 W zur Verfügung. Da die Stromversorgung PoE-fähiger Geräte direkt über den Datenanschluss erfolgt, ist ein 230 V-Anschluss nicht notwendig. Durch den Einsatz von Kleinspannung wird weder für die Geräte noch für die notwendige Infrastruktur eine Elektrofachkraft für Installation und Wartung benötigt. Die Beleuchtung wird vollständig in die Infrastruktur für verteilte Gebäudesysteme integriert und wird damit Teil der informationstechnischen Anlage. Die Strombegrenzung seitens der speisenden Geräte (englisch: Power Sourcing Equipment, kurz: PSE) wie der Smart Engine der LED-Beleuchtung sorgt für ein zusätzliches Maß an Sicherheit. Wird die Engine darüber hinaus, wie in der IT üblich, über eine USV abgestützt, funktioniert die Beleuchtung auch bei Stromausfall.

Moderne LED-Beleuchtungslösungen

Die Systeme der Gebäudetechnik entwickeln sich unaufhaltsam in Richtung IP. Die Telefonie machte den Anfang, die Videoüberwachung folgte und mittlerweile kommen immer mehr Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung und der Gebäudeautomation dazu: Geräte der Zutrittskontrolle und Zeiterfassung sind mit IP-Anschluss erhältlich und zunehmend auch Sensoren und Aktoren, die bislang hauptsächlich über Bussysteme verbunden waren.

Das „Internet der Dinge“ (englisch: internet of things, kurz: IoT) ist im Smart Building bereits Stand der Technik. Moderne LED-Beleuchtungssysteme bestehen aus wenigen Komponenten: der Leuchte mit dem LED-Leuchtmittel; einem Smart Lighting Controller für die Kommunikation und Einbindung von Leuchte und Sensor in das IP-Netzwerk; einem Sensor, der die Umgebungsparameter aufnimmt; einer Smart Engine, die die Leuchte über PoE+ mit Strom versorgt; einem Netzwerk-Switch als intelligente Steuerzentrale des Beleuchtungssystems und einer App auf dem Switch, die als Mini-Programm die benötigten Funktionalitäten zur Verfügung stellt. […]