LED versus klassische Metalldampflampe.
Was eignet sich eigentlich am besten für Sportanlagen?
LED Leuchtmittel sind heute aus der Allgemeinbeleuchtung nicht mehr wegzudenken. Aber ist diese Technologie auch die beste für die Beleuchtung von Sportanlagen?
Auch wenn der Einsatz von Metallhalogenlampen für die Sport- und Flächenbeleuchtung in geschlossenen Leuchten weiterhin zulässig ist, möchten dennoch viele Vereine ihre Anlagen auf effizientere und flexiblere LED-Anlagen umrüsten. Geführte Gespräche und Veranstaltungen mit Betreibern und Sportstättenplanern haben uns gezeigt, dass das Interesse an einer Umrüstung bestehender Anlagen auf LED-Technik sehr hoch ist. Dementsprechend hoch ist allerdings auch die Unsicherheit gegenüber der neuen Technologie und damit der Wissensbedarf. Um diesen Bedarf zu decken, geben wir Ihnen anhand dieses Vergleichs erst einmal einen groben Einblick in die Thematik.
Lichtfarbe & Farbwiedergabe
Der wohl größte Unterschied zwischen einer Metallhalogenlampe und einer LED ist die Vielfalt der Lichtfarben. Während die klassische Lampe eher Lichtfarben von 4300 K (neutralweiß) bis 6500 K (kaltweiß) hergibt, ist bei einer LED auch eine Lichtfarbe von 3000 K (warmweiß) möglich, die als besonders insektenfreundlich gilt. Für zu beleuchtende Flächen, die waldnah gelegen sind, oder sich in Umweltschutzzonen befinden, sind LED-Anlagen daher zu bevorzugen.
Die Farbwiedergabe ist ein Maß für die Qualität einer Lichtquelle und gibt an, welche Farbwirkung dieses Licht beim Auftreten auf farbige Gegenstände hervorruft.
Eine Halogenmetalldampflampe für den Breitensport liegt bei einem Farbwiedergabeindex (Ra) von ca. 65. LEDs zur Sportbeleuchtung starten im Allgemeinen bei Ra 70, je nach verwendeter LED kann der Wert aber auch 80 und größer sein.
Effizienz
Ein Vergleich von Leuchten allein durch die angegebenen Effizienzen (Angabe in Lichtstrom/Watt (lm/W)) ist nicht immer sinnvoll. Warum?
- Bei klassischen Leuchten mit herausnehmbaren Leuchtmittel fehlt diese Angabe. Die Effizienz muss für das jeweilige Leuchtmittel berechnet werden.
Beispiel:HIT-DE 2000W/D/S/HF 230 klm/2060 W = 112 lm/W HIT-DE 2000W/D/S 210 klm/1950 W = 108 lm/W
Zusätzlich muss der optische Wirkungsgrad der Leuchte betrachtet werden. Dieser liegt bei weniger guten Leuchten bei rund 70% und bei guten Leuchten bei bis zu 87%.
Soll heißen: Eine klassische Leuchte hat eine Effizienz zwischen 76 lm/W und 97 lm/W. Elektrische Verluste des Vorschaltgerätes sind hier noch nicht einbezogen.
- Bei vielen LED-Leuchtenherstellern werden für die Effizienzwerte die reinen Bruttolichtströme der LEDs angegeben. Damit sind die Effizienzwerte augenscheinlich bis zu doppelt so hoch wie die einer klassischen Leuchte, jedoch enthalten diese Angaben keinerlei Verluste, die innerhalb der Leuchten entstehen. Dazu zählen optische Verluste durch Linse/Reflektor und Abdeckglas und elektrische Verluste durch die Selbsterwärmung des Vorschaltgerätes. Wichtig ist deshalb die Angabe des Nettolichtstroms. Dieser kann bei sehr guten Leuchten eine Effizienz von 140 lm/W oder mehr erreichen.
- Die Effizienz einer Leuchte sagt nichts darüber aus, welche Lichtmenge tatsächlich auf der zu betrachtenden Nutzebene landet. Denn nicht benötigtes Streulicht ist in der Angabe lm/W auch enthalten. Hierfür ist die Qualität der Lichtlenkung durch entsprechende optische Systeme entscheidend.
Werden diese drei Angaben ins Verhältnis gesetzt, ist zu erkennen, dass ein realistischer Wert in der Energieeinsparung bei der Umrüstung auf LED-Anlagen mit der heutigen Technologie bei ca. 30 % liegt (gemessen bei gleicher Lichtmenge auf dem Spielfeld, ohne Berücksichtigung möglicher Lichtsteuerungen).
Lebensdauer
Fakt ist: Bei einem LED-Leuchtmittel können ganz andere Lebensdauern erreicht werden, als bei einer Metalldampflampe.
Eine klassische Metalldampflampe hat, je nach Type, eine mittlere Lebensdauer von 4000-6000 h. Danach sind die Elektroden abgebrannt und der Abstand zwischen den Elektroden so groß, dass die Zündspannung nicht mehr ausreicht, um den Lichtbogen sicher zu zünden.
Wird eine Sportanlage im Freien ca. 500 h im Jahr betrieben, sollte spätestens nach 8-10 Jahren eine Wartung durchgeführt werden. Nach dieser Betriebszeit sollten die Leuchten gereinigt und die Lampen als Gruppe getauscht werden, danach ist das System wieder wie neu.
Die LED ist „das“ Produkt für Anwendungen, die hohe Nutzungsdauern bedürfen. Grob lässt sich einordnen: Lebensdauern ab 10.000 h bei Hochleistungsleuchten bis hin zu >100.000 h bei niedriger bestromten Leuchten sind praktisch möglich. Zu beachten ist allerdings, dass sich diese Lebensdauerangaben auf die LED-Leuchtmittel beziehen, und nicht auf die gesamten Leuchten. Denn die Lebensdauer der Leuchten wird durch das jeweilige elektronische Vorschaltgerät (Treiber), die Arbeitstemperatur und die Anzahl der Schaltzyklen begrenzt. Trotz dessen sind bei einer LED Flutlichtanlage 10.000 Betriebsstunden in 20 Jahren durchaus realistisch.
Wie bei der klassischen Flutlichtanlage ist auch bei LED-Leuchten eine Reinigung empfehlenswert, denn erstens verschmutzen die Abschlussgläser mit der Zeit und zweitens behindern vor allem grobe Verschmutzungen auf den Kühlrippen den Wärmeabtransport (unbedingt notwendig, da die LED stark temperaturabhängig ist!).
Blendung
Eine Blendung kann das Sehen erheblich erschweren, vermindert die Sehleistung und kann unter Umständen bei einigen Anwendungen sogar eine Gefährdung darstellen.
Während in der Vergangenheit die Blendung auf einem Spielfeld nur für Beobachter zahlenmäßig erfasst wurde, gilt für Deutschland seit 2013 das Bundes-Immissionsschutzgesetz. Hiernach sind jetzt sogenannte k-Faktoren zu berechnen, die die Blendung der Leuchten auf Immissionspunkte außerhalb der Freifläche bewertet.
Die Blendung einer klassischen Leuchte ist deutlich einfacher zu minimieren, da innerhalb der Leuchte nur eine Lichtquelle sitzt. Außenliegende Abschirmblenden können Streulicht nahezu auf Null bringen.
Bei einer LED-Leuchte ist dies deutlich schwieriger. Jede einzelne LED – in Verbindung mit ihrer Linse oder einem Reflektor – stellt eine eigene Lichtverteilung dar, sodass sich die Vielzahl der Lichtverteilungen überlagern. Eine Begrenzung des Streulichts durch außenliegende Blenden ist daher nur sehr schwer möglich, da diese deutlich größer und länger ausfallen müssen.
Links: nicht entblendete klassische Anlage; rechts: entblendete LED-Anlage
Vor- und Nachteile auf einen Blick
Klassische Halogen-Metalldampflampen
Vorteile:
- Niedrige Anschaffungskosten (im Vergleich zur LED)
- Sehr gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis bei jährlichen Betriebsstunden < 500 h
- Möglichkeit, Streulicht leicht zu begrenzen (Immissionsschutz)
- Sehr hohe Lebensdauer des Systems (bei regelmäßiger Wartung)
Nachteile:
- Nicht dimm- bzw. regelbar
- Anlaufzeit (nach Zündung bis 100% Lichtstrom)
- Austauschkosten für den Wechsel des Leuchtmittels
LED-Leuchten
Vorteile:
- Rund 30% Energieeinsparung bei gleicher Lichtmenge
- Sofortige Lichtverfügbarkeit (100% Lichtstrom)
- Vielfältige Regel- und Steuermöglichkeiten
- Insektenfreundliches Licht mit 3000 K möglich
Nachteile:
- Deutlich höhere Anschaffungskosten (im Vergleich zu Metalldampflampen)
- Kein bzw. sehr später Return on Investment durch Energieeinsparung bei jährlichen
Betriebsstunden < 500 h - Deutlich schwieriger zu entblenden in Bezug auf k-Wert-Berechnung