Alles, was Sie über Vorschaltgeräte wissen müssen

Wie funktionieren Vorschaltgeräte?

Als Teil einer Reihe integrierter Beleuchtungssteckverbindern hat ein Vorschaltgerät im Wesentlichen zwei Aufgaben zu erfüllen. Es verstärkt beim Einschalten den Stromfluss, um diesen dann nach Inbetriebnahme des Leuchtmittels auf einen niedrigeren Spannungswert abzusenken.

Die erste Aufgabe des Vorschaltgeräts ist sicherzustellen, dass genügend Spannung anliegt, damit das Leuchtmittel funktioniert. Diese „Starthilfe“ liefert es unmittelbar nach dem Betätigen eines Schalters in Form von ausreichend Strom zwischen den beiden Elektroden in der Lampe, sodass diese einen Lichtbogen erzeugen.

Die zweite, ebenso wichtige Aufgabe eines Vorschaltgeräts ist die Regelung des Stromflusses. Nach der Einschaltphase benötigt die Leuchte nur noch einen Teil der voll verfügbaren Spannung aus dem Stromnetz. Die anfänglich höhere elektrische Spannung kann, würden sie über einen längeren Zeitraum weiterbestehen, sehr schnell dazu führen, dass die Leuchtmittel überhitzen und diese somit beschädigen. Dies hätte ein „Durchbrennen“ der Leuchte zur Folge haben.

Verschiedene Vorschaltgerätearten

Die auf dem Markt erhältlichen Typen von Vorschaltgeräten reichen von relativ einfachen, bereits in den Regelkreis der Leuchte integrierten Bauteilen bis hin zu wesentlich komplexeren Schaltkreiskomponenten. Letztere ermöglichen die Anpassung von Spannung und Stromfluss, sodass Leuchtstofflampen vollständig gedimmt werden können.

Nachfolgend befassen wir uns mit den verschiedenen Vorschaltgerätearten und erläutern, welche sich am besten für bestimmte Leuchtmittel eignen.

Benötigen LEDs Vorschaltgeräte?

LED-Lampen werden im Allgemeinen wegen ihrer überragend hochwertigen und gleichmässigen Lichtleistung und ihrer langfristig niedrigen Betriebskosten immer beliebter. Auch im industriellen Bereich ersetzen sie immer öfter konventionelle Leuchtstoffröhren. Die Lampen selbst sind im Vergleich zu anderen Beleuchtungsarten oft zwar teurer, gleichen die anfänglich höheren Anschaffungskosten aufgrund ihrer deutlich höheren Effizienz aber relativ schnell aus.

Da die Leistungsaufnahme von LED-Leuchten wesentlich niedriger ausfällt, benötigen sie theoretisch gesehen kein Vorschaltgerät. Um den Austausch der in Industrieanlagen, Büros, Fabriken und Lagerhallen verwendeten Leuchtstoff- oder Hochdruckentladungslampen durch LEDs zu erleichtern, gibt es jedoch sogenannte Plug-and-Play-Lösungen. Diese ermöglichen das direkte Einsetzen der LEDs in die vorhandenen Fassungen.

LEDs verwenden Schaltelemente, die als Treiber bezeichnet werden und Vorschaltgeräten ähneln. Andere LED-Ausführungen sind bereits von Werk ab mit den von Leuchtstoff- und Hochdruckentladungslampen verwendeten Fassungen kompatibel und können sofort eingesetzt werden.

Jedes Vorschaltgerät hat eine begrenzte Lebensdauer. Spätestens dann, wenn diese erreicht wurde, ist die Anschaffung eines speziellen LED-Vorschaltgeräts notwendig, auch wenn diese eigentlich keines benötigt. Da LED-Lampen nur in Kombination mit den korrekten Treibern funktionieren, muss das bereits vorhandene Vorschaltgerät zuvor vollständig ausgebaut werden.

Hierfür bieten Plug-and-Play-LEDs einen probaten Kompromiss. Sie sind in der Regel zwar teurer, aber die etwas höheren Kosten für die Lampen fallen im Vergleich zu einer Umrüstung oder einem kompletten Austausch der gesamten Fassung geringer aus. Sogenannte Hybrid- oder lineare LEDs funktionieren mit vorhandenen Vorschaltgeräten. Fällt ein solches aus, können sie für die Weiterverwendung direkt mit der Netzspannung verbunden bzw. mit einem Treiber ausgestattet werden.

Obwohl LED-Lampen, welche nicht mit üblichen Vorschaltgeräten kompatibel sind, günstiger sind, erfordert die Installation und Verdrahtung fachkundiges Personal. Andernfalls stellen sie ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da die Buchsen bei Umgehung des Vorschaltgeräts die Netzspannung führen.

In den meisten Fällen empfiehlt es sich daher eher, bei der Nachrüstung etwas teurere, dafür aber mit Vorschaltgeräten kompatible LED-Lampen anzuschaffen. Bei Bedarf können Sie die Vorschaltgeräte nach wie vor austauschen. Ausserdem ist das Nachrüsten Ihrer Beleuchtung so einfach und sicher wie ein einfacher Lampenwechsel.

Vorschaltgeräte für Hochdruckentladungslampen

Vorschaltgeräte für Hochdruckentladungslampen, oder HID-Vorschaltgeräte, funktionieren bis auf einige wenige Unterschiede ähnlich wie die Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen, sind aber etwas komplexer aufgebaut.

Hochdruckentladungslampen schalten sich recht schnell und mit nur wenig oder ganz ohne Aufwärmzeit ein- und aus. Die für sie konzipierten Vorschaltgeräte sind daher auf eine schnelle Erwärmung und Kühlung des Gases ausgelegt, ohne dass die Röhre dabei beschädigt oder gar zum Platzen gebracht wird.

Darüber hinaus muss der Stromfluss zu den Hochdruckentladungslampen sehr genau geregelt werden. Fliesst zu wenig Strom wirkt sich das ebenso negativ auf die Lebensdauer der Leuchte aus wie ein Zuviel. Ein weiterer Vorteil von Vorschaltgeräten für Hochdruckentladungslampen: Bei Bedarf wandeln sie auch Gleichstrom in Wechselstrom um und regeln den Stromfluss innerhalb der für diese Lichttypen erforderlichen spezifischen und relativ engen Bereiche.

Elektronische Vorschaltgeräte

Elektronische Vorschaltgeräte verwenden Induktionsspulen in Reihenschaltung, um den Stromfluss durch den Schaltkreis der Lampe zu leiten. Gegenüber den grösseren, meist etwas günstigeren magnetischen Varianten bieten sie gleich mehrere Vorteile.

So arbeiten elektronische Vorschaltgeräte mit viel höheren Frequenzen als elektromagnetische. Dadurch flimmern und summen Lampen in viel geringerem, meist kaum wahrnehmbaren Masse.

Gibt eine Leuchtstoffröhre, Hochdruckentladungslampe oder LED ein hörbares Summen von sich oder flimmert sie, obwohl sie in gutem Zustand ist, liegt die Ursache höchstwahrscheinlich bei einem magnetischen Vorschaltgerät. Ist ein solches installiert, steuert es den Stromfluss mit einer wesentlich niedrigeren Frequenz als elektronische Vorschaltgeräte. Die geringfügigen Abweichungen der Wellenform bei der Stromabgabe sind dadurch wesentlich deutlicher zu erkennen und machen sich im bereits erwähnten Summen oder Flimmern bemerkbar.

Elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen

Magnetische Vorschaltgeräte werden meist noch in älteren Leuchtstoffröhren verwendet, wie sie in vielen Arbeitsbereichen zu finden sind. Oft sind sie in Fassungen montiert, die schon seit einiger Zeit nicht mehr aufgerüstet wurden und kommen häufig in Werkstätten oder Industrieanlagen vor, die noch nicht auf Hochdruckentladungslampen, LED-Einbauleuchten oder freistehende Lampen neuerer Ausführung umgerüstet haben.

Dimmbare Leuchtstofflampen sowie viele neuere und kompaktere Leuchtstofflampen erfordern häufig elektronische Vorschaltgeräte, um ordnungsgemäss zu funktionieren. Das liegt daran, dass ihre Stromregelsysteme komplexer sind. Elektronische Vorschaltgeräte können wesentlich besser den Stromfluss präziser und effizienter steuern, und reduzieren auf diese Weise auch wahrnehmbare Geräusche und Flimmern. Dadurch werden von diesen Geräten beleuchtete Lampen meist als angenehmer empfunden.

Obwohl die Anschaffungskosten dieser Geräte höher sind, machen sie diese durch ihre höhere Lebensdauer problemlos wieder wett. Dieser Vorteil kommt vor allem dann wirtschaftlich zur Geltung, wenn Sie bei Ihrem Leuchtstofflampensystem regelmässig grössere Mengen an Vorschaltgeräten und anderen Teilen warten und ersetzen müssen.

Vorschaltgerät anschließen – so geht’s!

Wie bei allen elektrischen Arbeiten sollten Sie den Wechsel eines Vorschaltgeräts für Leuchtstoff- oder Hochdruckentladungslampen einem qualifizierten Fachmann zu überlassen – es sei denn, Sie wissen genau, was Sie tun. Unsere Schritt-für-Schritt-Anleitung erklärt die nötigen Schritte leicht verständlich:

So wechseln Sie ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen aus:

1. Schalten Sie vor dem Verdrahten oder Wechsel eines Vorschaltgeräts für Leuchtstofflampen zuerst die Stromversorgung aus. Falls möglich, trennen Sie die Fassung von der Stromversorgung.
2. Nehmen Sie als Nächstes ggf. die Lichtstreuscheibe ab, mit der die Lampe abgedeckt ist. Anschliessend können sie diese problemlos entfernen.
3. Sobald Sie sich Zugang zum Vorschaltgerät verschafft haben, entfernen die dessen Abdeckung. Beachten Sie hierfür die Herstellerhinweise zur sachgemässen Entfernung und bitten Sie im Zweifelsfalle einen Fachmann um Unterstützung.
4. Nach Entfernen der Abdeckung trennen Sie, sofern möglich, alle Kabel. Zuvor sollten sie diese markieren, um sie später wieder an den vorgesehen Platz befestigen zu können. In manchen Fällen, vor allem bei älteren Geräten, lassen sich die Kabel nicht ausstecken. Falls dies auf Ihr Vorschaltgerät zutrifft, müssen Sie alle an dem Gerät befestigten Kabel mit einem Kabelschneider oder einer Zange und einige Zentimeter übriglassen. Achtung: Prüfen Sie sicherheitshalber, ob die Stromversorgung der Fassung tatsächlich unterbrochen ist, bevor Sie Kabel berühren. Verwenden Sie dazu am besten einen berührungslosen Spannungsprüfer.
5. Sobald sie die gesamte Verkabelung getrennt haben, lösen Sie die Schrauben am Vorschaltgerät und schliesslich es selber. Halten Sie es dabei mit einer Hand fest, damit es nicht herabfällt. Heben Sie es am besten auf, damit Sie beim Kauf eines Ersatzgerätes sichergehen können, dass es mit Ihrem System kompatibel ist.
6. Zu Installation des neuen Geräts führen Sie die oben aufgeführten Schritte in umgekehrter Reihenfolge durch.
7. Schalten Sie die Stromversorgung erst wieder ein, wenn Sie das Vorschaltgerät vollständig eingebaut haben. Sollte das Gerät nicht wie erwartet funktionieren, schalten Sie die Stromversorgung wieder aus (oder ziehen Sie den Netzstecker aus der Steckdose), ehe Sie die Fehlerursache beheben.

Hinweis: Alte Vorschaltgeräte können Giftstoffe enthalten, die sowohl für Sie als auch für die Umwelt schädlich sind – entsorgen Sie sie daher ordnungsgemäss, entweder auf einem Recyclinghof oder auf einer Annahmestelle für Sondermüll.

So überprüfen Sie Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen

Wenn die Leuchtstoffröhren viel stärker flackern, ein hörbares Summen vernehmbar ist oder der Einschaltvorgang viel länger als gewöhnlich dauert (falls sich die Beleuchtung überhaupt einschalten lässt), ist womöglich der Austausch des Vorschaltgeräts hinfällig. Auch Farbe und Gleichmäßigkeit des ausgestrahlten Lichts können Hinweise auf nicht mehr ordnungsgemäß funktionierende Geräte sein.

Sollten solche Hinweise nicht genügen, können Sie via Multimeter und Schraubendreher einen Schnelltest durchführen. Befolgen Sie dafür die ersten beiden der oben genannten Schritte zum Auswechseln des Vorschaltgeräts (trennen sie vorher die Stromzufuhr) und prüfen Sie es zunächst auf Anzeichen von Verbrennungen, Schwellungen oder Ölaustritt. Falls eines davon zutrifft, muss das Gerät vollständig ersetzt werden. Bei Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen kommt es oft dann zu einem Ölaustritt, wenn die innere Dichtung aufgrund der hohen Temperaturen spröde geworden ist.

Liegen keine sichtbaren Anzeichen von Schäden vor, prüfen Sie die Verdrahtung des Vorschaltgeräts mit dem Multimeter in der Ohm-Einstellung (X1K, falls es mehrere Optionen gibt). Prüfen Sie zuerst die Hochspannungsseite zwischen den Kabeln des Vorschaltgeräts auf Durchgang. Führen Sie hierzu eine Prüfspitze des Multimeters in den Drahtsteckverbinder ein, der die weißen Drähte zusammenhält. Prüfen Sie dann, ob der Strom normal durchfließt, indem Sie mit der anderen Prüfspitze die Enden der blauen, roten (bei manchen Produkten möglicherweise gelben) Kabel berühren, die vom Vorschaltgerät wegführen.

Wenn alle Kabelpaare auf der Hochspannungsseite normalen Strom führen, fahren Sie mit der Niederspannungsseite fort und entfernen Sie die Muttern von den Kabeln, die an der Speiseseite des Vorschaltgeräts befestigt sind. Falls das Multimeter auch an den Enden dieser Kabel Dauerstrom anzeigt, funktioniert das Vorschaltgerät wahrscheinlich einwandfrei. Falls nicht, muss es ersetzt werden.

Überblick

Die Vielzahl Kompatibilitäten und Typen von Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen, Hochdruckentladungslampen und LED-Lampen sorgen oftmals für Verwirrung, insbesondere wenn verschiedene Fassungen und Leuchten gewartet werden müssen.

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