Ob Signalleuchte, Pick-to-Light-System, Arbeitsplatz- oder Maschinenbeleuchtung – LED-Strahler erobern immer mehr industrielle Anwendungsbereiche.
LED-Leuchten sind robuster, längerlebig und energieeffizienter als alle anderen Leuchtmittel. Grund genug für den Automatisierungsspezialisten Turck, sein Portfolio mit LED-Maschinen- und Arbeitsplatzleuchten zu erweitern, die dank M12-Steckverbinder direkt an Steuerungen oder Feldbusverteiler anschließbar sind.
Seit 2009 hat die Europäische Union durch die EG-Verordnung 244/2009 das stufenweise Ende der Haushalts-Glühlampe eingeläutet und den Ersatz durch alternative Leuchtquellen somit faktisch angeordnet. Die jüngste Stufe der Verordnung trat im September 2011 in Kraft. Seitdem müssen Leuchtkörper über 60 Watt die Energieeffizienzklasse C erfüllen, unter 60 Watt die Energieeffizienzklasse E. De facto sind damit alle Glühlampen über 40 Watt verboten.
Die Wehmut ist bei vielen Alltagsnutzern groß. Sie trauern der guten alten Glühbirne nach, schwärmen von ihrem warmen Licht und beklagen die Nachteile der Energiesparlampe – neben der Entsorgungsproblematik vor allem die teilweise deutliche Verzögerung bis zum Erreichen der vollen Leuchtstärke. Berichte von Hamster-Glühbirnen-Käufern erscheinen in den Medien und rufen bei manchem Verständnis, bei anderen Kopfschütteln hervor. Beleuchtet man die Funktionsweise der klassischen Glühbirne, wirkt sie bei aller Genialität ihres Erfinders Thomas Edison heute recht anachronistisch: Man leitet schlicht so viel Strom durch einen elektrischen Leiter, bis dieser sich erhitzt, zu glühen beginnt und dabei eben leuchtet, zwar hell, aber hinsichtlich der Umsetzung von elektrischer Energie in sichtbares Licht leider nur wenig effizient. Der Anteil des sichtbaren Lichts am Gesamtenergieumsatz beträgt maximal fünf Prozent. Es zeichnet sich zunehmend ab, dass neben Energiesparlampen mit ihren dargestellten Nachteilen vor allem LED-Leuchten das Erbe der Glühbirne antreten werden. Die LED-Technologie der Erben Edisons ist inzwischen so ausgereift, dass sie sich in Nischenbereichen längst durchgesetzt hat und zunehmend Marktanteile erobert. Nach Ampeln, Straßenbeleuchtungen, medizintechnischen Anwendungen – insbesondere in der Endoskopie – werden mittlerweile auch Mainstream-Anwendungen wie Taschen- und Fahrradlampen in LED-Technik realisiert. Jede der besonderen Eigenschaften der LED kann in diesen speziellen Einsatzbereichen dabei zum Vorteil werden: Ihre Energieeffizienz, ihre präzise Lichtfarbe oder ihre lange Lebensdauer von rund 100.000 Stunden sind Features, angesichts derer andere Leuchtmittel nicht konkurrenzfähig sind.
Im Industrieumfeld ist die LED-Technologie seit längerem als Status- und Signalleuchte verbreitet. Anders als Glühlampen, sind Leuchtdioden keine thermischen Strahler. Sie emittieren nahezu monochromes Licht in einem begrenzten Spektralbereich. Deshalb sind sie beim Einsatz als Signallicht besonders effizient im Vergleich zu anderen Lichtquellen, bei denen zur Erzielung einer monochromen Farbcharakteristik Farbfilter den größten Teil des Spektrums herausfiltern müssen. Neben diesen Vorteilen sticht die LED andere Leuchtmittel in rauen Einsatzbereichen durch ihre allgemeine Robustheit und Erschütterungsresistenz aus.
Robustes Beleuchtungs-Portfolio
Als Spezialist für industrielle Automation nutzt Tuck die Vorzüge der LED-Technologie für ein umfangreiches LED-Beleuchtungstechnikangebot: Neben Leuchten für die Bildverarbeitung, Signalleuchten und Pick-to-Light-Systemen finden Anwender ab sofort auch LED-Industrieleuchten für Maschinen und Arbeitsplätze im Angebot des Unternehmens. Die meisten Leuchten stammen von Turcks Optik-Partner Banner Engineering, die Maschinenleuchten hingegen werden von Turck selbst entwickelt und produziert.
Signalleuchten werden üblicherweise zur Anzeige von System- oder Maschinenzuständen oder Prozessabschnitten eingesetzt. Bei solchen Start-Stopp-Anzeigen oder Ampelsignalen zahlt sich die hohe Lichtintensität der LED aus. Mit kleinen Bauformen lassen sich helle Signalleuchten auf kleinstem Raum realisieren. Eine Variante der Signalleuchten sind die Pick-to-Light-Systeme. In diesem Bereich zählt Turck zu den Marktführern. Bei Pick-to-Light-Lösungen werden Leuchten zur Anzeigevon Montageabfolgen eingesetzt. In manuellen Produktions- und Konfektionierungsprozessen zeigen LED-Leuchten an Regalfächern oder Lagerkästen dem Monteur die spezifische Produktkonfiguration mit Lichtsignalen an. Der Monteur greift in das signalisierte Fach, entnimmt das entsprechende Teil und baut es ein. Um die Entnahme eines Teils zu garantieren, sind auch Signalleuchten mit integriertem Lichttaster verfügbar, die den Griff ins Fach automatisch quittieren. Über Turcks I/O-Systeme BL20 oder BL67 werden die Signalleuchten angebunden und entweder im systemeigenen CODESYS -programmierbaren Gateway oder von der übergeordneten SPS gesteuert. Um das System in die Automatisierungsinfrastruktur des Anwenders einzubinden, bieten die I/O-Systeme zahlreiche Gateways für die gängigen Feldbus- und Ethernet-Lösungen.
LED-Maschinenbeleuchtung
Doch nicht nur als Signalleuchte eignet sich die LED im Industrieumfeld, auch als Beleuchtungsquelle kann sie ihre Vorteile gegenüber anderen Lichtquellen ausspielen. Seit kurzem ergänzen daher LED-Maschinen- und Arbeitsleuchten das Turck-Portfolio. Die Gehäusematerialien und das Konstruktionsprinzip der Maschinenleuchten entsprechen exakt denen von IP67-Verteilern und -Sensoren. Die Leuchten sind vergossen und resistent gegen herkömmliche Kühlschmierstoffe, Öle oder aggressive Reinigungsmittel. Eine deutlich geringere Reparaturanfälligkeit und verlängerte Austauschzyklen der Leuchten sind die Folge.
Da die LED-Maschinenleuchten mit 24 VDC versorgt werden und eine Stromaufnahme unter 0,5 A haben, lassen sie sich direkt über M12-Steckverbinder an einen Standard-SPS-Ausgang, Passivverteiler oder Feldbusstationen anschließen. Über eine SPS oder ein programmierbares Feldbus-Gateway von Turck kann die Beleuchtung abhängig von anderen Steuerungsvariablen extern geschaltet werden.
Diese Option erleichtert nicht nur die Installation, sondern bietet ganz neue Möglichkeiten der Energieeinsparung. So könnten statt dauerhafter 100-Prozent-Beleuchtung individuelle Beleuchtungsszenarien in Abhängigkeit von Produktionsabschnitt, Produkt, Helligkeit vor Ort oder anderen Parametern programmiert werden. Der reduzierte Verkabelungsaufwand durch den M12-Anschluss gerät angesichts dieser flexiblen Steuerungsmöglichkeiten fast zur Randnotiz. Die Maschinenleuchten sind als Einbau-Längsleuchte sowie als Aufbau-Rund- und Kubusleuchten verfügbar, letztere auch mit Schwanenhals zur leichteren Ausrichtung.
LED-Arbeitsplatzbeleuchtung
Was für die Maschinenbeleuchtung richtig ist, kann beim Einsatz als Arbeitsplatzleuchte im industriellen Umfeld nicht falsch sein. Auch für dieses Anwendungsfeld bringen die LED-Arbeitsplatzleuchten von Turck optimale Voraussetzungen mit. In unmittelbarer Maschinenumgebung, wo es nicht immer sauber ist, wo es bisweilen dampft und staubt und aggressive Reinigungsmittel und -verfahren anderen Leuchtkörpern den Einsatz erschweren, sind LED-Leuchten oft die einzige widerstandsfähige Möglichkeit zur Beleuchtung, wenn man auf aufwändige Schutzgehäuse verzichten will. Möglich wird der Einsatz der LED in der direkten Produktionsumgebung durch ihre Robustheit (Schutzart IP67) und Schockresistenz.
Die Farbtemperatur der LED liegt im Tageslichtbereich zwischen 5.000 und 10.000 Kelvin. Der Lichtstrom beträgt je nach Modell zwischen 65 und 1.800 Lumen. Zum Vergleich: Eine 100-W-Glühlampe hat einen Lichtstrom von rund 1.400 Lumen, eine 60-W-Lampe circa 700. Das Ein-/Ausschalten der Leuchten erfolgt entweder über die Zuschaltung der nötigen Versorgungsspannung (10...30 VDC) oder – bei konstanter Spannungsversorgung – über den bei einigen Varianten integrierten Schalter direkt an der LED-Leuchte.
Die Leuchten sind in drei verschiedenen Bauformgruppen erhältlich: als kompakte Spot-Leuchte, als Linien-Leuchtleiste und als quadratische LED-Lampe für flächige Beleuchtungsanforderungen. So kann jeder Arbeitsbereich mit Lichtströmen von 65 bis 1.800 Lumen optimal ausgeleuchtet werden. Die Spotleuchten mit sechs LED sind mit oder ohne Schalter verfügbar. Die Linien-Leuchten werden in acht Versionen von drei bis zu 24 LED ebenfalls mit oder ohne integriertem Schalter angeboten. Zur vollflächigen Ausleuchtung größerer Arbeitsbereiche bietet Turck vier Flächen-Leuchten mit zwölf bis 48 LED an.
Fazit
Mit ihrer Lebensdauer von typischerweise 100.000 Stunden erhöhen LED-Leuchten die Maschinenverfügbarkeit und reduzieren die Instandhaltungskosten. Insbesondere bei schwer zugänglichen Leuchtkörpern dürften Konstrukteure und Anlagenplaner daher in Zukunft die Installation von LED-Leuchten favorisieren. Auch im Privathaushalt werden sich LED-Leuchten stärker durchsetzen. In den eigenen vier Wänden werden Design, Lichtfarbe, der Anschaffungspreis und vor allem der Stromverbrauch die zentralen Entscheidungsfaktoren sein.
Ab 2016 steht die letzte Stufe der EU-Verordnung an: Alle Lampen (mit Ausnahmen weniger Halogenlampen) müssen dann Energieeffizienzklasse B erfüllen. Glühbirnen und herkömmliche Halogenlampen sind damit dann endgültig verboten. Neben den Energiesparlampen wird bis dahin ein breites Angebot an LED-Strahlern zur Verfügung stehen und die überlegene Technik auch im privaten Bereich populär machen. Abzuwarten bleibt, ob sich Szenarien von leuchtenden Wänden bewahrheiten, wie OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) sie möglich machen sollen. Mit der OLED wären wir dann jedenfalls wieder beim organischen Leuchtmaterial angekommen: Der Glühfaden in Edisons verbesserter Glühlampe von 1880 bestand aus verkohlten Bambusfasern.
Autor
Markus Bregulla ist Produktmanager für Opto- und Ultraschallsensorik bei Turck in Mülheim
Weitere Infos über Turck unter:
www.turck.de