Sensoren: Basis für ein funktionierendes Lichtmanagement

Sensoren haben verschiedene Aufgaben. Dazu zählen unter anderem: Tageslichtmessung, Bewegungs- oder Präsenzerfassung. Gerade bei der Montage gibt es einiges zu beachten, was die uneingeschränkte Funktionalität sichert, wie z. B. die Montagehöhe und Raumgröße, Erfassungsgeometrie sowie klimatische Besonderheiten.


Die Anforderungen eines Lichtmanagementprojekts sind stets individuell und oft komplex. Für jede Ausbaustufe gibt es passende Sensoren – von Bewegungs-  über Präsenzerfassung bis zu tageslichtabhängiger Regelung in Innenräumen oder der Lichtsteuerung nach Verkehrsaufkommen und Witterung auf Straßen. Sie messen die relevanten Parameter kontinuierlich und ermöglichen so eine automatische Anpassung der Beleuchtung.

Sensoren für Tageslichtnutzung

„Intelligentes" Lichtmanagement nutzt das einfallende Tageslicht, bietet hohen Komfort und das höchste Einsparpotenzial. Lichtsensoren messen die Menge des einfallenden Tageslichts im Gebäude auf einer Referenzmessfläche. Unterschreitet die Beleuchtungsstärke einen vorab eingestellten Sollwert, wird künstliches Licht bedarfsgerecht zugeschaltet bzw. stufenlos nachgesteuert bzw. nachgeregelt.

Tageslicht variiert nach Tages- und Jahreszeit, nach Wetter und geografischer Lage. Aufgrund dieser Schwankungen und je nach Raumtiefe kann in Innenräumen deshalb auch tagsüber häufig nicht auf künstliches Licht verzichtet werden.

Sensoren für Bewegungs- und Präsenzerfassung

Bewegungssensoren reagieren auf Geh- und Fahrbewegungen: Sie nehmen diese im Erfassungsbereich wahr und reagieren darauf. Ein typisches Beispiel ist der Bewegungsmelder am Haus: Er sorgt dafür, dass Personen bei Dunkelheit erfasst werden und sich das Licht automatisch einschaltet. Nach zuvor definierter „bewegungsloser" Zeit wird das Licht wieder ausgeschaltet. Integrierte Dämmerungsschalter stellen sicher, dass die Bewegungsmelder nur in den Dunkelstunden arbeiten.

Bewegungsmeldertechnologien

Sensor-
technik
Anwebdungsbereiche Vorteile Nachteile
PIR Innenraum
(Schwerpunkt:
Büroflächen, Flure)
- Einfache Installation
- Einfache Inbetriebnahme
- Kostengünstig
- Häufig in Verbindung mit Tageslichtsensoren eingesetzt
- Planungsaufwand für Positionierung
- Störanfälligkeit bei bewegter Luft (z. B. durch Lüfter)
- Verdeckte Körper können schlechter erfasst werden
Hoch-
frequenz
Innenraum
(Schwerpunkt:
Flure, Tiefgaragen)
- Einfache Installation
- Kostengünstig
- Kann in Leuchten o. Wänden verschwinden
- Ausrichtung i. d. R. sehr kompliziert
- Störungsanfällig bei nicht korrekter Ausrichtung
Akustik Innenraum
(Schwerpunkt:
verwinkelte Räume, z. B. WC)
- Großer Erfassungsbereich
- Einfache Installation
- Einfache Inbetriebnahme
- Störungsanfällig gegen Fremdgeräusche
- Abgrenzung zu anderen Räumen nur schwer möglich
Optik
(OCR-Chip)
Spezial-
anwendungen

(Schwerpunkt:
Erfassung Raumbegrenzungsflächen, Personenanzahl in Innenräumen)
- Optimale Erfassung durch digitale Verarbeitung
- Nahezu fehlerfreie Detektion
- Einfache Installation
- Weitere Lichteigenschaften sind erfassbar
- Hoher Inbetriebnahmeaufwand (Software)
Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR) nehmen Wärmestrahlung zum Beispiel von bewegten Personen und Fahrzeugen wahr. Bewegte Körper werden als Spannungsänderung registriert. Hochfrequenz-Sensoren (HF) tasten aktiv ihren Erfassungsbereich ab.
Für die bedarfsgerechte Steuerung des Kunstlichts werden in Kombination mit Bewegungs- und Präsenzsensoren die Leuchten nur bei Bewegung und wenig Licht eingeschaltet.

Präsenzsensoren sind in ihrer Erfassung empfindlicher als Bewegungssensoren. Sie reagieren auch auf kleinste Bewegungen, etwa bei der Schreibtischarbeit. Ihre Aufgabe besteht darin, z. B. in einem Büro oder einem Flur das Licht zuverlässig auszuschalten oder zu dimmen, wenn niemand anwesend ist. Bei Anwesenheit und Bewegung wird die Beleuchtung dann wieder in der gewünschten Helligkeit angeschaltet oder hochgefahren. Jeder Präsenzsensor ist auch ein Bewegungssensor, aber nicht jeder Bewegungssensor ist ein Präsenzsensor.

Multisensoren ermöglichen die Kombination von Anwesenheits- und Bewegungserfassung mit tageslichtabhängiger Beleuchtungsregelung.

Tageslichtmessung: Basis für Lichtsteuerung und Lichtregelung

Für die bedarfsgerechte Steuerung der künstlichen Beleuchtung stehen zwei Technologien zur Auswahl:

  • Bei der Lichtsteuerung wird das Tageslicht an geeigneter Stelle gemessen und die künstliche Beleuchtung aufgrund der Menge an Tageslicht gedimmt sowie an- oder ausgeschaltet.
  • Bei der Lichtregelung wird die gewünschte Beleuchtungsstärke vorab festgelegt. So wird z. B. auch in der Raumtiefe und je nach Tages- oder Jahreszeit ein konstantes Beleuchtungsniveau sichergestellt (= Konstantlichtregelung). Das System misst die aktuelle Lichtsumme im Raum (= die Summe aus Tageslicht und Kunstlicht) – und regelt das Kunstlicht automatisch auf das vorab eingestellte Beleuchtungsniveau.

In Kombination mit Bewegungs- und Präsenzsensoren werden die Leuchten in beiden Fällen nur bei Bewegung und wenig Licht eingeschaltet.

Prinzipiell unterscheidet man drei Arten von Tageslichtsensoren

Innenliegende
Look-Down-Sensoren
Innenliegende
Look-Out-Sensoren
Außenliegende
Tageslichtmessköpfe
Montage am Arbeitsplatz. Erfasst das Licht direkt unter dem Sensor:
+ Misst das Licht dort, wo es gebraucht wird, und regelt es kontinuierlich nach, um es konstant zu halten
+ Wartungsfaktorausgleich an den einzelnen Leuchten
– Gefahr von gegenseitigem Einfluss
– Starke Abhängigkeit von der Reflexionsfläche
Montage am Arbeitsplatz. Erfasst das einfallende Licht an einem Punkt:
+ Ein Sensor kann mehrere gleichartige Räume steuern
– Erfasst keine Verschattungen im Raum
Montage eines Messkopfes zentral auf dem Dach. Erfasst die tageslichttechnische
Situation außen:
+ Über Zusatzkomponenten kann die Lichtqualität (Sonnenstand, diffus/gerichtet etc.) erfasst werden
+ Kostengünstig für große Gebäude
– Keine Information über Gebäudeinneres

Sensoren für die Anwesenheitserfassung

Sind mehrere Sensoren in einem Raum im Einsatz, so dürfen sich ihre Erfassungsbereiche nicht überschneiden. Sie detektieren nur die Nutzfläche.

Mit zwei Sensortechnologien können alle Standardanforderungen für Bewegungs- und Präsenzerfassung erfüllt werden:

Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR) nehmen Wärmestrahlung z. B. von bewegten Personen und Fahrzeugen wahr. Bewegte Körper werden als Spannungsänderung registriert. PIR-Sensoren gibt es für unterschiedlich sensible Erfassungsbereiche. Sie zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und einen geringen Energiebedarf aus, sind zudem wartungsarm.

Hochfrequenz-Sensoren (HF) tasten ihren Erfassungsbereich aktiv ab. Wie bei Fledermäusen werden Signale ausgesendet und als reflektierte Echosignale im nächsten Moment wieder empfangen. Echoveränderung bedeutet Bewegungsregistrierung. HF-Sensoren sind z. B. immer dann richtig, wenn Objekte oder Personen keine IR-Strahlung aussenden (kalte Fahrzeuge oder auch im Winter mollig-warm angezogene Menschen) oder der Sensor in einer geschlossenen Leuchte verbaut werden soll. Typische Anwendungsbereiche sind z. B. Eingangsbereiche, Tiefgaragen, Lager und Verkehrswege.

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