Artikel zuletzt aktualisiert am 02.07.2020

Energiesparende Leuchtmittel benötigen für den Betrieb und den Start ein Vorschaltgerät (VG). Weil die Ansprüche an die Energieeffizienz mit der Zeit immer weiter gestiegen sind, wurden auch die Leuchtmittel im Stromverbrauch immer wieder sparsamer. Auch die Vorschaltgeräte spielen bei dieser Entwicklung eine wesentliche Rolle. Am Anfang stand das konventionelle Vorschaltgerät (KVG), das zu einem erheblichen Teil zu den Stromkosten beiträgt. Mittlerweile sind die Bauteile in der dritten Phase angelangt, und die Steigerung der Effizienz wird von den Ingenieuren immer weiter vorangetrieben. Die neuesten Entwicklungen in der LED-Technik verwenden sogenannte Treiber, meist mit der englischen Bezeichnung Driver. Der Wechsel auf die LED-Röhrentechnik ist im allgemeinen problemlos umzusetzen. Da die Komponenten aufeinander abgestimmt sind, muss beim Umstieg auf die LED Leuchtstoffröhre das Vorschaltgerät nicht entfernt werden.

Beim Vergleich der unterschiedlichen Leuchtmittel stellt sich schnell heraus, dass Technologien mit hoher Lichtausbeute immer ein Vorschaltgerät benötigen. So hat die herkömmliche Glühlampe eine Lichtausbeute von nur 10 bis 14 Lumen (LM) pro Watt. Bekannterweise wird dieses Leuchtmittel ohne Vorschaltgerät betrieben.

Die Halogenlampe ist wesentlich effizienter in der Energienutzung, sie hat bereits eine Ausbeute von 30 LM/Watt. Mit der Leuchtstofflampe wurde die Effizienz um mehr als das Doppelte gesteigert, nun waren 70 LM/Watt möglich. Diese deutliche Verbesserung ist aber nur durch ein konventionelles Vorschaltgerät möglich. Die Leuchtstoffröhre erreichte bereits 95 LM/Watt, und moderne LEDs schaffen sogar 150 Lumen, das Fünffache der Glühlampe.

LeuchtmittelLichtausbeuteVorschaltgerät vorhanden
Glühlampe10 bis 14 LM/Wattnein
Halogenlampe25 LM/Wattnein
IRC Halogenlampe30 LM/Wattnein
Leuchtstofflampe70 LM/Wattja
3-Band-Leuchtstoffröhre95 LM/Wattja
Natriumdampf-Hochdrucklampemax. 150 LM/Wattja
Halogen-Metalldampflampemax. 120 LM/Wattja
Quecksilber-Dampflampemax. 58 LM/Wattja
LED150 LM/Wattja
LED Retrofitmax. 100 LM/Wattintegriertes VG
Verschiedene Leuchtmittel und ihre Lichtausbeute (mit und ohne VG).

Aus der Tabelle geht eindeutig hervor, dass sich mit der Verwendung eines entsprechenden Vorschaltgerätes die Lichtausbeute erheblich verbessert. Damit wurde ja auch das Verbot der überalterten Glühlampen begründet. Schon die Halogenlampen können mit einer wesentlich verbesserten Lichtausbeute überzeugen.

Das konventionelle Vorschaltgerät

Das konventionelle VG besteht im wesentlichen aus der Drosselspule. Diese bewirkt, dass die mit ihr verbundene Leuchtstoffröhre die notwendige Betriebsspannung erhält, nämlich 50 bis 100 V. Diese Spannung reicht für den Betrieb völlig aus. Damit die Röhre allerdings zum Leuchten gebracht werden kann, braucht die Leuchtstoffröhre das konventionelle Vorschaltgerät, den sogenannten Starter.

Dieser ist für die erhöhte Anfangsspannung in Höhe von ungefähr 1.000 V verantwortlich. Nur mit dieser hohen Spannung ist es möglich, das Gas in der Röhre zum Glühen zu bringen. Bisweilen braucht der Zündvorgang mehrere Durchgänge, bis das Glas zu glühen beginnt. Das Flackern der Leuchtstoffröhren beim Startvorgang erklärt sich aus diesem Zündverhalten des Gases.

Das Vorschaltgerät und das Leuchtmittel sind in Reihe geschaltet. Erst dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch der Lampe zu begrenzen. Als nachteilig an dieser Anordnung erwies sich aber, dass für jedes einzelne Leuchtmittel ein passendes VG erstellt werden muss. Bei größeren Anlagen ergab sich außerdem der Nachteil, dass der Blindstromanteil zunächst erheblich war. Dies wurde durch Hinzufügen einer Drossel kompensiert, die mit den vorhandenen Komponenten ebenfalls in Reihe geschaltet wurde.

Stromkosten eines Leuchtmittels mit einem konventionellen Vorschaltgerät

LeuchtmittelKonventionelles VGStromverbrauch VGKosten/Jahr
1×58 W13 W71 W21,3 €
2×28 W26 W142 W42,3 €
1×36 W8 W44 W13,2 €
2×36 W16 W88 W26,4 €
Stromverbrauch und Kosten bei Leuchtmitteln mit einem KVG.

Eine andere Bezeichnung für das konventionelle Vorschaltgerät ist „elektromagnetisches Vorschaltgerät“. In vielen Produktbeschreibungen findet sich deshalb auch das Kürzel EM. Die konventionellen VGs sind mittlerweile aus Gründen der mangelhaften Energieeffizienz gesetzlich verboten. Ihr Nachfolger ist das verlustarme Vorschaltgerät.

Das verlustarme Vorschaltgerät 

Die Arbeitsweise des verlustarmen Vorschaltgeräts, kurz VVG, ist im Prinzip mit der konventionellen Variante identisch. In der modernisierten Variante entstehen allerdings weniger Energieverluste. Der Aufbau wurde optimiert, Elektrobleche hinzugefügt und die Kupferquerschnitte vergrößert. Von der Leistung des Leuchtmittels hängt es ab, wie hoch die Einsparung tatsächlich ausfällt.

Nachteil dieser Änderungen war eine Zunahme der Baugröße. Trotzdem sind in den gängigsten Leuchten die verlustarmen VVG Vorschaltgeräte eingebaut, und sie blieben lange der Standard bei Leuchtstoffröhren. Beim Einschalten schließen Bimetallkontakte, der Vorheizstrom fließt – über Elektroden des Leuchtmittels – und erhitzt dieses. Nach kurzer Zeit sind die Kontakte des Glimmstarters geöffnet. Nun ist der Stromkreis unterbrochen, eine sehr hohe Induktionsspannung entsteht, mit der das Leuchtmittel gezündet wird. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Zünden erfolgreich war. Im Durchschnitt betragen die Verluste der verbesserten Vorschaltgeräte etwa 14 % der Leistung des verwendeten Leuchtmittels.

Stromkosten bei Verwendung eines VVG Vorschaltgerätes

LeuchtmittelVerlustarmes VGStromverbrauch VVGKosten/Jahr
1×58 W8 W66 W19,8 €
2×28 W16 W132 W39,6 €
1×365 W41 W12,3 €
2×36 W10 W82 W24,6 €
Stromverbrauch und Kosten bei Leuchtmitteln mit einem VVG.

Das elektronische Vorschaltgerät

Der aktuelle Standard der Technik sind die elektronischen Vorschaltgeräte, abgekürzt EVG. Sie werden im Verbund mit T8- oder T5 Leuchtstofflampen oder -gasentladungslampen eingesetzt. Das Starten und Betreiben funktioniert nach einem anderen Prinzip als bei den konventionellen Geräten. Der Zündimpuls wird hier durch eine integrierte Elektronik gesteuert, ein Starter ist nicht mehr notwendig. Mit Kondensatoren und Spulen wird in der Elektronik eine Spannung erzeugt, deren Höhe ausreicht, um das enthaltene Gas leuchten zu lassen.

Die Vorteile der verbesserten Technik sind vielfältig. Die Lebensdauer der Leuchtstofflampen verlängert sich, die Energieeffizienz steigt deutlich. Der Wirkungsgrad wird verbessert, die Lampen leuchten nach dem Einschalten schneller und flackern nicht. Einige elektronische Vorschaltgerät sind sogar dimmbar.

Das elektronische VG kann auch in die Lichtquelle integriert sein. Dies ist unter anderem bei Kompaktleuchtstofflampen oder Energiesparlampen der Fall, die mit einem Schraubsockel in den Größen E14 oder E27 ausgestattet sind. Bisweilen ist das EVG Vorschaltgerät auch Bestandteil der Leuchte.

Eine andere Bezeichnung für das EVG ist Hochfrequenz-Vorschaltgerät. In den Produktangaben findet sich deshalb häufig auch das Kürzel HF.

Stromkosten eines Leuchtmittels mit einem EVG Vorschaltgerät

Leuchtmittelelektronisches VGStromverbrauch EVGKosten/Jahr
1×58 W4,5 W62,5 W18,75 €
2×58 W9 W125 W37,50 €
1×36 W3 W39 W11,70 €
2×36 W6 W78 W23,40 €
Stromverbrauch und Kosten bei Leuchtmitteln mit einem EVG.

Die Stromkosten in den vorstehenden Tabellen beziehen sich auf eine Nutzung von 2.000 Stunden (h) im Jahr bei einem Preis von 0,15 € pro kwH.

Ersetzen eines KVG oder VVG durch ein VG der neuen Generation

Die Berechnungsbeispiele zeigen eindeutig, dass der Einsatz eines EVG mit einer deutlichen Kosteneinsparung verbunden ist. Bedenkt man noch die Wartungskosten, die durch einen Wechsel des Starters und des Leuchtmittels entstehen, ergeben sich zusätzliche Vorteile. Weil ein Starter gar nicht mehr benötigt wird, fallen die Kosten für einen Wechsel und das Material komplett weg.

Auch in Bezug auf die Schalthäufigkeit führen die elektronischen Vorschaltgeräte zu einer Optimierung. Denn die Lampen mit den neuen Vorschaltgeräten können wesentlich häufiger geschaltet werden. Erst mit einer längeren Lebensdauer gleichen sich die tolerierten Schalthäufigkeiten der beiden Techniken aneinander an.

Der LED-Treiber

Auch bei einer LED-Lampe wird ein „Vorschaltgerät“ eingesetzt. Hier hat sich aber die Bezeichnung LED-Treiber durchgesetzt. Eine lichtemittierende Diode ist bekanntlich ein Halbleiter. Das heißt, der Strom fließt nur in eine Richtung. Die entstehende Wärmeentwicklung würde die LED allerdings letztlich thermisch zerstören. Deshalb muss der Strom begrenzt werden, was durch den LED-Treiber geschieht. Sein gleichbleibender Ausgangsstrom wirkt als konstante Stromquelle. Damit wird der Strom auf den idealen Wert eingeschränkt.

Im Normalfall ist dieser LED-Treiber schon im Leuchtmittel integriert. Bei einem Defekt kann man allerdings einen neuen nachkaufen und den Treiber austauschen. Die technische Beschreibung gibt Auskunft, welcher Treiber in der Leuchte Verwendung findet. Treiber von hoher Qualität erreichen eine Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden.

Technische Besonderheiten der LED-Treiber

LEDs sind entweder in Reihe geschaltet oder parallel. Bei Reihenschaltung wird die Abkürzung CC verwendet für Konstantstrom (Constant Current). Bei einer Parallelschaltung gilt die Kennzeichnung CV für Konstantspannung (Constant Voltage).

Sollen an einen Treiber mehrere LED’s angeschlossen werden, ist darauf zu achten, die unterschiedlichen Treibertypen nicht miteinander zu kombinieren. Allerdings sind viele Treiber für CC und auch für CV geeignet.

Leuchtstoffröhren durch LED-Röhren ersetzen

Der Stromverbrauch einer T8-Leuchtstoffröhre wird mit einer LED-Tube drastisch gesenkt. Der Wechsel ist einfach, denn dank der in der Tube integrierten Elektronik sind KVG und VVG problemlos austauschbar. Für Leuchten mit einem elektronischen Vorschaltgerät gibt es LED Leuchtmittel, die mit dem VG zusammenarbeiten.

Aus diesen Gründen sollten Sie beim Kauf darauf achten, dass Vorschaltgerät und LED aufeinander abgestimmt sind. Im Prinzip arbeitet die LED Röhre mit einem EVG zusammen. Denn man muss nicht in jedem Fall bei einer LED Leuchtstoffröhre das Vorschaltgerät entfernen.

Verbesserungen bei Vorschaltgerät und LED

Durch ständige Verbesserungen der LED-Röhren konnte mittlerweile – nach anfänglichen 120 Grad – Abstrahlwinkel von über 300 Grad erreicht werden. Durch die stetig erhöhten Lumenpakete gelten die LED-Tubes heute als ein wirklicher Ersatz für Leuchtstoffröhren. Dabei ist dem Alter der Leuchte entsprechend immer auf ihren Zustand zu achten. Werden Kunststoffteile spröde oder sind Bauteile vergilbt, kann über einen Austausch des Leuchtmittels nachgedacht werden.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.