Sie wollen einen großen Arbeitsbereich ausleuchten, haben aber wenig Stromanschlüsse oder wollen einfach nur Verkabelungsaufwand minimieren? Für diese Situation sind wahrscheinlich kaskadierte LED-Leuchten die Lösung.
Wie funktioniert Kaskadierung genau und welche Vorteile bietet sie? Welche Fragen sind bei der Planung der Beleuchtung zu beantworten? Dieser Ratgeber erklärt alles Wichtige dazu.
Bei der Kaskadierung werden mehrere LED-Leuchten aneinandergereiht und durch dieselbe Spannungsquelle versorgt. Zur Kaskadierung werden spezielle Leuchten benötigt, die sowohl einen Anschluss für die eigene Spannungsversorgung als auch einen für die Verbindung zur nächsten Leuchte haben.
Beim Leuchtenkauf müssen Sie daher gezielt kaskadierbare Modelle auswählen (die letzte Leuchte in der Kaskade muss nicht kaskadierbar sein).
Ein typisches Anwendungsbeispiel wäre ein großer Arbeitsraum, der mit drei langen Leuchten ausgeleuchtet werden soll. Hier würde man einfach die zweite Leuchte an die erste und die dritte an die zweite anschließen, anstatt für jede Leuchte ein extra Leitung zu verlegen. Auch in größeren Anlagen, Maschinen oder an mehreren Arbeitsplätzen nebeneinander bietet sich die Kaskadierung an, wenn eine einzelne Leuchte für den zu beleuchtenden Bereich nicht ausreicht.
Auch wenn kaskadierte Leuchten, äußerlich betrachtet, hintereinander in einer Reihe verbunden sind: eine Kaskade ist keine Reihenschaltung, sondern eine Parallelschaltung. Der Unterschied liegt im Aufbau der Leuchten.
Bei der Reihenschaltung sind die Leuchtmittel (ab dem zweiten in der Reihe) nur über die vorigen Leuchtmittel mit der Spannungsquelle verbunden. Umgangssprachlich würde man sagen, der Strom fließe direkt durch alle miteinander verbundenen Leuchtmittel. Diese Grafik stellt das Prinzip dar:
Bei der Kaskadierung ist jede Leuchte direkt mit (Plus- und Minuspol) der Spannungsquelle verbunden. Die Leuchtmittel werden einzeln mit Spannung versorgt, völlig unabhängig von den anderen. Der Aufbau sieht so aus:
Aus welchen Gründen empfiehlt sich eine Kaskade von LED-Leuchten?
Mit mehreren kaskadierten Leuchten beleuchten Sie längere Strecken oder größere Flächen ohne großen Installationsaufwand. Sie müssen keine langen Zuleitungen und Kabelkanäle durch den Raum legen und benötigen weniger Material. Stattdessen hängen Sie die die Leuchten einfach mit kurzen Verbindungskabeln aneinander.
Zudem belegt die gesamte kaskadierte Beleuchtung nur einen Anschluss im Schaltschrank statt einen pro Leuchte. Sie belegten weniger Klemmen – und sieht auch noch aufgeräumter aus.
Ein weiterer Vorteil der Kaskadierung liegt in der vereinfachten Ansteuerung. So können Sie etwa in einer Anlage fünf kaskadierte Leuchten über nur einen Steuerausgang synchron ein- und ausschalten. Ohne Kaskadierung müssten hingegen fünf separate Ausgänge programmiert und angesteuert werden.
Im Gegensatz zur Reihenschaltung einzelner LEDs bietet die Kaskadierung von kompletten Leuchten eine deutlich höhere Ausfallsicherheit. Bei einer Reihenschaltung führt der Ausfall eines einzigen LED-Leuchtmittels dazu, dass die Spannungsversorgung unterbrochen wird und alle nachfolgenden LEDs dunkel bleiben.
Bei kaskadierten Leuchten sind die einzelnen Leuchten jedoch parallel an die Versorgungsspannung angeschlossen. Fällt eine Leuchte aus, hat dies keine Auswirkungen auf die nachfolgenden Leuchten. Diese werden weiterhin mit Strom versorgt und leuchten normal weiter.
Den vielen Vorteilen stehen zwei Nachteile gegenüber, die in manchen Situationen zum Tragen kommen. Die individuelle Ansteuerung einzelner Leuchten innerhalb der Kaskade ist bisher nicht möglich. Wenn Sie Leuchten einzeln ein- und ausschalten, in der Helligkeit regulieren und ähnliches möchten, dürfen Sie sie nicht kaskadieren.
Die Anzahl der Leuchten bzw. die Länge der gesamten Verbindungsstrecke in einer Kaskade ist physikalisch begrenzt. Wenn Sie größere Installationen planen, müssen Sie daher vorab berechnen, ob und wie Ihre Beleuchtungsanlage technisch umsetzbar ist.
Die limitierenden Faktoren bei der Kaskadierung sind die Anzahl der Leuchten und die gesamte Kabellänge im Verhältnis zum Kabelquerschnitt. Je länger die Kabelstrecken und je mehr Leuchten, desto höher der Spannungsverlust. Je größer der Kabelquerschnitt (Kabeldicke), desto geringer der Spannungsverlust.
Die Installation muss so dimensioniert werden, dass auch die letzte Leuchte in der Kaskade noch eine ausreichende Versorgungsspannung erhält. Laut Norm DIN VDE 100 Teil 520 sollten in Beleuchtungsstromkreisen Spannungsverluste von maximal 6 Prozent auftreten.
Unsere LED2WORK-Leuchten sind etwas toleranter: Sie verfügen über einen Spannungsstabilisierungsbereich von +/- 10 Prozent und können (bei 24 V Versorgungsspannung) Spannungen zwischen 21,6 und 26,4 V verarbeiten.
Liegt die Spannung an einer oder mehreren Leuchten in der Kaskade unterhalb der Toleranz, leuchten sie nicht mehr mit voller Leistung.
Den Spannungsverlust Ihrer geplanten Installation berechnen Sie mit folgender Formel:
Spannungsverlust ΔU = ρ * (L * 2) * I / A
ρ = spezifischer Widerstand des Leitermaterials
(L * 2) = Länge der gesamten Kabelstrecke bis zur letzten Leuchte und zurück
I = Gesamtstromstärke aller kaskadierten Leuchten
A = Kabelquerschnitt
Ist der errechnete Spannungsverlust zu hoch, müssen Sie entweder dickere Kabel verwenden oder die Anzahl der kaskadierten Leuchten auf mehrere Kaskaden verteilen. Alternativ können Sie, im Rahmen der gesetzlichen Regularie, ein einstellbares Netzteil verwenden und die Ausgangsspannung so weit (innerhalb der Toleranz von 10 %) anheben, dass alle Leuchten mit ausreichend Spannung versorgt werden.
Bei der Beleuchtung von Arbeitsplätzen und Anlagen vereinfacht die Kaskadierung von LEDs vieles: sie ist praktisch, günstig und schnell. Die beschriebenen technischen Limitierungen mögen zunächst vielleicht abschreckend wirken. Eine Fachperson kann Ihnen die richtige Dimensionierung Ihrer Installation jedoch leicht berechnen: melden Sie sich einfach bei unserem Kundenservice und unsere Beraterinnen und Berater helfen Ihnen gerne weiter.
