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Ratgeber

Dämmerungsschalter » Energie sparen durch automatische Lichtsteuerung

Energiesparen ist oft sehr einfach, zum Beispiel mit einem Dämmerungsschalter. Der aktiviert Beleuchtungseinrichtungen erst dann, wenn es wirklich notwendig ist. In unserem Ratgeber informieren wir Sie über Funktionen und Einsatzmöglichkeiten solcher elektronischen Helfer und geben Tipps für Beschaffung und  Installation.



Was sind Dämmerungsschalter?

Das Prinzip eines Dämmerungsschalters ist recht einfach: Sobald die Umgebungshelligkeit unter einem definierbaren Level sinkt, wird die Beleuchtung aktiviert. Steigt die Helligkeit, schaltet sich das Licht automatisch wieder aus. Das ist üblicherweise bei der Abend- beziehungsweise Morgendämmerung der Fall, daher die Bezeichnung Dämmerungsschalter.

Neben Lampen und Leuchten lassen sich mit einem Dämmerungsschalter auch andere Lasten schalten, und zwar sowohl ohmsche als auch induktive und kapazitive.



Funktionsweise von Dämmerungsschaltern

Ein moderner Dämmerungsschalter besteht grundsätzlich aus drei Komponenten: einem lichtempfindlichen Dämmerungssensor, einer digitalen Schaltung zur Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge sowie einem Relais, das den Stromkreis zur Last öffnet und schließt.

Als Sensor dient üblicherweise ein Fototransistor beziehungsweise eine Fotodiode. Der Fototransistor sitzt in einem transparenten Gehäuse, sodass Licht den Basis-Kollektor-Übergang erreichen kann. Die durch Photonen im Basis-Kollektor-Übergang erzeugten Elektronen werden über die Basis des Transistors verstärkt. Wenn nur die Basis- und Kollektorleitungen angeschlossen sind und der Emitter nicht, wird aus dem Fototransistor eine Fotodiode. Fotodioden haben in der Regel allerdings eine langsamere Reaktionszeit, die von der Größe ihrer Oberfläche abhängt.

Da die vom Lichtsensor gelieferte Spannung proportional von der Beleuchtungsstärke abhängt, lässt sich über eine elektronische Schaltung ein Schwellwert erzeugen, der bei Unter- und Überschreitung das Ein- beziehungsweise Auschaltsignal bildet. Als Schaltungseinheiten sind neben Transistoren auch Schmitt-Trigger – eine Kippstufe zur Erzeugung binärer Signale – und Mikroprozessoren im Einsatz. Die Höhe des Schwellwerts und damit die Empfindlichkeit des Dämmerungsschalters ist durch die anwendende Person individuell einstellbar und kann von einigen wenigen bis zu mehreren Hundert Lux Beleuchtungsstärke reichen.

Den eigentlichen Schaltvorgang übernimmt in den meisten Fällen ein elektromechanisches Relais. Der Stromkreis für Sensor und Steuerschaltung ist damit galvanisch vom Laststromkreis getrennt – ein wichtiger Sicherheitsaspekt bei Installation und Betrieb. 

Übliche Schalter erlauben die Steuerung von ohmschen Lasten bis zu einer Stromaufnahme von 10 bis 16 Ampere, das entspricht beim 230-Volt-Netzstrom eine maximale Schaltleistung von 2300 bis 3680 Watt. Damit ließen sich früher auch mehrere leistungsstarke Halogenleuchten problemlos verwenden. Inzwischen wurden diese Stromfresser allerdings weitgehend durch High-Power-LEDs abgelöst, die eine ähnliche Helligkeit schon bei Leistungsaufnahmen von 50 bis 100 Watt erreichen.

Dämmerungsschalter in Verbindung mit LED-Leuchten leisten somit einen wichtigen Beitrag zum Energiesparen und reduzieren zudem erheblich die Stromkosten. Zu beachten ist allerdings, dass High-Power-LEDs in der Regel nur mit etwa 32 Volt zu betreiben sind, die Leuchten sollten demnach über einen LED-Treiber verfügen, der die Netzspannung entsprechend herabsetzt.



Installation der Dämmerungsschalter

Übliche Dämmerungsschalter sind für die Aufputz- oder die Unterputzmontage erhältlich. In Innenräumen lässt sich zum Beispiel ein üblicher Lichtschalter durch einen Einbauschalter ersetzen. Möglich ist auch der Austausch einer Steckdose gegen ein dämmerungsaktives Schaltelement. Typische Szenarien wären zum Beispiel die Beleuchtung von Schaufenstern oder die Steuerung von Lichtreklamen und Außenbeleuchtungen: Sobald Dunkelheit eintritt, würden die Leuchten aktiviert und in der Morgendämmerung wieder deaktiviert.

Eine solche Installation ist deutlich effizienter als die Nutzung herkömmlicher Zeitschaltuhren, die in der Regel die unterschiedlichen Dämmerungen der Jahreszeiten nicht berücksichtigen. Zeitschaltuhren müssten daher jedes Mal neu programmiert werden.

Es gibt allerdings durchaus Situationen, in denen die Kombination aus Dämmerungsschalter und Zeitschaltuhr praktikabel wäre: Die Zeitschaltuhr ließe sich beispielsweise zur Steuerung der Schaufensterbeleuchtung für eine Zeitspanne von lediglich ein paar Stunden einstellen. Dann würde der Dämmerungsschalter nur für kurze Zeit mit Strom versorgt, etwa nur vom Beginn der Abenddämmerung bis drei Uhr nachts. Besonders praktisch sind in diesem Zusammenhang Dämmerungsschalter mit eingebauter Zeitschaltuhr. Der integrierte Timer bietet hier häufig einen Einstellbereich von einer bis zu mehreren Stunden. Für Weihnachts- oder Gartenbeleuchtungen lassen sich viele Geräte mit eingebauter Zeitschaltuhr über eine Steckdose mit dem Stromnetz verbinden.

Bei der Wahl des Montageorts eines Aufputz-Schalters ist unbedingt darauf zu achten, dass der Sensor nicht unmittelbar vom Lichtstrahl der angeschlossenen Leuchte getroffen wird. Dies würde die Reaktionsfähigkeit des Sensors erheblich herabsetzen oder sogar aufheben. Keine Sorgen muss man sich allerdings um plötzliche und kurze Lichteinwirkungen machen, zum Beispiel durch Autoscheinwerfer oder Blitze. Alle handelsüblichen Dämmerungsschalter verfügen über eine einstellbare Schaltverzögerung im Bereich mehrerer Sekunden.



Welche Bauformen von Dämmerungsschaltern gibt es?

Dämmerungsschalter gibt es in der Bauform als Installationsgerät, d. h. in einem Kunststoffgehäuse dessen Schutzklasse der bei Schaltern und Steckdosen in Feuchträumen entspricht, weil diese in der Regel im Außenbereich montiert werden, um das Tageslicht erfassen zu können.

Der Sensor ist hier im Gehäuse integriert. Vor der Öffnung, durch die das Licht auf den Sensor fällt. Davor kann sich eine verstellbare Blende befinden, mit der sich die Ansprechempfindlichkeit des Dämmerungsschalters verändern lässt. Eine andere Version ist beispielsweise in einem runden Gehäuse eingebaut, das sich für Wand- oder Mastmontage eignet und dessen Oberteil lichtdurchlässig ist.

Zum Einbau in Lampen oder Leuchten sind Dämmerungsschalter geeignet, die als kleine Module erhältlich sind. Bei größeren Installationen oder industriellen Anlagen sind die Schaltgeräte in der Regel in Schaltschränken zu komplexen Steuerungen zusammengefasst.

Um das Tageslicht erfassen zu können, müssen die Lichtsensoren extern montiert werden. Dafür gibt es Dämmerungsschalter, deren Sensoren separat in einiger Entfernung von der Schaltelektronik installiert werden können. Diese befindet sich in einem Gehäuse, das sich für Montage auf der standardisierten Trageschiene, d. h. „Hutschiene“ eignet.
In diesem Gehäuse können auch Zusatzfunktionen integriert sein, z. B. Kalendersteuerung (z. B. Werktag/Sonntag) oder Bewegungsmelder. Manche Geräte sind auch mit einer Zeitschaltuhr für die Einschaltdauer kombiniert.



Wie sind Dämmerungsschalter spezifiziert?

Die wichtigsten elektrischen Daten von Dämmerungsschaltern sind die Betriebsspannung sowie die Schaltfunktion sowie Schaltleistung. In der Regel werden die Geräte mit 230 Volt Netzwechselspannung betrieben, es sind aber auch Ausführungen erhältlich, die ab 12 V AC/DC funktionieren.

Die Schaltkontakte können Wechsler oder Schließer sein, die in der Regel für 230 V / 16 A ausgelegt sind. Damit lassen sich so gut wie alle Steuerungsaufgaben lösen. Bei den meisten Dämmerungsschaltern lässt sich die Einschalt- sowie Ausschalthelligkeit einzeln und in weiten Grenzen einstellen.

Die jeweiligen Beleuchtungsstärken werden in Lux (lx) angegeben. Auch die Schaltverzögerung ist oft einstellbar und lässt sich so individuellen Gegebenheiten anpassen.

Weil die meisten Dämmerungsschalter bzw. ihre Sensoren im Freien montiert werden, müssen sie für eine Schutzart nach DIN EN 60529 ausgelegt sein, die Anforderungen in diesem Anwendungsbereich erfüllt, also z. B. IP 44 oder IP 54 (Schutz gegen Spritzwasser).

Außerdem müssen die Geräte für die maximal zu erwartenden Temperaturen im Anwendungsbereich geeignet sein. Die entsprechenden Werte sind in den Datenblättern der Hersteller angegeben.



Was muss bei Auswahl und Betrieb von Dämmerungsschaltern beachtet werden?

Die richtige Auswahl hängt natürlich in erster Linie vom Anwendungsfall ab. Die jeweilige Bauform gibt vor, wie der Dämmerungsschalter zu installieren und montieren ist: Soll das Gerät an der Wand, an einem Mast oder in einer Lampe/Leuchte montiert werden? Die angegebenen elektrischen Parameter wie z. B. Betriebsspannung, Schaltleistung und Umgebungstemperatur müssen im Betrieb eingehalten werden.

Bei Dämmerungsschaltern mit separatem Sensor ist sicherzustellen, dass die im Datenblatt angegebene maximale Kabellänge nicht überschritten wird.

Bei der Montage ist darauf zu achten, dass der Dämmerungsschalter möglichst nur gleichmäßigem Streulicht ausgesetzt ist. Kurzfristige Lichtereignisse werden zwar von der Verzögerungsfunktion ausgeglichen, könnten aber trotzdem zu Fehlschaltungen führen, wenn davon zu viele in kurzer Zeit auftreten. Die Funktion eines Dämmerungsschalters kann auch dann gestört werden, wenn dieser nicht weit vom Leuchtmittel, das hiermit geschaltet wird, in dessen Lichtkegel montiert ist. Er würde beim Einschalten der Beleuchtung gleich wieder abschalten.

Weil es sich bei Dämmerungsschaltern um elektrische Betriebsmittel handelt, sind bei Installation und Betrieb die entsprechende Sicherheitsvorschriften (VDE 0100) zu beachten.