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LED-Technik setzt sich durch

16.11.2009
Durch Erschütterungen, häufiges Ein- und Ausschalten oder Netzschwankungen fallen konventionelle Leuchtmittel für die Werkzeugmaschinenbeleuchtung oft schon nach kurzer Zeit aus. Maschinenleuchten mit Leuchtdioden haben dagegen eine weit höhere Lebensdauer und geringere Lichtverluste.

Bei der Allgemeinbeleuchtung hat die Glühlampe in vielen Industriebetrieben schon längst aufgrund von Kosteneinsparungen ausgedient. Dort sind Leuchtstofflampen bereits Standard.

Aufgrund von Weiterentwicklungen auf dem LED-Sektor und auch wegen technischer Vorteile denkt man – zumindest im Bereich der Maschinenbeleuchtungen – noch weiter. „Zur Zeit findet ein allgemeiner Paradigmenwechsel statt, von konventionellen Leuchtmitteln hin zu Beleuchtungen mittels LED. Von der Maschinenraumbeleuchtung über Kamerabeleuchtung bis hin zur allgemeinen Arbeitsplatzbeleuchtung werden in zunehmendem Maße die neuen LED-Leuchtmittel eingesetzt, stellt Dipl.-Ing. Klaus Weller, Geschäftsführer der Diana Electronic-Systeme GmbH, Waiblingen – ein Hersteller von LED-Beleuchtungen für die Industrie –, fest.

Möglich wurde dies nach Aussage von Weller, weil sich die LED-Technik seit ungefähr fünf Jahren beeindruckend entwickelt hat. Vor allem der Lichtstrom, bezogen auf die Leistungsaufnahme der LED, konnte gesteigert werden: „Waren es damals noch 30 lm/W, so sind es heute bereits bis über 100 lm/W.“

LED ermöglichen funktionale Ausleuchtung zu günstigen Kosten

Die Gründe für diesen Paradigmenwechsel liegen laut Weller in einer für den Endanwender kostengünstigen und funktionalen Ausleuchtung bei gleichzeitiger Einhaltung der Arbeitsschutzrichtlinien.

Als wichtigen Grund, der für die LED-Technik spricht, sieht Wolfgang Auber, Marketingleiter der Herbert Waldmann GmbH & Co. KG in Villingen-Schwenningen, die Reduzierung der Total Cost of Ownership (TCO) an, aufgrund der längeren Lebensdauer, niedriger Wartungskosten und eines geringeren Energieverbrauchs von Leuchtdioden im Vergleich zu konventioneller Beleuchtung. Darüber hinaus sieht er eine Erhöhung der Robustheit (Stoß- und Vibrationsfestigkeit) sowie eine Verbesserung der Beleuchtung auch bei engen Platzverhältnissen wegen der minimalen Bauformen.

Weitere Vorteile seien die Steigerung der Sicherheit, weil sofort die volle Helligkeit zur Verfügung stehe und es keine Wärmeentwicklung in Abstrahlrichtung und somit kein Einbrennen von Kühl-/Schmiermitteln mehr gebe, so dass stets die maximale Beleuchtungsstärke verfügbar sei. Des Weiteren gebe es aufgrund des flackerfreien Lichts auch keinen Stroboskopeffekt mehr.

Gute Kühlung sorgt für lange Lebensdauer der der Leuchtdioden

„Für Enttäuschung und Unsicherheit sorgen leider immer wieder Anbieter, die mit großen Versprechungen unausgereifte Produkte zu oftmals stolzen Preisen auf den Markt bringen“, bemängelt Weller. Denn die versprochene lange Lebensdauer, ein wichtiges Verkaufsargument, lasse sich nur durch eine gute Kühlung der LED erreichen. Dieses wesentliche Kriterium werde häufig nicht erfüllt.

Klaus Weller zufolge zeigt die Erfahrung, dass viele Maschinenhersteller die Beleuchtung grundsätzlich auf LED-Technik umstellen: „Dies geschieht häufig auf speziellen Kundenwunsch.“ Martin Weller, Marketingleiter der Diana Electronic-Systeme GmbH, ergänzt: „Trotz der zur Zeit herrschenden Krise im Maschinenbau beobachten wir einen wachsenden Bedarf an LED-Leuchten durch Um- und Nachrüstung. Die kleine Baugröße der LED lässt völlig neue Konstruktionen zu und eröffnet damit Möglichkeiten der Beleuchtung an Stellen, an denen es vorher undenkbar war, eine Beleuchtung anzubringen. Auch aus diesem Grund kann von einem wachsenden Bedarf ausgegangen werden.“

Bei der Di-Soric Industrieelectronic GmbH & Co. KG in Urbach – hauptsächlich Hersteller von Beleuchtungen für Vision-Systeme – schätzt man den Anteil vage auf immer noch kleiner als 10%. Es stecke aber ein riesiges Potenzial in diesem Bereich.

„Nach einem Gang über die EMO schätzen wir, dass in etwa 40% aller Maschinen heute bereits LED-Leuchten, zumindest als Teil des Gesamtkonzepts, integriert sind und es ist davon auszugehen, dass die LED-Leuchten diesen Siegeszug rasant fortsetzen werden“, sagt Wolfgang Auber. Dies gelte vor allem dann, wenn es zeitnah gelingt, kosteneffiziente Systeme für eine homogene und blendfreie Ausleuchtung großer Flächen zu realisieren. „Es ist davon auszugehen, dass das Potenzial für LED-Maschinenleuchten nach der Wirtschaftskrise bei etwa 30% des Gesamtmarktes liegen wird“, glaubt Wolfgang Auber.

LED – ein Muss in Arbeitsräumen mit hoher Schutzart

Besonders in Arbeitsräumen mit sehr hohem Anspruch an die Schutzart finden laut Klaus Weller LED-Beleuchtungen ihren Einsatz: „Beengte Einbausituationen bei gleichzeitiger Forderung nach hoher Beleuchtungsstärke sind ein weiterer Grund, sich für LED-Leuchten zu entscheiden. Wenn hohe Prozesssicherheit zum Beispiel in Maschinen gefordert wird oder starke Erschütterungen konventionelle Beleuchtungen ständig ausfallen lassen, wenn die Wärmestrahlung herkömmlicher Leuchten Schwierigkeiten bereitet oder ganz einfach ein hoher Anspruch an Zuverlässigkeit besteht, stellen LED-Leuchten die richtige Alternative dar.“

Weitere Einsatzbereiche der LED-Technik an Maschinen sieht man bei der Di-Soric Industrieelectronic in Schaltschränken, bei der Wartung an schlecht zugänglichen Stellen, zur Beleuchtung von Entnahmestellen, von Hinweisschildern, für Pick-and-place- sowie Pick-to-Light-Systeme, als Innenraum- oder Grenzbeleuchtung und zur Pultbeleuchtung sowie zur Beleuchtung von Bildverarbeitungssystemen. Gerade für den letztgenannten Bereich biete Di-Soric LED-Beleuchtungen an, die in der Sensortechnik verwendet werden.

Triggereingang für die automatische Ein- und Ausschaltung der LED-Beleuchtung

Diese haben eine konstante Lichtintensität über einen großen Spannungsbereich und Normsteckverbindungen. Zudem verfügen sie über einen Triggereingang, über den die LED-Beleuchtung automatisch ein- und ausgeschaltet werden kann. „Einer der ausschlaggebenden Gründe, sich für eine LED-Beleuchtung zu entscheiden, liegt in der Reduzierung der Kosten für Montage und Wartung“, ist sich Klaus Weller sicher.

Volle Lichtleistung wird nur während des Einrichtbetriebs benötigt

In diesem Zusammenhang seien 2002 erstmalig durch die Diana Electronic-Systeme GmbH Sensorsteckverbinder zur Stromversorgung eingesetzt worden. „Dies führte zur Etablierung eines Standards, der von vielen Herstellern übernommen wurde“, sagt Klaus Weller. Produkte mit dem LED-Scale-Eco-Modus der Diana-Electronic sollen weitere Energie einsparen und die Lebensdauer der Leuchten verlängern. „Dabei liegt die Grundidee darin, während einer automatisierten Fertigung die Lichtleistung zu reduzieren und nur zu bestimmten Einsatzzeiten, zum Beispiel während des Einrichtbetriebs, die volle Lichtleistung zu fahren“, erklärt Klaus Weller.

Neben dem hohen Qualitätsanspruch würden die Kunden zudem besonderen Wert auf ein modernes Design und ein hochwertiges Erscheinungsbild der verbauten Leuchten legen.

„Eine kleine Bauform, geringe Lichtverluste durch bereits gerichtetes Licht und die Tatsache, dass keine UV/IR-Strahlung Störungen von Sensoren hervorrufen kann, sind Kriterien für eine Umstellung auf LED-Leuchten“, ist sich Klaus Weller sicher.

Leuchtmittel und Leuchte verschmelzen zu einer Einheit

Heute schon zeichnet sich laut Klaus Weller der Trend ab, Leuchtmittel und Leuchte zu einer Einheit zu verschmelzen. In Zukunft werde dies noch stärker umgesetzt werden. Darüber hinaus geht die Entwicklung weiter in Richtung hin zu applikationsspezifischem Design, welches vom Leuchtenhersteller eine hohe Flexibilität fordert.

Dass an einer weiteren Steigerung der Langlebigkeit und Lichtleistung gearbeitet wird, steht für Klaus Weller außer Frage.

Gerald Kroening, technischer Direktor der Mentor GmbH & Co. Präzisions-Bauteile KG, Erkrath, selbst Hersteller von Anzeigeelementen, sieht als Anwender große Vorteile, die für die LED-Technik sprechen:

„Der Anteil der verfügbaren LED-Leuchten steigt beständig, weil explizit für die abgegrenzt auszuleuchtenden Arbeitsbereiche sowohl ausreichende Produkte als auch Techniken zur Verfügung stehen. Gerade auch im Hinblick auf Energieeffizienz und unerwünschte Blendung des Bedieners bekommt diese Art der Beleuchtung eine immer größere Bedeutung.“

LED-Licht lässt sich gezielt einsetzen und verhindert Blendung

Eingesetzt werde die LED-Technik überall dort, wo gezieltes Licht notwendig ist, eine Blendung verhindert werden muss, freie Sicht verbleiben soll und keine zusätzliche Hitzequelle gewünscht ist. Auch Kompaktheit und Robustheit sind weitere wichtige Themen.

Nach Aussage von Gerald Kroening lässt sich der Trend erkennen, dass zunehmend die LED als Standard verwendet wird, wann immer dies sinnvoll und vorteilhaft ist. „Andere Lösungen, wie zum Beispiel Leuchtstoffröhren, sind dann eine Alternative, wenn großflächiges Licht benötigt wird, wie zum Beispiel bei einer großen Laser-Portalanlage zwecks Beleuchtung der gesamten Arbeitsfläche, oder aber wenn die Leuchte extrem hoch angebracht werden muss“, räumt Gerald Kroening ein.

LED-Lupenleuchten – das Nonplusultra in puncto Lichtqualität

Dabei seien jedoch durchaus – wie auch bei bewegten Achsen – andere intelligente Lösungen möglich. Denn bei LED-Leuchten besteht auch die Möglichkeit, diese aufgrund ihrer kompakten Bauweise besser in bewegte Achsen zu integrieren, so dass der aktive Arbeitsbereich kontinuierlich ausgeleuchtet bleibt.

„Waldmann-LED-Leuchten werden heute vor allem im Maschinen-Bereich, zum Beispiel in Werkzeugmaschinen, eingesetzt, weshalb wir hier unser Produktportfolio signifikant ausgebaut haben“, erläutert Wolfgang Auber. Gleichermaßen halte die LED-Technologie aber auch am Industriearbeitsplatz Einzug. Auber gibt eine Beispiel: „Wir bieten heute zum Beispiel Lupenleuchten mit LED-Technologie an, die in puncto Lichtqualität, Energieeffizienz und Design das Nonplusultra darstellen.“

Rudi Eisemann, Geschäftsführer der Di-Soric Industrieelectronic GmbH & Co. KG, ergänzt: „Durch den Einsatz von Leuchtdioden ergeben sich nahezu grenzenlose Designmöglichkeiten für Beleuchtungen. Weil die Leuchtdioden immer kleiner und leistungsfähiger werden, können nahezu alle Bauformen realisiert werden, was bei den bisherigen Leuchtmitteln nur sehr eingeschränkt möglich war.“

Mit OLED ist der nächste Quantensprung in Sicht

„Kurz- und mittelfristig geht der Trend bei Maschinenbeleuchtungen ganz klar in Richtung LED“, ist sich Wolfgang Auber sicher und fährt fort: „Langfristig, mit einem Horizont von fünf Jahren, ist mit der OLED bereits der nächste technologische Quantensprung in Sichtweite. Der Vormarsch der LED ist im Maschinen- und Anlagenbau nicht mehr zu stoppen.“

Leicht könnte man – aufgrund der etwas höheren Kosten der LED-Leuchten – auf den Gedanken kommen, doch lieber auf Halogen- oder Leuchtstoffröhren-Lösungen zurückzugreifen. Doch Kroening wehrt ab: „Man muss sich die Kosten über eine ganze LED-Lebensdauerphase anschauen und vergleichen, wie häufig im Gegensatz dazu Leuchtmittel gewechselt werden müssen aufgrund von Lebensdauer oder Glasbruch und wie häufig dafür der Einsatz von Servicepersonal notwendig wird. Natürlich spielt auch die Energieeffizienz eine wichtige Rolle. Betrachtet man dies gesamtheitlich, so wird in den meisten Fällen die LED-Lösung vorteilhafter sein.“

Obwohl es im Bereich der LED-Leuchten fast alles schon gibt, hat Kroening an die Maschinenleuchtenhersteller den Wunsch nach mehr Modultechnik, aus der man auswählen kann, so zum Beispiel eine Dimmung, die bei herkömmlichen Leuchtstoffröhren nicht möglich ist.

Reinhold Schäfer | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/238769/

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