Elektrische Lichtschaltungen

Welche Arten von Lichtschaltungen gibt es und wo werden sie eingesetzt?

Ausschaltung

ausschaltung_symbolEine Ausschaltung dient dazu, eine Lampe entweder ein- oder auszuschalten. Der Begriff verdeutlicht, dass die Lampe, die ohne Ausschalter an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist, ständig in Betrieb wäre.

Von einer Kontrollausschaltung spricht man, wenn z. B. in den Schalter eine Glimmlampe (teilweise auch Glühlampe) integriert ist, die leuchtet, sobald der Schalter eingeschaltet wird. Die Funktion der integrierten Lampe kann so geändert werden, dass sie unabhängig vom Schaltzustand ständig leuchtet und so das Auffinden des Schalters in dunkler und/oder unbekannter Umgebung erleichtert.

Serienschaltung

serienschaltung_symbolDie Serienschaltung dient dazu, zwei Lampen, unabhängig voneinander mit einem Doppel-Schalter (Serienschalter) ein- und auszuschalten. Heute wird der Begriff abweichend davon vermehrt auch für eine einfache Reihenschaltung verwendet.

DrehschalterDer Begriff Serienschaltung stammt aus der Zeit, in der Schalter nur in Form von Drehschaltern hergestellt wurden. Diese Serienschalter haben vier Schaltstellungen:

  • Aus.
  • Leuchte 1 an.
  • Leuchte 1+2 an.
  • Leuchte 2 an.

Da man diese vier Schaltzustände nicht direkt, sondern nur nacheinander (seriell) einstellen konnte, nannte man diese Schalter Serienschalter. Drehserienschalter werden heute nur noch von wenigen Markenherstellern gefertigt.

Heute werden Serienschalter überwiegend als Wippschalter gefertigt. Diese Schalter haben zwei Wippen, die nur halb so breit sind wie bei Aus-, Wechsel- oder Kreuzschaltern. Es handelt sich praktisch um zwei Ausschalter, die in einen Schalter integriert wurden.

Wechselschaltung

Wechselschaltung

ausschaltung_symbolDie Wechselschaltung, Flurschaltung oder Hotelschaltung dient in der Elektroinstallation dazu, eine oder mehrere Leuchten, von zwei Stellen aus ein- bzw. auszuschalten. Eingesetzt wird sie in kleinen Fluren, Dielen und Räumen mit zwei Eingängen. Für die Schaltung benötigt man zwei Wechselschalter, die es im Handel auch unter der Bezeichnung Aus-Wechselschalter gibt (reine Ausschalter werden von den meisten Herstellern nur noch für den Osteuropäischen und Asiatischen Markt produziert).

Der Außenleiter (L) wird an einen der beiden Wechselschalter an der Klemme L (bei älteren Schaltern P) angeschlossen. Oft ist dieser Kontakt farblich anders markiert (z. B. rot). Das gleiche gilt für die Ader, die vom zweiten Wechselschalter zur Leuchte geht (in der Zeichnung weiß gezeichnet). Diese Ader wird oft „Lampendraht“ genannt, was fachlich aber nicht ganz korrekt ist.

Was versteht man unter Sparwechselschaltungen?

  • Sparwechselschaltung (erlaubt): Wenn unter den Schaltern eine oder mehrere Steckdosen montiert werden, wird eine Ader eingespart.
  • "Hamburger Schaltung" (nicht zulässig): Hier wird der Neutralleiter geschaltet, um eine Ader einzusparen. Da dies aber sehr große Gefahren mit sich bringt, ist diese Schaltung nach nicht zulässig.

Kontroll-Wechselschaltung

KontrollwechselschaltungDie Kontrollwechselschaltung dient in der Elektroinstallation dazu, "Verbraucher" - meist eine oder mehrere Leuchten - von zwei Stellen aus, von denen man keinen Sichtkontakt zum Verbraucher hat, ein- und auszuschalten.

Für die Schaltung benötigt man zwei Kontrollwechselschalter oder zwei Wechselschalter, die sich mit Glimmlampen nachrüsten lassen (je nach Hersteller). Wird der Verbraucher eingeschaltet, so leuchten beide Kontrollleuchten. Die Kontrollwechselschaltung lässt sich, im Gegensatz zur normalen Wechselschaltung, nicht zu einer Kreuzschaltung erweitern. Ein Vorteil der Kontrollwechselschaltung ist, dass an beiden Schaltern der Außenleiter (L), der Neutralleiter (N) und der "Lampendraht" (in der Zeichnung orange) vorhanden ist. Legt man zusätzlich noch den Schutzleiter (PE) zu jedem Schalter, so kann man an jedem Schalter noch eine Steckdose montieren. Man benötigt also nur fünf Adern zu jeder Schalter-Steckdosen-Kombination. Bei der herkömmlichen Wechselschaltung sind es auf der einen Seite fünf und auf der anderen Seite sechs Adern. Da man bei der Kontrollwechselschaltung mit einer Ader weniger auskommt, nennt man sie auch Sparwechselschaltung, die auch mit normalen Wechselschaltern (ohne Glimmlampe) aufgebaut werden kann.

Kreuzschaltung

Kreuzschaltungausschaltung_symbolDie Kreuzschaltung ist in der Elektroinstallation eine elektrische Schaltung, mit der eine Lampe an drei oder mehr Schalterstellen unabhängig von der jeweiligen Stellung der anderen Schalter ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Kreuzschaltung wird vor allem in Fluren verwendet. Werden nur zwei Schalter zum Schalten der Lampe benötigt, dann reicht die einfachere Wechselschaltung aus.

Bei der Kreuzschaltung werden zwei Wechselschalter am Anfang und am Ende der Kette und eine beliebige Anzahl Kreuzschalter dazwischen gesetzt. Ein Kreuzschalter enthält zwei mechanisch verbundene einpolige Umschalter, die so verbunden sind, dass mit einer Betätigung zwischen einer „geraden“ Verbindung zwischen zwei Klemmenpaaren (Links 1 - Rechts 1 / Links 2 - Rechts 2) auf eine „gekreuzte“ Verbindung (Links 1 - Rechts 2 / Links 2 - Rechts 1) gewechselt werden kann.

Die Schalter werden mit jeweils zwei Adern verbunden, von denen immer die eine oder die andere Strom führt - je nach Schaltzustand der einzelnen Schalter - und die zweite jeweils nicht. Bei der Betätigung eines beliebigen Schalters vertauschen die weiterführenden Adern ihren Zustand – im Sinn boolescher Logik werden beide „Signale“ negiert, aus EIN wird AUS und umgekehrt: Der erste bzw. letzte Schalter kann, muss aber nicht als Kreuzschalter ausgeführt werden, da vor dem ersten Schalter feststeht, welche Ader Strom führt und somit nur diese auf verbunden werden muss, beziehungsweise beim letzten Schalter nur eine der beiden Adern zur Last weiter verbunden wird. (Am ersten Wechselschalter ist es noch möglich die Schaltung um eine Steckdose zu erweitern, wenn 5poliges Kabel verlegt wird, bei allen weiteren Schaltern müssen Steckdosen getrennt versorgt werden.)

Eine Alternative zur Kreuzschaltung ist die Stromstoßschaltung (auch Tasterschaltung genannt), die im Baubereich meist preiswerter als die Kreuzschaltung zu realisieren ist.

Taster- bzw. Stromstoßschaltung

Tasterschaltungstromstossschalter_symboltaster_symboltaster_mit_leuchte_symbolAls Tasterschaltung wird eine Schaltung mit Tastern und Relais bzw. Schaltschützen bezeichnet, die in der Regel mit einem vom Laststromkreis getrennten Steuerstromkreis arbeitet. Typische Anwendungen sind das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung in Treppenhäusern und langen Fluren.

Stromstossschalter_schaltbildBei Hausinstallationen wird in der Regel eine Tasterschaltung eingesetzt, wenn die Schaltung von mindestens 3 Stellen aus bedient werden soll. Sie benötigt zwar im Gegensatz zur Kreuzschaltung einen Stromstoßschalter (Relais), dafür ist die Verdrahtung und die Bauart der Lichtschalter einfacher. Außerdem kann statt des Stromstoßrelais auch ein Treppenlicht-Zeitschalter (Zeitrelais) eingesetzt werden.

Bei der Tasterschaltung fließt der Laststrom nicht über die Bedienstellen, sondern auf kurzem Weg direkt zu Leuchte. Durch kürzere Leitungen oder dünnere Leiterquerschnitte werden die Leitungsverluste und die Installationskosten verringert. Die Parallelschaltung aller Taster reduziert zusätzlich den Aufwand bei der Installation. Die Bedienung kann von beliebig vielen Tastern aus erfolgen. Die Relais sind meist im Verteiler montiert, seltener in Verteilerdosen.

Vergleich Kreuz- und Tasterschaltung

Nachteile der Kreuzschaltung

  • Für eine Kreuzschaltung wird ein durchgehendes Adernpaar über alle Schalter benötigt, was eine Erweiterung erschwert.
  • Kreuzschalter sind teurer als einfache Schalter bzw. Taster.
  • Der Defekt eines Schalters führt zum Ausfall des kompletten Schaltvorganges.

Vorteile der Tasterschaltung

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird anstelle der Kreuzschaltung oft eine Tasterschaltung bevorzugt. Diese hat gegenüber der Kreuzschaltung noch weitere Vorteile:

  • Eine automatische Abschaltung nach einer bestimmten Zeit (Treppenhauslicht) ist leicht realisierbar.
  • Eine zentrale Steuerung ist möglich (Fernwirken).
  • Glimmlampen zum Auffinden der Taster im Dunkeln sind leicht realisierbar.

Dimmer

dimmer_symbolAls Dimmer bezeichnet Regelsysteme, mit der die Helligkeit von Glühlampen verändert werden kann. Die Ansteuerung eines Dimmers ist auf verschiedene Weise möglich. Neben dem bekannten Drehknopf können moderne Geräte heute auch über Taster gesteuert werden. Ein kurzes Tasten schaltet beispielsweise den Dimmer ein bzw. aus, ein längerer Tastimpuls bewirkt eine Helligkeitsänderung. Auch die Ansteuerung durch eine Steuerspannung ist teilweise möglich; in solchen Dimmern ist der Steuer-Eingang galvanisch vom Netz getrennt.

Im Wohnbereich gibt es Dimmer in verschiedenen Formen, z. B.:

  • fest eingebaut in Leuchten
  • zum Einbau in Elementen der Elektroinstallation, wie z. B. Schalterdosen usw.
  • zum Einbau im Reiheneinbauverteiler als Reiheneinbaugerät (REG)
  • als sog. Schnurdimmer vor mobilen Leuchten

Wird eine Glühlampe gedimmt, sinkt die Leistungsaufnahme und folglich auch der Energiebedarf. Die Lebensdauer erhöht sich u.U. wesentlich, da die Glühfadentemperatur absinkt. Die Effizienz der Lichterzeugung (Lichtausbeute) sinkt dadurch jedoch stark ab, die Helligkeit nimmt beim Dimmen stärker ab als die Leistungsaufnahme (siehe auch Lichtausbeute und Lebensdauer von Glühlampen). Durch das Dimmen verändert sich auch die Lichtfarbe – die Farbtemperatur sinkt ab und das Licht wirkt eher gelb-orange als weiß-gelb.

Wird eine Glühlampe (z. B. Wohnzimmer-Stehlampe) ohnehin nie unter Volllast betrieben, dann kann ein Großteil der benötigten Energie eingespart werden, wenn sie durch eine schwächere Lampe ersetzt wird, die die gleiche Helligkeit im ungedimmten Zustand hat.

Der Wirkungsgrad einer Leuchtstofflampe hingegen bleibt, wenn sie mit einem geeigneten EVG gedimmt wird, annähernd konstant (u.U. steigt er sogar), das bedeutet die Leistungsaufnahme sinkt mit der Helligkeit in gleichem Maße (auch die Farbtemperatur bleibt weitgehend konstant).

Bewegungsmelder

Ein Bewegungsmelder ist ein elektronischer Sensor, der Bewegungen in seiner näheren Umgebung erkennt und dadurch als elektrischer Schalter arbeiten kann. Hauptsächlich wird er zum Einschalten einer Beleuchtung oder zum Auslösen eines Alarms eingesetzt.

Ein Bewegungsmelder kann entweder aktiv mit elektromagnetischen Wellen (Dopplerradar), mit Ultraschall (Ultraschall-Bewegungsmelder) oder passiv anhand der Infrarotstrahlung der Umgebung arbeiten; es gibt auch Kombinationen davon.

Der PIR-Sensor (engl. passive infrared) ist der am häufigsten eingesetzte Typ von Bewegungsmeldern. Er reagiert optimal auf Winkeländerungen, wenn also eine Person am Sensor vorbeigeht. Im Gegensatz dazu reagiert ein Dopplerradar optimal, wenn sich der Abstand zum Sensor ändert.

Verwendung als Lichtschalter

BewegungsmelderEin Infrarot-Bewegungsmelder hat in der Regel einen eingebauten Dämmerungsschalter, der dafür sorgt, dass die Beleuchtung nur bei Dunkelheit vom eigentlichen Bewegungsmelder eingeschaltet werden kann. Bewegt sich eine Wärmequelle vor dem Melder, so schaltet er die Beleuchtung für eine einstellbare Zeitspanne ein und nach Ablauf der eingestellten Leuchtzeit wieder aus. Die meisten Bewegungsmelder haben zwei Einsteller (Potentiometer):

  1. für die Einschaltdauer: legt fest, wie lange der Verbraucher eingeschaltet bleiben soll
  2. für die Umgebungshelligkeit (Hell-Dunkel-Grenze): legt fest, ab welcher Dunkelheitsschwelle der Melder scharf sein soll

Bei den meisten Bewegungsmeldern beginnt der Zähler für die Einschaltdauer zu laufen, wenn die letzte Bewegung erkannt wurde. Wenn der Melder danach eine neue Bewegung erkennt, stellt er den Zähler wieder auf Null. Dies gewährleistet, dass der Verbraucher (z. B. Beleuchtung) nicht ausgeschaltet wird, wenn sich eine Person für längere Zeit im Erfassungsbereich aufhält.

Dämmerungsschalter

daemmerungsschalter_symbolAls Dämmerungsschalter bezeichnet man ein elektrisches Betriebsmittel, das die Aufgabe hat einen Schaltkontakt zu betätigen, wenn ein einstellbarer Helligkeitswert unter- oder überschritten wird. In älteren Dämmerungsschaltern befindet sich ein sogenannter LDR (Light Dependent Resistor), ein lichtabhängiger Widerstand, der den Schaltbefehl gibt. Heute werden dem LDR häufig elektronische Komponenten (Fototransistor, Fotodioden) vorgezogen.

 

Links

Auf elektro-klose.at: » Elektroinstallation und » Energiesparlampen

Quelle, Fotos, Grafiken: Wikipedia