Kommunizierende LED-Straßenleuchten – Innovatives Detektions- und Kommunikationssystem für bedarfsgerechte Helligkeitssteuerung von LED-Straßenbeleuchtung

Durch die rasante Entwicklung im Bereich der Hochleistungs-LEDs werden diese zunehmend für Straßenbeleuchtung eingesetzt. Neben der Langlebigkeit und Effizienz ist ein weiterer großer Vorteil von LEDs die Möglichkeit der uneingeschränkten, verzögerungsfreien Dimm- und Steuerbarkeit. Dies ermöglicht es, dass sich Beleuchtungssysteme mit LEDs schnell und effizient dem aktuellen Beleuchtungsbedarf anpassen können, sofern eine geeignete Ansteuerung und Erkennung des Bedarfs besteht. Vor allem bei Siedlungsstrassen, Geh- und Radwegen sowie Parks ist die Benutzungsfrequenz sehr oft so gering, dass herkömmliche Leuchten einen Großteil der Zeit ohne jeglichen Bedarf im Volllastbetrieb sind und somit Unmengen an Energie nutzlos verschwenden. Der Energieverbrauch der Beleuchtung kann erheblich reduziert werden, wenn der tatsächliche Bedarf erkannt wird und die Beleuchtung bedarfsorientiert gesteuert wird. Dabei sollen immer nur Leuchten innerhalb eines bestimmten Nahbereichs zu Personen bzw. Fahrzeugen mit der benötigten Leuchtstärke betrieben werden und die Leuchten außerhalb dieses Bereiches nur eine geringe Grundbeleuchtung sichern oder völlig abgeschaltet werden. Um eine optimale Ausleuchtung für Personen und Fahrzeuge zu gewährleisten, müssen diese zuverlässig detektiert werden können und sich die Leuchten zudem gegenseitig beeinflussen können. Dafür ist ein dezentrales Kommunikationssystem notwendig, mit welchem sich die Leuchten wechselseitig beeinflussen können und somit höchste Beleuchtungssicherheit garantieren. Im Gegensatz zu einfachen Bewegungsmeldern ermöglichen miteinander kommunizierende Leuchten ein Einschalten noch bevor die Person oder das Fahrzeug in den Detektionsradius des Bewegungsmelders der Leuchte kommt. Durch diese begleitende „Lichtwolke“, welche eine Person bzw. ein Fahrzeug somit umgibt, ist für eine Person gar nicht erkennbar, dass sich die Leuchten außerhalb des Sichtbereichs in einem gedimmten oder ausgeschalteten Zustand befinden. Außerdem wird die Lichtverschmutzung erheblich verringert. Ziel dieses Projektes ist es, Verfahren und Systeme für die Detektion und Kommunikation von „Lichtbedarf“ zu entwickeln, die eine bedarfsgerechte Lichtsteuerung gestatten ohne das subjektive Sicherheitsbedürfnis nach hell beleuchteten Wegen und Straßen einzuschränken. Es soll auf diese Weise möglich werden, ohne Sicherheits- und Komforteinschränkungen den Energieverbrauch der Außenbeleuchtung deutlich zu verringern bzw. auch autarke Beleuchtungssysteme (Solarleuchten) verstärkt zum Einsatz zu bringen. Ein weiteres Ziel dieser Forschungsarbeit ist der Aufbau eines Detektions- und Kommunikationssystems zu Testzwecken, durch welches eine sichere, bedarfsorientierte und energiesparende Beleuchtung gewährleistet werden kann. Nach dem Aufbau und der Testphase soll eine Befragung der Anrainer und Nutzer die Akzeptanz der bedarfsorientierten Beleuchtung untersuchen und die Ergebnisse in Form von Empfehlungen für eine Produktentwicklung dargestellt werden. Das subjektive Sicherheitsgefühl wird durch solch ein innovatives Detektions- und Kommunikationssystem im Vergleich zu autonom schaltenden Leuchten mit Bewegungsmeldern erheblich erhöht, da die Fläche in Bewegungsrichtung der Person bereits ausgeleuchtet ist, bevor sie diese betritt bzw. befährt. Somit bewegt sich eine Person nicht gegen ein „dunkle Wand“ sondern hat eine gut beleuchtete Fläche vor sich. Die Person bzw. das Fahrzeug bewegt sich in einer begleitenden „Lichtwolke“. Der Energieverbrauch eines Beleuchtungssystems kann dadurch erheblich verringert werden, was zudem auch den Einsatz von solarer Beleuchtung ermöglicht bzw. erheblich effizienter macht. Bei der Beleuchtung von wenig frequentierten Flächen kann von einem Einsparpotenzial an elektrischer Energie – und somit CO2-Emissionen – vom Faktor 10 ausgegangen werden. Das Projekt wurde in 8 Arbeitspakete (AP) unterteilt, soll im April 2010 starten und 24 Monate dauern.