Was ist Hochtemperaturbeleuchtung und wie funktioniert sie?

Hochtemperaturbeleuchtung ist eine Kategorie industrieller LED-Leuchten, die speziell dafür entwickelt wurden, in Umgebungen mit extremer Hitze, oft über 60 °C bis 120 °C oder höher, zuverlässig zu funktionieren. Standard-LED-Beleuchtung versagt unter solchen Bedingungen, da die Elektronik und die LED-Chips überhitzen, was zu Lichtausfall, Farbverschiebung oder permanenten Schäden führt. Dieser Artikel beantwortet die am häufigsten gestellten Fragen darüber, wie Hochtemperaturbeleuchtung funktioniert, wann Sie sie benötigen und wie Sie die richtige Wahl treffen.

Welche Temperaturen machen Standard-LED-Beleuchtung ungeeignet?

Standard-LED-Leuchten sind in der Regel für Umgebungstemperaturen von maximal 40°C bis 50°C ausgelegt. Sobald die Temperatur strukturell über diesen Grenzwert steigt, nimmt die Lebensdauer der LED-Chips und des Treibers rapide ab. Über 60°C beginnen die meisten herkömmlichen Leuchten auszufallen oder sie bleiben strukturell hinter ihren Spezifikationen zurück.

Das Problem liegt nicht nur in der direkten Umgebungstemperatur. LED-Chips erzeugen selbst ebenfalls Wärme, und wenn diese Wärme nirgendwohin entweichen kann, steigt die sogenannte Sperrschichttemperatur (die Temperatur auf dem Chip selbst) schnell an. Das beschleunigt die Lichtabnahme und kann den Chip dauerhaft beschädigen.

In der Praxis bedeutet dies, dass Umgebungen wie Stahlwerke, Gießereien, Glasöfen, die Papierindustrie und Klimakammern mit hohen Temperaturen für Standard-LED-Beleuchtung schlichtweg ungeeignet sind. Nicht weil LED als Technologie schlecht ist, sondern weil die thermische Konstruktion einer Standardleuchte nicht für diese Bedingungen ausgelegt ist.

Wie funktioniert die Kühlung in Hochtemperaturleuchten?

Die Kühlung in Hochtemperaturleuchten ist keine Nebensache, sie ist der Kern des Designs. Wo eine Standardleuchte passive Kühlung über ein einfaches Aluminiumgehäuse nutzt, gehen spezialisierte Leuchten viel weiter. Die Wärme, die der LED-Chip produziert, muss aktiv in eine Zone außerhalb der Leuchte abgeführt werden, oder die Leuchte muss thermisch so dimensioniert sein, dass die Chiptemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt.

Die am häufigsten verwendeten Techniken sind:

Fortschrittliche Heatpipe-Systeme: Wärme wird über Flüssigkeit oder Gas schnell von dem Chip zu einem Kühlkörper an einer anderen Stelle in der Leuchte abgeführt.
Übergroße Kühlkörper: Große Kühlkörper aus Aluminium oder Kupfer vergrößern die Oberfläche zur Wärmeabgabe, selbst bei hohen Umgebungstemperaturen.
Thermische Isolierung des Treibers: Der elektronische Treiber wird bisweilen räumlich getrennt von der Lichtquelle angeordnet, um zu verhindern, dass Umgebungswärme die Elektronik erreicht.
Spezielle Gehäusematerialien: Einige Leuchten verwenden Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, um Wärme schnell zu verteilen.

Das Ergebnis ist eine Leuchte, die auch bei Umgebungstemperaturen von 80°C, 100°C oder sogar 120°C funktionsfähig bleibt, ohne dass die Lichtleistung oder Lebensdauer signifikant nachlässt.

Was ist der Unterschied zwischen Hitze und Infrarotstrahlung als Belastung?

Dies ist ein Unterschied, der in der Praxis oft unterschätzt wird. Eine hohe Umgebungstemperatur und direkte Einwirkung von Infrarotstrahlung sind zwei verschiedene Arten von thermischer Belastung, und sie erfordern unterschiedliche technische Maßnahmen in einer Leuchte.

Die Umgebungstemperatur ist die Lufttemperatur in der Umgebung der Leuchte. Eine Leuchte in einer warmen Halle von 80°C ist der Wärmeübertragung durch Konvektion und Wärmeleitung ausgesetzt. Die Kühlung muss sicherstellen, dass die internen Komponenten trotz dieser Umgebungstemperatur ausreichend kühl bleiben.

Infrarotstrahlung unterscheidet sich davon. In Umgebungen wie Stahlwerken strahlen glühend heiße Materialien wie flüssiger Stahl oder heiße Bleche direkte Infrarotstrahlung ab. Diese Strahlung trifft auf die Außenseite der Leuchte und wird zusätzlich zu der ohnehin hohen Umgebungstemperatur in Wärme umgewandelt. Eine Leuchte, die lediglich für hohe Lufttemperaturen, jedoch nicht für IR-Belastung ausgelegt ist, kann dennoch überhitzen.

Leuchten, die speziell für Stahlwerke und ähnliche Umgebungen entwickelt wurden, kombinieren daher hitzebeständige Gehäuse mit reflektierenden oder isolierenden Oberflächenbehandlungen, die Infrarotstrahlung reflektieren, statt sie zu absorbieren. Beleuchtung für hohe Temperaturen Berücksichtigen Sie daher stets beide Arten der thermischen Belastung.

Welche Branchen benötigen Hochtemperaturbeleuchtung?

Der Bedarf an temperaturbeständiger Beleuchtung ist größer, als viele Menschen denken. Es geht dabei nicht nur um die extremsten Fälle wie Stahlwerke. Jach jede Branche, in der die Umgebungstemperatur strukturell über 50 °C steigt oder in der sich Wärmequellen in der Nähe der Beleuchtung befinden, profitiert von spezialisierten Leuchten.

Branchen, in denen eine Hochtemperaturbeleuchtung regelmäßig erforderlich ist:

Stahlindustrie und Gießereien (Umgebungstemperaturen bis 120 °C, kombiniert mit Infrarotstrahlung)
Glasherstellung und keramische Industrie
Papierindustrie (Trockenzylinder und Pressenpartien)
Klimakammern und Prüfeinrichtungen (sowohl hohe als auch niedrige Temperaturen)
Chemische Industrie mit exothermen Prozessen
Bäckereien und lebensmittelverarbeitende Industrie mit hohen Prozesstemperaturen
Recyclinganlagen mit Verbrennungsprozessen
Kraftwerke und Biomasseanlagen

Was diese Sektoren gemeinsam haben, ist, dass Beleuchtung nicht nur funktionieren muss, sondern dass ein Ausfall direkte Folgen für Sicherheit und Produktivität hat. In Umgebungen, in denen Menschen mit gefährlichen Materialien oder schweren Maschinen arbeiten, ist eine zuverlässige Beleuchtung kein Luxus.

Wann ist eine ATEX-Zertifizierung neben der Temperaturbeständigkeit ebenfalls erforderlich?

Temperaturbeständigkeit und ATEX-Zertifizierung sind zwei separate Anforderungen, die bisweilen zusammen auftreten, jedoch nicht immer. ATEX ist erforderlich, wenn in einem Raum eine explosionsgefährdete Atmosphäre durch die Anwesenheit von brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Staub entstehen kann. In diesem Fall müssen alle elektrischen Geräte, einschließlich der Beleuchtung, spezifische Sicherheitsanforderungen erfüllen, um Zündquellen zu vermeiden.

Die Kombination aus hohen Temperaturen und Explosionsgefahr tritt in Branchen wie der chemischen Industrie, Raffinerien, Offshore-Anlagen sowie bestimmten Bereichen der Papier- und Lebensmittelindustrie auf. In diesen Situationen ist eine Leuchte erforderlich, die sowohl der thermischen Belastung standhalten kann als auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert ist.

Es ist wichtig zu wissen, dass eine Hochtemperaturleuchte ohne ATEX-Zertifizierung nicht einfach in einer explosionsgefährdeten Zone eingesetzt werden darf, selbst wenn sie technisch gesehen hitzebeständig ist. Die beiden Anforderungen sind unabhängig voneinander und müssen beide gewährleistet werden. Im Zweifelsfall bezüglich der Zoneneinteilung eines Raumes ist es ratsam, einen technischen Berater zu konsultieren.

Wie wählt man die richtige Hochtemperaturleuchte für Ihre Situation aus?

Die richtige Wahl beginnt mit einer guten Analyse der Umgebung. Nicht jede Situation ist gleich, und eine Leuchte, die in der Papierindustrie perfekt funktioniert, ist nicht automatisch für ein Stahlwerk geeignet. Es gibt eine Reihe konkreter Faktoren, die bestimmen, welche Leuchte Sie benötigen.

Bestimmen Sie die maximale Umgebungstemperatur: Ermitteln oder schätzen Sie die höchste Temperatur, der die Leuchte strukturell ausgesetzt sein wird, nicht nur die Durchschnittstemperatur.
Beurteilen Sie, ob Infrarotstrahlung vorhanden ist: Gibt es in der Nähe eine direkte Wärmequelle wie glühendes Material oder einen Ofen? Dann ist eine Leuchte erforderlich, die auch einer IR-Belastung standhalten kann.
Überprüfen Sie das Vorhandensein von korrosiven Stoffen oder Feuchtigkeit: Hohe Temperatur geht manchmal mit Dampf, Chemikalien oder Seeluft einher. Die IP-Schutzart und das Gehäusematerial müssen darauf abgestimmt sein.
Stellen Sie fest, ob ATEX erforderlich ist: Ist der Raum als explosionsgefährdete Zone eingestuft? Dann ist eine ATEX-Zertifizierung eine zwingende Anforderung.
Denken Sie an Wartung und Erreichbarkeit: Leuchten in extremen Umgebungen sind oft schwer zugänglich. Eine lange Lebensdauer und geringer Wartungsaufwand sind dann besonders wichtig.
Fordern Sie ein Lichtkonzept an: Insbesondere in großen oder komplexen Räumen ist ein professionelles Lichtkonzept die Grundlage für die richtige Auswahl und Positionierung der Leuchten.

Ein guter Lieferant denkt bei diesen Faktoren mit Ihnen und liefert nicht nur eine Leuchte, sondern eine Lösung, die den spezifischen Anforderungen Ihrer Umgebung entspricht.

Praxisbeispiel: Rockwool Kroatien

In der Rockwool-Fabrik in Zajci, Kroatien, wurde eine Beleuchtung gesucht, die Umgebungstemperaturen über 110 °C und der beim Produktionsprozess freigesetzten Infrarotstrahlung standhält. Zudem durften die LED-Treiber nicht wärmer als 50 °C werden, während es draußen im Sommer bereits auf 40 °C zugeht. JEL übernahm die Lichtplanung, das Engineering und die Planung der Installation und lieferte mehr als 50 Barracuda HT, mehr als 20 Snapper HT und mehr als 30 Linear HT. Positionierung und Kühlung der Treiber wurden separat entworfen und getestet, getrennt von den heißen Produktionszonen. Auf der Arbeitsfläche werden mehr als 100 Lux erreicht.

Hitze und Infrarotstrahlung erfordern jeweils eine eigene Antwort. Strahlung einer heißen Quelle kommt zur Umgebungstemperatur hinzu und belastet vor allem die Seite der Leuchte, die dieser Quelle zugewandt ist.

Der Treiber ist oft das empfindlichste Bauteil, weil die Elektronik weniger Wärme verträgt als das Gehäuse. Zur Spezifikation gehört deshalb nicht nur die Frage, welche Leuchte der Umgebung gewachsen ist, sondern auch, wo der Treiber sitzt und wie warm es dort wird.

Mehr zum Projekt Rockwool Kroatien

Wie JEL Products bei der Linderung hoher Temperaturen hilft

JEL Products entwickelt und liefert LED-Leuchten, die speziell für die härtesten industriellen Bedingungen gebaut wurden, einschließlich extremer Hitze, Infrarotstrahlung und Kombinationen mit Korrosion. Die Flutlichter Orca HT und Barracuda HT wurden speziell für Umgebungen wie Stahlwerke entwickelt und bieten eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 120 °C. Für Klimakammern und Testeinrichtungen gibt es Leuchten für Temperaturen ab minus 45 °C, mit der HT-Linie bis plus 120 °C.

Was JEL Products auszeichnet, ist der Ansatz als Komplettpartner:

Technische Beratung basierend auf Ihren spezifischen Umgebungsbedingungen
Lichtdesign und Engineering auf die Situation abgestimmt
Lieferung von Leuchten mit den korrekten thermischen und IP-Spezifikationen sowie Verweis an einen zertifizierten Ex-Hersteller für ATEX-Zonen
Begleitung bei Installation und Inbetriebnahme
Unterstützung bei langfristiger Wartung und Verwaltung

Ob es sich um ein Stahlwerk, eine Klimakammer oder eine Chemieanlage handelt, die richtige Beleuchtung beginnt mit der richtigen Analyse. Möchten Sie wissen, welche Lösung zu Ihrer Situation passt? Kontakt aufnehmen und besprechen Sie Ihr Anliegen mit einem Spezialisten.

Blog