Fotosensor (Fotorelais) für die Außenbeleuchtung: Aufbau, Funktionsprinzip und Montagetipps

Die Ergänzung einer Leuchte durch ein Fotorelais ermöglicht es, den Stromverbrauch zu senken. Dieses kleine und einfach aufgebaute Gerät übernimmt vollständig die Steuerung des Ein-/Ausschaltens der Lampen in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit.

Bei Einbruch der Dämmerung aktiviert der Lichtsensor für die Außenbeleuchtung die Beleuchtung am Haus und schaltet sie bei Tagesanbruch wieder aus. Er ist einfach aufgebaut und bedienbar, aber vor dem Kauf des optimalen Modells muss einiges bedacht werden. Wir erklären, wie Sie das ideale Modell auswählen.

Funktionsprinzip des Lichtsensors

Die Grundlage des Fotorelais (Dämmerungsschalters) für die Außenbeleuchtung ist ein lichtempfindliches Element, das auf die vorhandene Helligkeit von Sonnen- und Kunstlicht reagiert.

Wenn die Dämmerung einsetzt, schließt der Lichtsensor die Kontakte und versorgt die im Außenbereich am Haus installierten Leuchten mit Strom. Bei zunehmender Lichtintensität am Morgen öffnet er den Stromkreis wieder und schaltet die Beleuchtungsgeräte aus.

Ein lichtempfindliches Relais steuert automatisch die angeschlossene Leuchte, indem es sie bei Bedarf ein- und ausschaltet.

Dank des Fotorelais im Außenbeleuchtungssystem müssen die Hausbesitzer das Licht abends nicht mehr manuell einschalten und morgens ausschalten – alles geschieht automatisch.

Dadurch wird der Stromverbrauch der Außenleuchten erheblich gesenkt und ihre Lebensdauer verlängert. Denn sie arbeiten dann nur, wenn es wirklich nötig ist, und nicht 8–9 Stunden am Tag.

Im privaten Bereich werden solche Systeme zur Beleuchtung installiert:

• von Außentreppen;
• von Flächen um Einfamilienhäuser;
• von Park- und Gartenwegen;
• von Pavillons, Grillplätzen und offenen Terrassen.

Von Organisationen werden Fotorelais bei der Beleuchtung von Innenhöfen von Mehrfamilienhäusern, in Einkaufszentren und auf Treppenabsätzen von Hochhäusern sowie bei der Anstrahlung von Werbeanlagen installiert. Überall ist das Ziel dasselbe – Energieeinsparung und Schonung der Leuchtmittel.

In der einfachsten Ausführung besteht dieses Schaltgerät aus einem Netzteil, einem lichtempfindlichen Sensor, einem Stromverstärker und einem Schaltrelais.

Es gibt verschiedene Arten von Fotorelais, aber das Funktionsprinzip ist bei allen gleich. Sie enthalten einen stromversorgten lichtempfindlichen Sensor, der den Helligkeitsgrad im überwachten Bereich erfasst.

Bei Einbruch der Dämmerung schließt dieser Sensor das Relais und schaltet die Außenbeleuchtung ein. Wenn die Sonne wieder aufgeht, werden die Außenleuchten entsprechend ausgeschaltet.

Grundlegende Arten von Elektrogeräten

Jedes Fotorelais zur Steuerung der Außenbeleuchtung enthält in seiner Schaltung drei Blöcke mit unterschiedlichen Funktionen:

1. Erfassung – ein Fotodetektor auf Halbleiterbasis.
2. Verstärkung – ein Stromverstärker.
3. Ausführung – das eigentliche Relais (Schalter).

Konstruktiv kann das erste dieser Elemente aus dem gemeinsamen Gehäuse ausgelagert sein. Es gibt jedoch auch Geräte, bei denen dieser lichtempfindliche Sensor in einem einzigen Block mit den übrigen Teilen der internen Schaltung dieses Elektrogeräts montiert ist.

Aufgrund seiner Kompaktheit kann der lichtempfindliche Sensor sogar an Außenbeleuchtungsmasten, in der Nähe der Laterne oder direkt an ihr montiert werden.

Dementsprechend werden alle Modelle von Fotorelais zur Helligkeitssteuerung unterteilt in:

• Geräte mit integriertem Fotoelement;
• Geräte mit externem Fotodetektor, der aus dem Gehäuse ausgelagert ist.

Geräte mit integriertem Sensor werden direkt im Freien installiert. Ihr Gehäuse bietet einen höheren Schutz gegen Feuchtigkeit und Staub. Im zweiten Fall wird das Schaltgerät auf einer DIN-Schiene im hausinternen Verteilerkasten montiert. Der externe Sensor wird dann über normale Kabel an dieses angeschlossen.

Neben der Überwachung des Helligkeitsniveaus sind solche Steuerungssysteme häufig mit integrierten Bewegungsmeldern, Zeitschaltuhren und verschiedenen Bedientasten ausgestattet. In Beleuchtungsfachgeschäften findet man auch Fotorelais, die auf digitalen Controllern basieren. Allerdings sind diese Geräte um ein Vielfaches teurer als herkömmliche Modelle.

Digitale Geräte sind teuer, ermöglichen aber eine präzisere Steuerung der Beleuchtung. Das Funktionsprinzip und die Hauptkomponenten von Haushalts-Fotorelais sind identisch mit denen in Standardgeräten.

Diese Varianten sind jedoch mit einem Mikrocontroller ergänzt, der so eingestellt werden kann, dass die Leuchten nur zu bestimmten Uhrzeiten eingeschaltet werden. Dies ermöglicht eine feinere Abstimmung des Relais, indem seine Funktion an die Wetterbedingungen und sogar den Monat des Jahres gekoppelt wird.

Auswahl des Fotorelais für die Außenbeleuchtung

Bevor Sie in den Geschäft gehen, um einen Lichtsensor für die Steuerung der Außenbeleuchtung zu kaufen, sollten Sie die Anzahl und den Typ der anzuschließenden Leuchten festlegen. Für ein bis zwei Leuchten reicht ein Relais aus, an das die Beleuchtungsgeräte direkt angeschlossen werden.

Wenn viele Lampen vorhanden sind, kann das Fotorelais den durchfließenden Strom nicht verkraften. In diesem Fall ist eine Ausrüstung mit einem Magnetschalter erforderlich.

Hier schaltet der lichtempfindliche Schalter ein spezielles Gerät ein, über das dann die Beleuchtungsgeräte mit Strom versorgt werden. Das heißt, bei der Auswahl des Fotodetektormodells hängt viel von der Leistung des angeschlossenen Leuchtenschemas ab.

Die Auswahl eines Fotorelais für ein Solarstraßenbeleuchtungssystem erfordert eine besondere Herangehensweise und die unbedingte Durchführung vorheriger Berechnungen. Seine Leistung und die Anzahl der anzuschließenden Geräte hängen direkt von der durchschnittlichen jährlichen Anzahl der Sonnentage in der Region sowie von der Anzahl der Solarmodule in der Schaltung ab.

Je mehr Lampen an das Fotorelais angeschlossen werden sollen, desto höher müssen seine Schaltstromparameter sein – derzeit sind auf dem Markt Geräte mit Nennströmen im Bereich von 6–63 Ampere erhältlich, es gibt eine große Auswahl.

Nach der Art des Netzanschlusses werden lichtgesteuerte Relais für die Außenbeleuchtung unterteilt in:

• einphasig (Haushaltsgeräte, für 220-V-Netze);
• dreiphasig (für 380-V-Netze).

Das Schaltrelais selbst und die gesamte Schaltung mit dem Fotosensor werden jedoch mit einer Spannung von 12 V versorgt, die von einem Abwärtstransformator geliefert wird. Die Wahl zwischen einem einphasigen oder dreiphasigen Gerät hängt ausschließlich vom angeschlossenen Lampennetz und dessen Leistungsaufnahme ab.

Für die Installation einer Lichtsteuerung für die Außenbeleuchtung an Privathäusern wählt man am besten herkömmliche Haushaltsmodelle mit 220 V. Diese sind mehr als ausreichend, insbesondere wenn energiesparende LED-Leuchten angeschlossen werden.

Technische Parameter – worauf zu achten ist

Einige importierte Elektrogeräte sind für Netze mit 110 oder 127 V ausgelegt. Selten, aber man kann sie in Lichttechnikgeschäften finden. In russischen 220-V-Netzen können sie nicht einfach so funktionieren. Dafür müsste ein zusätzlicher Transformator installiert werden. Es ist besser, gleich Geräte zu nehmen, bei deren Anschluss weniger Probleme auftreten.

Der erste und wichtigste Indikator ist der Schutzgrad. Für die Installation im Freien sollten Modelle mit einem dichten Gehäuse mit IP65 oder höher gewählt werden. Für die Montage unter einem Dach oder in einem geschützten Schrank ist ein Gerät mit IP44 völlig ausreichend.

Der zweite Parameter ist die Ansprechschwelle, die in Lux angegeben wird. Üblicherweise liegt sie zwischen 2 und 50 Lux. Das Lichtrelais verfügt über eine Einstellmöglichkeit dieses Wertes, sodass der Benutzer ihn nach seinen persönlichen Vorlieben einstellen kann. Ein Gerät mit nicht einstellbarer Ansprechschwelle sollte nur im äußersten Fall gekauft werden.

Der dritte Indikator ist der Typ der anzuschließenden Lampen. Nicht selten ist das Fotorelais ausschließlich für den Betrieb mit Glühlampen ausgelegt, die eine aktive Last erzeugen.

Für den Anschluss von Leuchtstofflampen mit bereits einer reaktiven Last ist eine andere Art von Dämmerungsschalter erforderlich. Für den Anschluss von Quecksilber- oder Natriumdampflampen wird ein Gerät mit einem zusätzlichen Schutzschaltkreis benötigt, der für Einschaltstromstöße ausgelegt ist.

Bei der Auswahl eines Relais mit externem Fotoelement muss die Länge des Kabels zwischen ihnen berücksichtigt werden – es hat bestimmte Einschränkungen, es darf nicht durch ein längeres Kabel ersetzt werden.

Die letzten Parameter sind Abmessungen und Gewicht. Der größte Teil des Lichtrelais ist das Netzteil mit einem darin befindlichen Abwärtstransformator. Der Fotosensor (LED) selbst hat sehr kleine Abmessungen.

Deutlich mehr Platz nimmt ein Schütz oder ein Magnetschütz ein, über die die Beleuchtungskörper angeschlossen werden. All dies muss in den Verteiler oder in die Nähe der Leuchte passen.

Sind zusätzliche Funktionen wichtig?

Viele Modelle von Lichtsteuerrelais sind mit einem Bewegungsmelder und einem Timer ausgestattet. Ersterer gewährleistet das Einschalten der Beleuchtung nur bei Bewegung einer Person auf dem überwachten Gebiet, während letzterer es ermöglicht, das Gerät tagsüber unabhängig von der natürlichen Beleuchtungsstärke vollständig auszuschalten.

Tatsächlich werden alle Fotosensoren bereits im Werk so eingestellt, dass sie bei kurzzeitiger Beleuchtung durch die Scheinwerfer eines vorbeifahrenden Autos einfach nicht ansprechen.

Die teuersten Modelle sind Lichtschalter mit elektronischer Anzeige und programmierbarem Controller. Diese Geräte ermöglichen es, für jede Jahreszeit und jede Situation ein eigenes Arbeitsprogramm zu hinterlegen.

Im Winter beispielsweise schaltet sich die Beleuchtung früher ein, im Sommer später. Es kann auch vorgesehen werden, dass das Relais selbst zusammen mit den Außenleuchten nach ein Uhr nachts ausgeschaltet wird, damit keine Energie verschwendet wird.

Besonderheiten der Montage des Lichtsensors

Das lichtsteuernde Gerät wird normalerweise in der Nähe der daran anzuschließenden Leuchte montiert. Für jedes Modell wird der Anschlussplan gemäß der Anleitung im technischen Datenblatt ausgewählt. Dieses sollte vor Beginn der Arbeiten unbedingt studiert werden.

Für die Montage sind keine besonderen Fähigkeiten erforderlich. Man muss lediglich alles so berechnen, dass die elektrischen Beleuchtungsgeräte die Leitung nicht überlasten. Das Fotorelais belastet das Netz praktisch nicht. Allerdings müssen der FI-Schutzschalter im Verteiler und der Fotosensor selbst je nach Anzahl und Leistung der anzuschließenden Lampen ausgewählt werden.

Für die eigenständige Installation eines Lichtrelais reichen minimale Kenntnisse im Bereich der Elektroinstallation und die Einhaltung der einfachsten Sicherheitsregeln aus.

Es gibt einige einfache Normen für die Montage von lichtempfindlichen Relais:

1. Es wird empfohlen, den Dämmerungsschalter und die gesamte Leitung der Beleuchtungseinrichtungen dahinter an eine separate Leitung vom Verteilerkasten mit einem eigenen Schutzschalter anzuschließen.
2. Es ist strengstens verboten, den Lichtsensor verkehrt herum zu installieren. Auf der einen Seite muss er dem Sonnenlicht ausgesetzt sein, auf der anderen Seite muss Licht von künstlichen Beleuchtungslampen auf ihn fallen.
3. Dieses Elektrogerät darf nicht in der Nähe von leicht entflammbaren Materialien, Heizgeräten oder chemisch aktiven Umgebungen montiert werden.
4. Wenn viele Lampen an das Lichtrelais angeschlossen werden, muss im Schaltplan ein Magnetschalter vorgesehen werden.

Das Wichtigste ist, dass Licht von keiner Leuchte auf das Fotoelement fällt. Andernfalls wird es ständig nicht ordnungsgemäß arbeiten. Der Lichtsensor reagiert auf jedes Licht, egal ob künstliches Licht oder natürliches Sonnenlicht.

Der Anschlussplan für die Beleuchtungsgeräte an das Lichtrelais (direkt oder über einen Magnetschalter) wird in Abhängigkeit von der Gesamtleistung der angeschlossenen Leuchten gewählt.

Am Gehäuse des Lichtrelais befindet sich ein Plan mit der Farbkennzeichnung aller von ihm ausgehenden Kabel. In der Regel geht das braune Kabel zur Phase vom Verteiler („L“), das blaue zum Nullleiter („N“) und das rote oder schwarze zur Außenleuchte. Es müssen lediglich die Enden dieser Adern abisoliert und alles gemäß dem beigefügten Schaltplan angeschlossen werden.

Wenn der Lichtsensor zwei Kontakte hat, wird einer davon an die Phase vom Verteiler angeschlossen, der zweite geht zur Leuchte. Der Nullleiter fehlt in diesem Fall.

Wenn die Außenbeleuchtung über einen Magnetstarter angeschlossen wird, wird dieser wie eine Glühlampe an das Fotorelais angeschlossen. Die Leuchten selbst werden dann von diesem versorgt.

In diesem Fall schließt das Relais nicht den die Lampen versorgenden Stromkreis, sondern nur den Starter. Durch den Schalter fließt in einem solchen Schaltkreis nur ein minimaler Strom, daher ist ein günstigeres und leistungsschwächeres Gerät geeignet. Die gesamte Last wird auf das externe Schütz verlagert.

Darüber, wie man Leuchten für die Organisation von Solarstraßenbeleuchtung auswählt, wird ausführlich im folgenden Artikel beschrieben, mit dem wir uns vertraut zu machen empfehlen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Bei der Auswahl und Integration des lichtempfindlichen Sensors in die Außenbeleuchtung sollten keine Schwierigkeiten auftreten. Alles ist denkbar einfach. Die nachfolgenden Videomaterialien ermöglichen es auch angehenden Elektrikern, alle Feinheiten der Montage dieses Geräts zu verstehen.

Video #1. Alle Nuancen des Anschlusses des Tag-Nacht-Fotosensors:

Video #2. Überblick über das Fotorelais zum Ein-/Ausschalten der Nachtbeleuchtung im Außenbereich:

Video #3. Beschreibung des Anschlussplans des Dämmerungsschalters über ein externes Schütz:

Lichtsteuerrelais für die Montage mit Außenbeleuchtungsgeräten sind einfach aufgebaut und anzuschließen. Sie erleichtern das Leben von Eigenheimbesitzern erheblich und tragen zur Senkung des Energieverbrauchs bei. Von solchen Geräten gibt es in den Geschäften zahlreiche Modelle. Immer kann man eines mit den erforderlichen Parametern für die jeweilige Situation auswählen.

Wenn Sie über Kenntnisse und Erfahrung in der Elektrotechnik verfügen, können Sie ein solches Fotorelais aus einer Fotodiode, einer gewöhnlichen Diode, einem Relais und ein paar Transistoren mit Widerständen selbst zusammenbauen.

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