EU-Verordnung Nr. 2019/2020: Neue Ökodesign-Anforderungen an Lichtquellen

Überblick: Die EU-Verordnung Nr. 2019/2020 zur umweltgerechten Gestaltung „energieverbrauchsrelevanter Produkte“ und ihre Auswirkungen auf die Veranstaltungstechnik

Übersicht:

Schlupflöcher geschlossen
Halogen: Ja; Weißlicht-LED: Nein
Geforderte Effizienz: Ein Beispiel
Fazit: Ausnahme für Weißlicht-LED wünschenswert

Ausnahmen der Verordnung

Die Verordnung Nr. 2019/2020/EU zur umweltgerechten Gestaltung „energieverbrauchsrelevanter Produkte“ wird langsam ernst – und diesmal greifen die Ökodesign-Anforderungen auch in der Veranstaltungsbranche. Zwar schreibt der ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e. V.) in seiner Informationsschrift: „Ökodesign, Energieverbrauchskennzeichnung, EPREL-Datenbank – Anforderungen für die Beleuchtung“, dass die Bühnen- und Studiobeleuchtung nicht oder teilweise nicht von den Verordnungen betroffen sei. Aber gerade Scheinwerfer, die eine Weißlicht-LED beinhalten, können ab dem 1. September 2021 entsprechend der Verordnung vom 5.12.2019 zu behandeln sein. Genau genommen nicht der Scheinwerfer, sondern die LED-Engine.

Die Verordnung spricht mit Absicht nicht mehr von Lampen, Modulen und Leuchten, sondern nur noch von Lichtquellen (im Sinne der Verordnung, nicht im Sinne der Fachsprache!). Nur Lichtquellen müssen Anforderungen erfüllen (bzw. „separate Betriebsgeräte“ (im Sinne der Verordnung). Vereinfacht gesagt: Wenn ein Scheinwerfer LEDs enthält, und diese nicht zu Prüfzwecken durch die Marktaufsicht entnommen werden können, dann zählt der Scheinwerfer als Lichtquelle (im Sinne der Verordnung). Kann die Marktaufsicht das LED-Modul hingegen entnehmen, zählt nicht der Scheinwerfer, sondern nur das Modul selbst als Lichtquelle (im Sinne der Verordnung). Auch wenn in aller Regel die LED-Engine die Anforderung der Energieeffizienz bestehen wird, so bleiben dennoch die Forderungen zur Kennzeichnungs- und Dokumentationspflicht.

Mit der Verordnung zur Energieverbrauchskennzeichnung wurde nicht nur ein Instrument zur sichtbaren, EU-weit einheitlichen Kennzeichnung der Energieeffizienz von Lichtquellen geschaffen, sondern auch die EU-Produktdatenbank EPREL (European Product Registry for Energy Labelling) für Lichtquellen eingeführt. Natürlich ist es das Ziel, Treibhausgasemissionen und damit den Primärenergieverbrauch gegenüber dem Referenzjahr 1990 deutlich zu reduzieren. Und für die Industrie- und Allgemeinbeleuchtung ist das auch alles zutreffend. Jedoch: Wenn ein Scheinwerfer (Leuchte) für die Veranstaltungstechnik mit Halogenleuchtmittel und G22-Sockel als Lichtquelle im Sinne der Verordnung zu den Ausnahmen zählt (da das Leuchtmittel entnommen werden kann) – warum wird die Weiterentwicklung des Bühnenscheinwerfers mit der energiesparenden Weißlicht-LED-Engine, wo in der Regel die LED-Einheit zur Prüfung auch entnommen werden kann, nach dieser Verordnung nun mit Dokumentations-, Kennzeichnungs- und Verwaltungsaufwand belastet?

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Schlupflöcher geschlossen

Wieder einmal wird eine Verordnung immer komplexer, weil einige wenige meinen, cleverer zu sein als alle anderen. Der Dieselskandal lässt grüßen. Das liest sich deutlich aus Kapitel 7 heraus, das eine Veränderung von Leistungsmerkmalen beim Erkennen einer Prüfung ausschließt. Dazu kommt noch, dass Softwareupdates die Parameter nicht verschlechtern dürfen, außer wenn der Endnutzer vor der Aktualisierung seine ausdrückliche Zustimmung gibt. Ironisch gefragt: Müssen wir also in Zukunft unsere Scheinwerfertests im Labor mit Feldversuchen vergleichen, um eine mögliche Betrugssoftware aufzuspüren …? OK, bei Shootouts von Movinglights wurde hier und da auch schon getrickst, jedoch seltener mit einer Software, die unser Test erkannt hätte und unbemerkt den Boost-Betrieb aktivierte.

Die Umklassifizierung eines Leuchtmittels zu einem Heizstrahler („Heatball“) war auch eine klasse Idee, um ein positives Energielabel zu erhalten … Bei der Satireaktion wurden 30 Cent pro verkauftem Exemplar an ein Regenwaldschutzprojekt gespendet, was nach Aussage Rotthäusers, dem Initiator dieser Aktion, dem Klimaschutz mehr bringe als ein Glühlampenverbot.

Auch darauf wurde reagiert: Die neue Verordnung 2019/2020/EU benennt eben keine „Lampen“ und „Leuchten“ mehr. Stattdessen fokussiert sie auf die Begriffe „Lichtquellen“, „separate Betriebsgeräte“ und „umgebende Produkte“, wobei die Lichtquelle deutlich spezifiziert wurde:

• Farbwertanteile x und y im Bereich 0,270 < x < 0,530 und (-2,3172 x² + 2,3653 x – 0,2199) < y < (-2,3172 x² + 2,3653 x –0,1595) | siehe folgende Farbort-Grafik
• Lichtstrom <500 lm pro mm² der projizierten lichtemittierenden Fläche
• Lichtstrom zwischen 60 und 82.000 lm
• Farbwiedergabeindex (CRI) >0

Nicht als Lichtquellen gelten:

• LED-Dies (Halbleiter-Wafer) und LED-Chips
• LED-Pakete
• Produkte, die (eine) Lichtquelle(n) enthalten, die zur Überprüfung entnommen werden kann/können.
• Licht emittierende Teile einer Lichtquelle, die nicht zur Überprüfung als Lichtquelle entnommen werden können.

Somit werden die meisten unserer Movinglights und Scheinwerfer mit Weißlicht-LED-Engine als umgebendes Produkt angesehen, weil man die Weißlicht-LED-Engine in der Regel ausbauen kann.

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Halogen: ja, Weißlicht-LED: nein

Im Anhang III werden die Ausnahmen definiert. Darunter befinden sich unter Nummer 3, Buchstabe m) alle konventionellen Halogen-Lichtquellen mit den üblichen Standard-Sockeltypen, die speziell für die Szenenbeleuchtung in Filmstudios, Fernsehstudios und Fotostudios oder für die Bühnenbeleuchtung in Theatern, Diskotheken sowie bei Konzerten und sonstigen Unterhaltungsveranstaltungen ausgelegt und vermarktet werden. Dagegen müssen Weißlichtquellen (unter w) mindestens eine der nachfolgenden Spezifikationen aufweisen, um als Ausnahme zu gelten (bei Erscheinen dieser Ausgabe, Production Partner 7-2020, wurde allerdings noch eine Berichtigung diskutiert, ob nur eine oder zwei Bedingungen erfüllt werden müssen):

• a) LED mit hohem CRI > 90
• c) LED mit einer Nennleistung von mindestens 180 W, die so gestaltet sind, dass das Produkt Licht von einer Fläche abgibt, die kleiner ist als die lichterzeugende LED-Fläche
• e) weiße Zweifarb-LED

Hinweis: Wir haben b), d), und f) hier nicht aufgeführt, da sie wieder bestimmte Sockeltypen und DWE-Lampentypen und Leuchtstoffröhren betreffen.

Betrachten wir nun ein modernes Movinglight oder einen Fresnellinsenscheinwerfer mit einer Weißlicht-LED-Lichtquelle in diesem Kontext zweier geforderter Spezifikationen, so fällt der größte Teil der aktuell vermarkteten Geräte bzw. ihre eingebaute und zu Prüfungszwecken entnehmbare LED-Lichtquelle unter die neue Verordnung – mit all den Folgen wie Energieverbrauchskennzeichnung und die Listung in der EU-Produktdatenbank EPREL. Ein Großteil der Weißlichtquellen in Movinglights hat einen CRI unterhalb 90. Dies wird vom Anwender während einer Rock`n`Roll-Show auch nicht als notwendig betrachtet. Immerhin können wenigstens variable Weißlicht-LED-Strahler mit durchstimmbarem CCT und einem hohen CRI diese beiden Anforderungen erfüllen, wenngleich diese Produkte nicht die große Masse darstellen. Aber alle anderen Tungsten- oder Daylight-LED-Strahler oder Movinglights mit Weißlicht-LED-Engine müssen nun nach dieser Verordnung betrachtet werden. Glück dagegen haben auch alle Geräte mit Multifarb-LEDs, batteriegetriebene Geräte sowie alle Beamlights, die kleiner als 10° abstrahlen.

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Geforderte Effizienz: ein Beispiel

Für Lichtquellen muss die angegebene elektrische Leistungsaufnahme P_on kleiner oder gleich der berechneten, maximal zulässigen Leistungsaufnahme P_onmax sein: P_on ≤ P_onmax

Für ein Beispiel, ein aktuelles Weißlicht-LED-Array aus einer Stufenlinse, die eine 1-kW-Halogenstufe ersetzt, folgt:

P_on = Inputpower (W) = 4,05 A × 52 V = 210,6 W
P_onmax = C × (L+ (Φ use /(F × η)) × R

mit:

• C: Korrekturfaktor aus Tabelle 2 / Gebündeltes Licht nicht direkt an Netzspannung 1,15 kein Bonus
• L: Endverlustfaktor (in W) aus Tab. 1 / für LED (Sonstige) 1,5
• Φuse: Nutzlichtstrom der Lichtquelle (in lm) / Herstellerangabe 29.702 lm
• F: Lichtausbeute-Faktor / 0,85 bei gebündeltem Licht (120° > Abstrahlwinkel)
• η: Schwellen-Lichtausbeute (in lm/W) aus Tabelle 1 / für LED (Sonstige) 120
• R: CRI-Faktor (CRI+80)/160 für CRI > 25 / Beispiel LED-Array: (80+80)/160=1

daraus ergibt sich:

P_onmax = 1,15 × (1,5 + (29.702 lm / (0,85 × 120 lm/W))) × 1 = 336,6 W
210,6 W ≤ 336,6 W
>> Die Anforderung wird erfüllt.

Nach der Erklärung der ZVEI-Informationsschrift folgt, dass wenn eine Leuchte nicht zur Überprüfung der Lichtquelle und des separaten Betriebsgeräts zerlegt werden kann, die Leuchte als Lichtquelle betrachtet wird und dann alle Anforderungen an Lichtquellen erfüllen müssen.

Der Austausch von Lichtquellen und separaten Betriebsgeräten wird bei folgenden beispielhaft aufgeführten Konstellationen als nicht sinnvoll angesehen: Wenn die Konstruktion der Leuchte so gestaltet ist, dass Lichtquellen beim Austausch verunreinigt und/oder beschädigt werden können (ESD) und wenn die Art der Befestigung der Lichtquellen Einfluss auf die thermischen Eigenschaften (Wärmeableitung) hat. Jedoch lassen sich in der Regel alle LED-Module bei den Scheinwerfern der Veranstaltungsbrache entfernen.

Dann folgen noch die Anforderungen an die Betriebsgeräte, um das LED-Array zu betreiben. Die Energieeffizienz von separaten Betriebsgeräten (Betriebsgeräte für LED- oder OLED-Lichtquellen), die unter Volllast betrieben werden, muss mindesten P_cg^0,81/ (1,09 × P_cg^0,81 + 2,10) betragen mit P_cg = angegebene Ausgangsleistung des Betriebsgeräts (P_cg).

Da die geforderte Effizienz nur für das Betriebsgerät und die LED-Lichtquelle betrachtet wird und nicht der gesamte Scheinwerfer, ist es unerheblich, wie gut der Wirkungsgrad nach dem LED-Modul ist. Im Klartext heißt das für unseren statischen Scheinwerfer oder Movinglight, dass es unerheblich ist, wie die Sekundäroptik arbeitet. Hier hat der Leuchtenhersteller nun alle Freiheiten. Und wenn z. B. nur ein Schlitz als Lichtkegel möglich ist und das restliche Licht der Lichtquelle abgeschattet wird: Wenn die LED-Engine ihre Anforderung erfüllt hat, ist die Gestaltung der Leuchte bzw. des abgegeben Lichtes selbst nicht mehr ausschlaggebend. So ist auch dem Discoeffekt oder der Wassereffekt-Strahler die Daseinsberechtigung erhalten geblieben.

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Fazit: Ausnahme für Weißlicht-LED wünschenswert

In der jetzigen Form der Verordnung sind Theater-/Studio- Scheinwerfer mit Halogenleuchtmittel aus der Betrachtung herausgenommen und den effektiveren LED-Leuchtmitteln wird die Last der Dokumentation aufgebürdet. Es gibt noch eine Diskussion über eine Änderungsverordnung (Stand: August 2020) und damit die Aussicht auf Besserung. Es gibt von einzelnen Seiten Bestrebungen, bestimmte Punkte nur teilweise zu lockern, wie z. B. eine Diskussion der Grenze von 180 Watt auf 100 Watt (siehe „Ausnahmen“ Weißlichtquellen unter (c)) zu verschieben. Eine Entscheidung soll bis etwa Mitte Oktober 2020 fallen.

Betrachtet man den Einsatz von Showlicht, welches in erster Linie den Zweck erfüllen muss, Emotionen zu verstärken und den Betrachter in bestimmte Bahnen zu lenken, geht es eben nicht darum, ein effizientes Putzlicht auf der Bühne bereitzustellen. Damit stellt sich die Frage, ob man das Pferd hier nicht von der falschen Seite her aufzäumt. Umweltschutz beginnt im Kopf: Geht man im Winter durch eine Fußgängerzone, sieht man dort vermehrt Heizstrahler. Diese sind mit einem Energielabel A+ ausgewiesen und heizen Europa effizient nach den verordneten Designregeln stundenlang auf.

Dagegen gibt es Einsatzgebiete für die bereits verbotene Allgebrauchsglühlampe, wo sie jeder LED-Lösung überlegen ist, wenn man die Herstellungs- und Entsorgungsprozesse der LED- mit ihren Elektronikplatinen, den Gaskolben, dem Blech und den Drähten der Allgebrauchs-Glühlampen gegenüberstellt. Wieviel CO₂-Ausstoß ist uns unsere „Party“ wert? Werden wir irgendwann Grenzen einführen, dass je nach Veranstaltungsart und erreichten Zuschauern gewisse Energiemengen nicht überschritten werden dürfen?

Auch die Lebensdauer der produzierten Produkte spielt natürlich in die Umweltbetrachtung hinein. Man denke an die Praxis im Messebau, selbstklebende LED-Streifen für fünf Tage zu verbauen und nach der Messe zu entsorgen, weil die nachhaltige Nutzung von Produkten zu zeitaufwendig erscheint – bzw. der „Einweg“-LED-Streifen einfach zu preiswert ist. Sicher ist ein Energielabel im Allgemeinen eine gute Größe, um Produkte besser in ihrem Verbrauch zu beurteilen, wenn man z. B. die Wahl zwischen Kühlschrank A oder B trifft. In der Veranstaltungstechnik werden dagegen viele andere Faktoren wie Funktion, Lichtqualität, Lichtwurf, Gewicht usw. herangezogen. Der Energieverbrauch spielt – außer bei ganz wenigen Sonderfällen – keine Rolle bei der Wahl des Scheinwerfers für die Veranstaltungstechnik.

Eine großzügige Ausnahmeregelung, gerade für Scheinwerfer, die für die Szenenbeleuchtung in Filmstudios, Fernsehstudios und Fotostudios oder für die Bühnenbeleuchtung in Theatern, Diskotheken sowie bei Konzerten und sonstigen Unterhaltungsveranstaltungen ausgelegt und vermarktet werden, und die auch eine Weißlicht-LED-Engine beinhalten, wäre wünschenswert.

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Ausnahmen der Verordnung

Diese Verordnung gilt nicht für Lichtquellen und separate Betriebsgeräte, die speziell für die Nutzung unter folgenden Betriebsbedingungen geprüft und zugelassen wurden (hier nur auszugsweise, also unsere Branche betreffend):

• zweiseitig gesockelte T5-Leuchtstoff-Lichtquellen mit einer Leistungsaufnahme P ≤ 13 W
• Lichtquellen und separate Betriebsgeräte in batteriebetriebenen Produkten
• Für die Bildaufnahme und Bildprojektion (u. a. Film- und Videoprojektion, Holographie)
• HID-Lichtquellen mit einer ähnlichen Farbtemperatur CCT > 7.000K, die für Anwendungen bestimmt sind, die eine solch hohe CCT erfordern
• Lichtquellen mit einem Halbwertswinkel von weniger als 10°, die für Punktbeleuchtungen bestimmt sind, die einen sehr engen Lichtstrahl erfordern
• Halogen-Lichtquellen mit den Sockeltypen G9.5, GX9.5, GY9.5, GZ9.5, GZX9.5, GZY9.5, GZZ9.5, K39d, G9.5HPL, G16d, GES/E40 (nur Kopfspiegellampen mit niedriger Spannung (24 V)), GX16, GX16d, GY16, G22, G38, GX38, GX38Q, P28s, P40s, PGJX28, PGJX 36, PGJX50 sowie R7s mit einem Lichtstrom > 12.000 lm und QXL, die speziell für die Szenenbeleuchtung in Filmstudios, Fernsehstudios und Fotostudios oder für die Bühnenbeleuchtung in Theatern, Diskotheken sowie bei Konzerten und sonstigen Unterhaltungsveranstaltungen ausgelegt und vermarktet werden
• farblich abstimmbare Lichtquellen, die mindestens auf die unter diesem Buchstaben genannten Farben eingestellt werden können
  • Blau: 440 nm – 490 nm 90%
  • Grün: 520 nm – 570 nm 65%
  • Rot: 610 nm – 670 nm 95%
    und die für Anwendungen bestimmt sind, die hochwertiges, farbiges Licht erfordern
• einseitig gesockelte Leuchtstofflichtquellen (CFLni) mit einem Durchmesser von 16 mm (T5), einem 2G11-4-Stiftsockel sowie mit CCT = 3.200 K und den Farbwertanteilen x = 0,415 y = 0,377 oder mit CCT = 5 500 K und den Farbwertanteilen x = 0,330 y = 0,335, die speziell für Studio und Video- Anwendungen bei herkömmlichen Dreharbeiten ausgelegt und vermarktet werden
• LED- oder OLED-Lichtquellen, die unter die Definition des Originals eines Kunstwerkes im Sinne der Richtlinie 2001/84/EG des Europäischen Parlaments und des Rates fallen und von dem Künstler/der Künstlerin selbst in begrenzter Auflage von weniger als zehn Stück hergestellt wurden
• Weißlichtquellen, die
  (1.) speziell für die Szenenbeleuchtung in Filmstudios, Fernsehstudios und an Drehorten sowie für Fotostudios und Aufnahmeorte oder für die Bühnenbeleuchtung in Theatern sowie bei Konzerten und sonstigen Unterhaltungsveranstaltungen ausgelegt und vermarktet werden und die
  (2.) mindestens zwei der folgenden Spezifikationen aufweisen:
  • a) LED mit hohem CRI > 90
  • c) LED mit einer Nennleistung von mindestens 180 W, die so gestaltet sind, dass das Produkt Licht von einer Fläche abgibt, die kleiner ist als die lichterzeugende LED-Fläche
  • e) weiße Zweifarb-LED
• Vernetzte Lichtquellen (CLS) und vernetzte separate Betriebsgeräte (CSCG), die speziell für die Szenenbeleuchtung in Filmstudios, Fernsehstudios und an Drehorten sowie für Fotostudios und Aufnahmeorte oder für die Bühnenbeleuchtung in Theatern, Diskotheken sowie bei Konzerten oder sonstigen Unterhaltungsveranstaltungen und für den Anschluss an Hochgeschwindigkeitssteuernetze (mit Übertragungsgeschwindigkeiten von mindestens 250.000 Bit/s) in Bereitschaft ausgelegt und vermarktet werden, sind von den Anforderungen des Anhangs II Nummer 1 Buchstaben a und b an den Bereitschaftszustand (P sb) und den vernetzten Bereitschaftsbetrieb (P net) ausgenommen.

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