Flickerfreie LED-Beleuchtung in der Industrie: Grenzwerte, Messung, Gesundheit

Flickerfreie LED-Beleuchtung ist ein zentraler Faktor für Arbeitssicherheit, Gesundheit und Prozessqualität in industriellen Umgebungen. Während moderne LEDs enorme Effizienz bieten, können ungeeignete Treiber, Dimmer oder Netzqualitäten zu sichtbarem oder unsichtbarem Flimmern führen – mit erheblichen Folgen für Beschäftigte, Maschinenvision-Systeme und Produktionsprozesse.

Was ist Flicker bei LED-Beleuchtung?

Flicker bezeichnet zeitliche Schwankungen der Lichtintensität – entweder sichtbar oder unbewusst wirksam. Da LEDs ohne thermische Trägheit arbeiten, übertragen sie selbst kleinste Schwankungen der Stromversorgung direkt in Lichtflimmern.

Typische Ursachen lassen sich im Wesentlichen auf die Art der Stromversorgung und deren Stabilität zurückführen. Minderwertige oder thermisch belastete LED‑Treiber können Spannungsschwankungen nicht ausreichend glätten, wodurch selbst kleine Veränderungen direkt zu Helligkeitsfluktuationen führen. Auch PWM‑Dimmverfahren mit niedrigen Frequenzen verstärken das Problem, da sie periodisch die Lichtleistung modulieren. Hinzu kommen Einflüsse der Netzfrequenz – insbesondere 50 oder 100 Hz – die sich als Grundwelle auf schlecht ausgelegte Treiber überträgt. Ebenso können Spannungseinbrüche, Oberschwingungen oder andere Netzstörungen, etwa durch große Maschinenlasten, Flicker erzeugen. Schlecht ausgeführte EMV‑Maßnahmen oder unzureichende Erdungen begünstigen diese Effekte zusätzlich.

Sichtbarer vs. unsichtbarer Flicker – einfach erklärt

Sichtbares Flickern wird von Personen unmittelbar als störendes Pulsieren, Flimmern oder Flackern wahrgenommen. Unsichtbarer Flicker hingegen liegt in einem Frequenzbereich, der nicht bewusst wahrgenommen wird. Trotzdem wirkt er physiologisch, da das visuelle System feinste Schwankungen registriert. Solche unbewussten Reize können ebenfalls belastend sein und führen häufiger zu Beschwerden, da sie nicht als Ursache identifiziert werden.

Warum reagieren Maschinen und Kameras besonders stark?

Maschinenkameras, Prüfsysteme oder optische Sensoren reagieren extrem sensibel auf Flicker, da sie keine natürliche visuelle Glättung wie das menschliche Auge besitzen. Selbst minimale Helligkeitsschwankungen führen zu Bildartefakten, variabler Belichtung oder zu verrauschten Konturen. Dadurch entstehen Messfehler, inkonsistente Prüfergebnisse oder fehlerhafte Kanten‑ und Objekterkennungen. In automatisierten Prozessen kann dies zu Ausschuss, Fehlmontagen oder Produktionsstopps führen.

Gesundheitliche Effekte: Wie Flicker auf Menschen wirkt

Licht hat direkte und indirekte biologische Wirkungen – auch ohne sichtbares Flimmern.

Visuelle Effekte

• Kopfschmerzen
• Anstrengung beim Fokussieren
• flimmerinduzierte Ermüdung
• fehlerhafte Wahrnehmung schneller Bewegungen

Nicht-visuelle & biologische Effekte (circadian)

Selbst unsichtbarer Flicker kann:

• den circadianen Rhythmus beeinflussen
• Stressreaktionen begünstigen
• zentralnervöse Reize verstärken

Sicherheitsrisiken an Maschinen

Stroboskopeffekte können rotierende Teile scheinbar stillstehen lassen.
Gefährdet sind besonders:

• CNC-Fräsen
• Bohrköpfe
• Pumpen & Rotoren
• Prüfanlagen

Fazit: Flickerfreiheit ist elementarer Bestandteil betrieblicher Sicherheitskultur.

Flicker als Teil der gesamten Beleuchtungsqualität

Moderne Lichtplanung bewertet Qualität ganzheitlich:

• Helligkeit
• Gleichmäßigkeit
• Blendungsbegrenzung
• Farbwiedergabe
• Flickerfreiheit

Flicker ist damit ein gleichwertiger Faktor wie Beleuchtungsstärke.

Normen & Grenzwerte – verständlich erklärt

Industriebeleuchtung muss mehrere normierte Kennzahlen erfüllen.

IEEE 1789-2015 – Einfach erklärt

Diese Norm bewertet Flicker anhand des Modulationsgrads:

• < 0,08: sicher für alle Personen
• 0,08–0,33: eingeschränkt akzeptabel
• > 0,33: kritisch

EU-Ökodesign 2019/2020 – Was bedeutet das in der Praxis?

• PstLM < 1,0 → flimmerfreies Betriebsverhalten
• SVM < 0,9 → keine stroboskopischen Effekte

Wichtig für Entscheider: Diese Werte gelten nicht nur für Lampen, sondern für komplette Leuchten inklusive Treiber.

EN 12464-1 – Arbeitsplatznorm

Flicker ist hier zwar nicht direkt normiert, aber verpflichtend als Qualitätskriterium zu berücksichtigen.

Messung von Flicker – einfach & praxisnah erklärt

Da Flicker oft unsichtbar ist, ist eine technische Messung zwingend.

Wichtige Messgrößen

Modulationsgrad (Percent Flicker):

• beschreibt Helligkeitsschwankungen
• klassische, aber vereinfachte Kenngröße

Flicker-Index:

• präziser, berücksichtigt Signalform

PstLM:

• misst wahrnehmbares Flimmern über 10 Minuten
• normrelevant

SVM:

• bewertet Stroboskopeffekte
• entscheidend in Maschinenumgebungen

Messmethoden

• normgerechte Flickermeter
• Oszilloskopmessung der Treiberausgangsspannung
• Hochgeschwindigkeitskameras (PWM-Sichtbarmachung)
• Netzqualitätsanalyse (Oberschwingungen, Einbrüche)

Ursachen für Flicker – strukturiert und verständlich

1. LED-Treiber

Häufigstes Problem. Ursachen:

• Ripple (Restwelligkeit)
• thermische Drift
• minderwertige Bauteile

2. Dimmung & Steuerung

Besonders kritisch:

• PWM < 5 kHz
• inkompatible Phasenanschnittdimmer
• ältere DALI-Implementierungen

3. Netzqualität in Industrieanlagen

Maschinenlasten erzeugen:

• Spannungseinbrüche
• Oberschwingungen
• Netzunsymmetrien

4. Temperatur & Umgebung

Hitze → Treiberschwankungen → verstärkter Flicker

Lösungen für flickerfreie LED-Beleuchtung

Hochwertige Treiber

• niedriger Ripple
• thermisch stabil
• Leistungsreserve 20–30 %

Dimmung ohne problematische PWM

Empfehlungen:

• stromgesteuertes Dimmen
• PWM-Frequenzen ≥ 20–25 kHz

Netzqualität verbessern

• EMV-Filter
• separater Stromkreis für Beleuchtung
• saubere Erdung

Regelmäßige Flicker-Audits

Ideal bei:

• Neuinstallationen
• Umbauten
• Maschinenumrüstungen

Maschinenvision berücksichtigen

Industriekameras benötigen:

• absolut stabile Lichtfelder
• SVM-optimierte Treiber
• DC-basierte Flächenleuchten

Praxisbeispiele aus der Industrie

Produktionshallen

• flimmerfreie Flutlichtsysteme
• robuste Treiber
• Netztrennung von Antriebstechnik

Prüflinien & Kamerasysteme

• DC-Lichtfelder
• kalibrierte Beleuchtung
• kein PWM-Dimmen

Montageplätze

• neutralweiß (4000–5000 K)
• homogenes Licht
• ergonomisch optimierter Abstrahlwinkel

Mini-Zusammenfassungen zur besseren Orientierung

Warum entsteht Flicker?

→ elektrische Schwankungen → direkte Lichtschwankung bei LEDs

Warum ist Flicker gefährlich?

→ belastet Augen, Gehirn und verfälscht Bewegungswahrnehmung

Welche Normen zählen?

→ IEEE 1789, PstLM, SVM, EN 12464-1

Was ist die Lösung?

→ hochwertige Treiber, hohe PWM-Frequenzen, gute Netzqualität

Ergänzende Tabelle: Normwerte und Bedeutung

Kennzahl	Bedeutung	Empfehlung für Industrie
PstLM	bewertet kurzfristig wahrnehmbares Flimmern	< 0,5 für kritische Arbeitsplätze
SVM	bewertet Stroboskopeffekte	< 0,6 für Maschinenumgebungen
Modulationsgrad	Helligkeitsschwankung	je niedriger, desto besser (< 5 %)
PWM-Frequenz	Dimmtechnik	> 20 kHz, ideal > 25 kHz

Glossar – wichtige Begriffe verständlich erklärt

Flicker: zeitliche Schwankung der Lichtintensität einer LED.

PstLM: Normgröße zur Bewertung sichtbar wahrnehmbaren Flimmerns.

SVM: Kennzahl zur Bewertung stroboskopischer Effekte.

PWM: Pulsweitenmodulation zur Dimmung – bei niedrigen Frequenzen kritisch.

Ripple: Restwelligkeit der Gleichspannung, häufige Ursache für Flicker.

Erweiterte FAQ – Häufig gestellte Fragen

Warum entsteht Flicker bei hochwertigen LEDs trotzdem?

Auch gute LEDs flimmern, wenn Treiber oder Netzqualität unzureichend sind. Die LED selbst ist selten der Auslöser.

Kann Flicker meine Maschinenvision beeinflussen?

Ja – bereits geringe Flickeranteile können Erkennungsalgorithmen verfälschen, insbesondere bei schnellen Kameras.

Wie messe ich Flicker am zuverlässigsten?

Mit normgerechten Flickermetern nach IEC-Standards; Smartphone-Tests sind nur grobe Hinweise.

Welche Bereiche sind besonders sensibel?

Montagearbeitsplätze, Prüflinien, CNC-Bereiche, Robotik, Laborumgebungen.