Lichtschalter

In der Elektroinstallation ist ein Lichtschalter der am häufigsten verwendete Schalter zum Ein- und Ausschalten von Lampen , fest installierten Geräten oder Steckdosen . Tragbare Lampen wie Tischlampen können einen Lichtschalter an der Fassung, am Sockel oder im Kabel haben. Manuelle Ein-/Ausschalter können durch Dimmerschalter ersetzt werden, mit denen sich die Helligkeit der Lampen regeln lässt, sowie durch Zeitschaltuhren, Anwesenheitssensoren und ferngesteuerte Schalter und Dimmer. Lichtschalter finden sich auch in Taschenlampen , Fahrzeugen und anderen Geräten.

Der erste Lichtschalter mit Schnellunterbrechungstechnologie wurde 1884 von John Henry Holmes im Stadtteil Shieldfield von Newcastle upon Tyne erfunden. ^{[ 1 ]} Der Schnellunterbrechungsschalter löste das Problem der Lichtbogenbildung an den Kontakten beim Öffnen und Schließen des Stromkreises. Diese Lichtbögen führten zu Lochfraß an einem Kontakt und Ablagerungen am anderen, wodurch die Lebensdauer des Schalters verkürzt wurde. Holmes' Erfindung sorgte dafür, dass sich die Kontakte unabhängig vom Betätigungsdruck des Schalters sehr schnell trennten oder schlossen. Durch diesen Schnellunterbrechungsmechanismus blieb keine Zeit für die Bildung eines Lichtbogens, und der Schalter hatte somit eine lange Lebensdauer. Diese Technologie wird auch heute noch in fast allen herkömmlichen Lichtschaltern weltweit – Milliarden von ihnen – sowie in vielen anderen elektrischen Schaltern eingesetzt.

Der Kippschalter für Licht wurde 1916 von William J. Newton erfunden. ^{[ 2 ]}

Als Bestandteil einer elektrischen Hausinstallation unterliegt die Installation von Lichtschaltern den Vorschriften einer zuständigen Sicherheits- und Normenbehörde. Die Standardabmessungen der Wandmontageteile (Unterputzdosen, Abdeckplatten usw.) können je nach Land variieren. Da die Abdeckplatten diese Teile abdecken müssen, legen diese Normen die Mindestgrößen aller Wandgeräte fest. Daher unterscheiden sich Form und Größe der Unterputzdosen und Abdeckplatten sowie deren Einbauten von Land zu Land.

Die Abmessungen, die mechanische Konstruktion und sogar das allgemeine Aussehen von Lichtschaltern haben sich im Laufe der Zeit langsam verändert. Schalter bleiben in der Regel jahrzehntelang in Betrieb und werden oft nur dann ausgetauscht, wenn ein Teil des Hauses neu verkabelt wird. Es ist nicht ungewöhnlich, hundert Jahre alte Lichtschalter noch immer funktionsfähig zu sehen. Hersteller bringen zwar verschiedene neue Formen und Stile auf den Markt, doch beschränken sich die Gestaltungs- und Designaspekte meist auf die Abdeckplatten. Selbst der „moderne“ Dimmerschalter mit Drehknopf ist mindestens vierzig Jahre alt, und selbst in Neubauten dominieren noch immer die bekannten Kipp- und Wippschalter.

Die Richtung, die „Ein“ bedeutet, variiert je nach Land. In den USA, Kanada und Finnland ist es üblich, dass die „Ein“-Position eines Kippschalters „oben“ ist, während sie in vielen anderen Ländern wie Großbritannien, Irland und anderen europäischen Ländern sowie Indien, Australien, Neuseeland (Commonwealth-Staaten), Ägypten und China „unten“ ist. (Bei Mehrfachschaltungen hängt der Zusammenhang zwischen dem Zustand eines einzelnen Schalters und dem Ein- oder Ausschalten der Lampen vom Zustand der anderen Schalter im Stromkreis ab.)

Die Schalter können einzeln oder in Mehrfachausführung ausgeführt sein und sind für den Innen- oder Außenbereich geeignet. Optionales Zubehör umfasst Dimmer, Umweltschutz, Wetterschutz und Sicherheitsfunktionen. In Wohnhäusern und kleineren Gewerbebetrieben steuert der Lichtschalter direkt den Stromkreis, der die Lampen versorgt. Bei größeren Beleuchtungsanlagen, beispielsweise in Lagerhallen oder im Außenbereich, kann der benötigte Strom für einen manuellen Schalter zu hoch sein. In diesen Systemen steuern Lichtschalter Lichtschütze – Relais , die es dem manuellen Lichtschalter ermöglichen, mit einem geringeren Strom und kleineren Leitungen als im Hauptbeleuchtungsstromkreis zu arbeiten.

In Großbritannien wird die Verwendung von 13-Ampere- Steckdosen nach BS 1363 in Beleuchtungsstromkreisen zwar nicht empfohlen, ist aber nicht gänzlich verboten. Stattdessen werden häufig 2- oder 5-Ampere- Steckdosen nach BS 546 in Beleuchtungsstromkreisen installiert, um die Steuerung von Stehlampen über die Lichtschalter im Raum zu ermöglichen. In nordamerikanischen Fertighäusern und Mobilheimen verfügen Wohn- und Schlafzimmer oft über eine schaltbare Steckdose für eine Steh- oder Tischlampe. Solche Steckdosen werden als … bezeichnet.geschaltete Steckdosen oderhalbwarme Steckdosen . ^{[ 3 ]}

Der Druckknopf- Lichtschalter besitzt zwei Tasten: eine zum Schließen und eine zum Öffnen der Kontakte. Durch Drücken der erhabenen Taste werden die Kontakte geöffnet oder geschlossen, und die zuvor gedrückte Taste springt heraus, sodass der Vorgang umgekehrt werden kann. In den USA waren die Tasten üblicherweise schwarz; die „Ein“-Taste besaß typischerweise eine weiße Perlmutt-Einlage (echt oder imitiert), um ihre Funktion zu kennzeichnen. Üblicherweise wurde der Schalter so eingebaut, dass sich die „Ein“-Taste oben befand. Reproduktionen von Druckknopfschaltern sind heute im Handel erhältlich und eignen sich für Vintage- oder authentische Optik.

Der Kippmechanismus erzeugt durch seine „Überdrehpunkt“-Geometrie ein Schnappen. Die Konstruktion wurde 1916 von William J. Newton und Morris Goldberg patentiert. ^{[ 2 ]} Der Schaltaktuator steuert die Kontakte nicht direkt, sondern über eine Zwischenanordnung aus Federn und Hebeln. Durch Drehen des Aktuators bewegen sich die Kontakte zunächst nicht; sie bleiben durch die Federkraft geöffnet. Mit zunehmender Drehung des Aktuators wird die Feder gedehnt. Sobald der Mechanismus den Mittelpunkt passiert, wird die Federenergie freigesetzt, und die Feder – nicht der Aktuator – drückt die Kontakte schnell und kraftvoll mit einem hörbaren Schnappgeräusch in die geschlossene Position. Dieser Mechanismus ist sicher, zuverlässig und langlebig, erzeugt aber ein lautes Schnappen oder Klicken.

Beleuchtete Schalter enthalten eine kleine Neonlampe oder LED , die es dem Benutzer ermöglicht, den Schalter auch im Dunkeln leicht zu finden. Beleuchtete Schalter für den Hausgebrauch wurden Mitte der 1950er Jahre eingeführt. ^{[ 4 ]}

Beleuchtete Einpol-Schalter beziehen die Energie für ihre integrierte Lichtquelle (üblicherweise eine Neonlampe) aus dem Strom, der durch die von ihnen gesteuerte(n) Lampe(n) fließt. Solche Schalter funktionieren einwandfrei mit Glühlampen, Halogenlampen und nicht-elektronischen Leuchtstofflampen, da der für die Beleuchtung des Schalters benötigte geringe Strom zu klein ist, um bei diesen Geräten sichtbares Licht zu erzeugen. Steuern sie jedoch nur Kompaktleuchtstofflampen (CFLs) und/oder LED-Lampen , lädt der geringe Strom, der für die Beleuchtung im Schalter benötigt wird, auch den internen Eingangskondensator im elektronischen Vorschaltgerät der CFL oder LED langsam auf, bis die Spannung an diesem so hoch ansteigt, dass es zu einer kurzen Entladung der CFL kommt. Dieser Zyklus kann sich unendlich oft wiederholen, was zu einem wiederholten kurzen Blinken der Lampe(n) (und der Beleuchtung im Schalter) führt, solange sich der beleuchtete Schalter in der „Aus“-Position befindet.

Eine Alternative zum Kippschalter ist der Wippschalter. Große Schalter dieser Bauart sind in den USA unter den Bezeichnungen „Decorator“ oder „Decora“ bekannt. ^{[ 5 ]} „Decora“ ist eine Marke von Leviton und hat sich in den letzten Jahren in den USA zu einer Gattungsbezeichnung für Wippschalter aller Marken entwickelt. Diese Schalter schließen fast bündig mit der Wandplatte ab und werden durch Kippen eines flachen, breiten Hebels betätigt, anstatt durch Drücken eines kurzen, hervorstehenden Betätigungselements.

In Europa, Brasilien, ^{[ 6 ]} Hongkong, Malaysia, Singapur und Indien ist dieser Typus nahezu allgegenwärtig.

In Australien und Neuseeland wird fast überall ein kleiner Wippschalter verwendet. Dieser besteht aus einem 16 mm (0,63 Zoll) großen Schaltermechanismus, der von hinten in eine Wandplatte montiert wird – die Befestigung erfolgt über Befestigungslaschen, wie im Foto links dargestellt. Eine etwas größere Abdeckplatte, die entweder mit der Wandplatte geliefert wird oder separat erhältlich ist, wird dann über die gesamte Konstruktion geklemmt. Sie dient als zusätzliche Isolierschicht und schützt die tiefsitzenden Befestigungsschrauben der Wandplatte. Diese sind tiefsitzend, um versehentliches Berühren zu verhindern. Die Abdeckplatte lässt sich werkzeuglos entfernen, beispielsweise zum Streichen der Wand.

Während größere Schalter im „Dekorationsstil“ in Australien problemlos erhältlich sind, liegt der Vorteil der kleineren Mechanismen darin, dass Wandplatten für ein bis sechs einzelne Schaltermechanismen oder andere, entsprechend große Mechanismen – wie Dimmer und Kontrollleuchten – auf demselben Platz verfügbar sind, auf dem sonst ein (oder zwei) größere Schalter Platz fänden. Da die Mechanismen klein sind, können sie auch in Architravplatten montiert werden , um sie an Stellen anzubringen, an denen die Montage einer Standard-Wandplatte nicht möglich ist. Ein Beispiel ist in der Abbildung unten rechts dargestellt. Alle Schaltermechanismen haben keine freiliegenden Metallteile, die eine Erdung erfordern. Obwohl Schalter, Wandplatten und Abdeckplatten verschiedener Hersteller in der Regel nicht austauschbar sind, sind Schaltermechanismen dieser Art in Australien bereits seit 1951 erhältlich. ^{[ 7 ]}

Das Keystone- Modulsystem für Kleinspannungs- Elektrobuchsen (patentiert 1975) ähnelt diesen Modulen zwar im Aussehen, die Konstruktion der Keystone-Befestigungen ist jedoch anders, und die Keystone-Module lassen sich werkzeuglos entfernen. (Ein ähnliches System, jedoch mit größeren Schaltern, wird in Italien verwendet.)

Wie auf dem Foto der Demontage zu sehen ist, dreht sich der Schaltaktuator in zwei Bohrungen an den Seiten des Kunststoffgehäuses. Eine Betätigungsstange gleitet in zwei Nuten im Inneren des Aktuators und wird von einer Druckfeder in eine Aussparung der gemeinsamen Kontaktstange gedrückt. Die gemeinsame Kontaktstange kann sich auf einer dünnen Stange, die mit dem gemeinsamen Anschluss verschweißt ist, frei bewegen. Durch den Druck der Druckfeder liegt die gemeinsame Kontaktstange jedoch stets an einem der beiden Kontakte an.

Wird der Aktor bewegt, speichert die Druckfeder mechanische Energie, bis der Aktor seine Mittelstellung passiert hat. Dann wird der gemeinsame Kontaktsteg durch die Druckfeder, die über den Aktorste wirkt, in die entgegengesetzte Richtung gedrückt. Dadurch wird die Verbindung zum bestehenden Kontakt unterbrochen und eine Verbindung zum anderen Kontakt hergestellt. Der gemeinsame Kontaktsteg besteht aus Kupfer und ist an der Unterseite mit einer Einlage aus härterem Kontaktmetall versehen. Er kann sich zwar in Längsrichtung frei bewegen, ist aber durch die Konstruktion des Kunststoffgehäuses an einer seitlichen Bewegung gehindert.

Die Schraubklemmen sind hohl und ermöglichen das Einführen von mindestens drei 1 mm² (CSA) starken, miteinander verdrillten Drähten bis zu einer Tiefe von 10 mm (0,39 Zoll). Die Befestigung erfolgt mit einer Stellschraube . Die Stellschrauben der Kontaktklemmen sind leicht schräg angebracht, um den Zugang mit einem Schraubendreher zu erleichtern, nachdem der Schaltermechanismus in die Wandplatte eingesetzt wurde – bevor die Wandplatte an der Wand befestigt wird. Ebenfalls dargestellt ist eine Schleifenanschlussklemme. Diese Klemme hat keine Funktion des Schalters, dient aber aufgrund des vorhandenen Platzes als isolierte Klemme zum Anschluss weiterer Drähte (z. B. des Neutralleiters). Jeder australische Wippschaltermechanismus ist ein einpoliger Umschalter (SPDT), auch bekannt als Wechselschalter, und verfügt über drei Anschlüsse.

Ein Schalter mit im Wesentlichen identischer Bauart wird auch für australische Steckdosenabdeckungen verwendet. Andere Schaltertypen sind in australischen Haushalten mittlerweile äußerst selten anzutreffen, obwohl die australische Verdrahtungsnorm AS 3112 andere Typen nicht verbietet. Zwar sind zahlreiche Varianten australischer Designs und Abdeckplatten erhältlich, doch importieren manche Planer und Renovierer Schalter britischer und europäischer Bauart, wenn sie eine bestimmte Optik wünschen. Standardmäßige australische Wandmontageplatten haben zwar die gleichen Abmessungen wie die in Nordamerika verwendeten, unterscheiden sich aber von denen in Großbritannien oder Europa.

Schalter (und andere Mechanismen) dieser australischen Designserie sind derzeit in Großbritannien (und anderen Ländern) zusammen mit den für die jeweiligen Länder geltenden Montagestandards geeigneten Wandplatten erhältlich. ^{[ 8 ]}

In den 1960er Jahren wurden australische Kippschalter kurze Zeit in die USA exportiert. Obwohl die Schalter für den Einsatz in 120-V-Stromkreisen ausreichend dimensioniert waren und sich durch Kompaktheit und ein unverwechselbares Aussehen auszeichneten, konnten sie sich auf dem amerikanischen Markt nicht durchsetzen.

Wo Beleuchtungskreise nicht versehentlich ausgeschaltet werden dürfen, beispielsweise die Beleuchtungssteuerung in Fluren und Toiletten öffentlicher Gebäude wie Schulen, kann ein kindersicherer Schalter installiert werden. Dieser benötigt einen Schlüssel zur Betätigung und verhindert so ein versehentliches oder unbeabsichtigtes Ausschalten. ^{[ 10 ]}

In nordamerikanischen gewerblichen und industriellen Beleuchtungsanlagen werden bei Beleuchtungen, die an 480Y/277 V 3-Phasen-Stromkreisen angeschlossen sind, Spannungen verwendet, die höher sind als die Nennspannung gängiger 120 V-Schalter.

Um die Mitte des 20. Jahrhunderts wurden „leise“ Schalter eingeführt, die Quecksilber zur Stromleitung nutzten und so das laute Knacken der damals üblichen federbelasteten Kippschalter vermieden. Eine Bauart von Quecksilber-Lichtschaltern verwendet ein verschlossenes Glasröhrchen, das durch den Kipphebel gekippt wird. Dadurch rollt ein Tropfen flüssiges Quecksilber von einem Ende zum anderen und überbrückt zwei Kontakte, um den Stromkreis zu schließen. Eine andere Bauart von Quecksilber-Lichtschaltern verwendet ein Metallrad, dessen zwei Hälften durch einen Isolator getrennt sind. Dieser Isolator hat eine Öffnung, durch die das Quecksilber nur in einer Position Kontakt zu beiden Seiten des Rades herstellen kann. ^{[ 11 ]}

Einige dieser Schalter waren zudem mit einer Neonlampe ausgestattet , die parallel zu den Kontakten und somit in Reihe mit dem elektrischen Verbraucher geschaltet war. Dadurch leuchtete die Anzeige schwach auf, wenn der Schalter ausgeschaltet war, was das Auffinden des Schalters in einem dunklen Raum erleichterte.

In den 1970er Jahren kamen andere geräuscharme Schalterkonstruktionen, die kein Quecksilber benötigten (und daher einfacher und billiger herzustellen waren), in weiten Teilen zum Einsatz und ersetzten nach und nach sowohl die herkömmlichen Schnappschalter als auch die quecksilberbasierten geräuscharmen Schalter.

In Kellern oder Hauswirtschaftsräumen werden mitunter Lichtschalter mit integrierter Steckdose installiert. Der Schalter wird per Zugschnur oder Zugkordel betätigt. Alternativ kann der Schalter auch separat von der Steckdose angebracht sein, was insbesondere in britischen Badezimmern üblich ist. Bis 2001 schrieben die britischen Elektroinstallationsvorschriften vor, dass alle Lichtschalter in Badezimmern per Zugschnur betätigt werden mussten.

Auch Fußschalter genannt. Es handelt sich um einen Schalter für hohe Stehlampen, der am Netzkabel montiert ist, üblicherweise auf dem Boden steht und mit dem Fuß betätigt wird. Er wird auch für andere kleine Haushaltsgeräte wie Ventilatoren oder Heizgeräte (meist mit höherer Leistung) verwendet.

Diese Art von Schalter wird am Netzkabel montiert, entweder in der Mitte oder am Ende. Sie sind leicht und werden hauptsächlich für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Tischlampen, Tischventilatoren, Radios und viele andere verwendet. Üblicherweise sind sie einpolig und einpolig, es gibt sie aber auch zweipolig und einpolig. Sie können entweder in der Mitte des Steckers und der Steckdose oder am Kabelende montiert werden. Es gibt auch komplexere Kabelschalter, wie z. B. Mehrfachschalter (für Lampen mit mehreren Glühbirnen oder Ventilatoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten; in diesem Fall haben sie einen Eingang und zwei oder mehr Ausgänge), Variatoren und Dimmer (für Lichtdimmer, elektrische Kissen und Matratzen oder einige Ventilatoren mit mehreren Geschwindigkeiten). Auch einige ältere Heizgeräte verwenden solche Schalter, jedoch mit höherer Nennstromstärke. Üblicherweise liegt ihre Nennstromstärke zwischen 0,5 A (hauptsächlich für Lampen mit geringer Leistung an Netzspannung) und 6 oder sogar 10 A (wie bei Heizgeräten). Höhere Nennstromstärken ermöglichen auch den Einsatz in Anwendungen mit hohem Strombedarf, aber niedriger Spannung (6–24 V).

Ein Dimmerschalter , korrekterweise Dimmerregler genannt , enthält eine Halbleiterschaltung, die es ermöglicht, die Helligkeit durch Reduzierung der durchschnittlichen Spannung oder Wellenform, die an die Lampe angelegt wird, zu verändern.

Prinzipiell lassen sich geräuschlose Schalter konstruieren, bei denen die mechanischen Kontakte den Strom nicht direkt steuern, sondern lediglich ein Halbleiterbauelement wie einen Thyristor ansteuern , um den Stromkreis zu schließen. Zahlreiche Varianten dieses Prinzips wurden entwickelt und vermarktet. Berührungsschalter lassen sich durch Berühren oder einfaches Winken mit der Hand in der Nähe des Schalters betätigen. Sie besitzen keine beweglichen Teile und schalten den Lichtstromkreis elektronisch. Stand 1986 galten sie noch als Spezialprodukte. Elektronische Schalter bieten Flexibilität hinsichtlich verschiedener Bedienschnittstellen, wie z. B. Berührungsplatten, Soft-Touch-Bedienelemente, druck- oder lichtsensorbasierte Steuerung, interaktive Touchscreens (die in Flugzeugen zur Lichtsteuerung weit verbreitet sind) und weitere.

Öffentliche Gebäude wie Krankenhäuser sparen häufig Energie durch den Einsatz von Bewegungsmeldern , auch Präsenzmelder genannt . Präsenzmelder können auch in Wohngebäuden wie Badezimmern, Garagen und Fluren eingesetzt werden. ^{[ 13 ]}

Ein drahtloser Lichtschalter ermöglicht die Fernsteuerung der Beleuchtung mithilfe eines Handsenders. Während das Steuergerät ein speziell dafür vorgesehenes Gerät sein kann, werden solche Schalter zunehmend über die in Smartphones integrierte Technologie (wie Bluetooth oder WLAN ) gesteuert .

Eine kabelgebundene Fernsteuerung der Lichtschalter ist ebenfalls möglich, beispielsweise durch X10-Signalisierung über die Stromleitungen.

Zwei oder mehr Lichtschalter lassen sich miteinander verbinden, um beispielsweise die Beleuchtung von beiden Enden eines langen Flurs oder von den oberen und unteren Treppenabsätzen aus zu steuern. Mehrfachschaltungen erfolgen mithilfe spezieller Schalter mit zusätzlichen Kontakten.

Frühere Schalter aus Porzellan waren oberflächenmontiert und funktionierten mit einem Drehmechanismus. Später kamen die robusteren Materialien Bakelit und Ebonit zum Einsatz. Heute werden sie aus modernen Kunststoffen wie Polycarbonat oder feuerfestem ABS gefertigt. Einige Schalter werden auch aus anderen Kunststoffen wie Polyamid, Polypropylen oder PVC hergestellt, diese werden jedoch aufgrund des geringeren Gewichts meist nur bei drahtgebundenen Schaltern (z. B. Nachttischlampen) verwendet. Die meisten dieser Schalter kommen bei Geräten mit geringer Leistung wie Tischlampen zum Einsatz, bis zu etwa 2 Ampere.

• Berührungsempfindliche Lampe

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