KNX und DALI: Beleuchtung sauber koppeln

Beleuchtung ist in fast jedem Zweckbau das erste Gewerk, das mit KNX verbunden wird. Und es ist gleichzeitig das Gewerk, bei dem die meisten Schnittstellenfehler entstehen. Der Grund liegt in der Arbeitsteilung: KNX übernimmt die Raumlogik, DALI übernimmt die Leuchte. Beide Systeme sind genormt, beide sind weit verbreitet, und beide funktionieren gut, solange die Schnittstelle zwischen ihnen sauber definiert ist. Genau dort liegt die Herausforderung.

Dieser erste Teil der Serie «Schnittstellen rund um KNX» zeigt, wie KNX und DALI zusammenarbeiten, was ein KNX-DALI-Gateway leistet und wo es an seine Grenzen stösst, was DALI-2 und D4i verändern, und warum Notlicht eine eigene Betrachtung braucht. Wir schreiben aus der Planungsperspektive und richten uns an Elektro- und Lichtplaner, Integratoren und Bauherren, die verstehen wollen, was an dieser Schnittstelle zu entscheiden ist.

Was DALI ist und was es von KNX unterscheidet

DALI steht für Digital Addressable Lighting Interface. Der Standard ist in der Normenreihe IEC 62386 geregelt und wird von der Digital Illumination Interface Alliance (DiiA) weiterentwickelt. DALI ist kein Gebäudeautomationsprotokoll im allgemeinen Sinn, sondern ein Beleuchtungsprotokoll. Es wurde entwickelt, um Vorschaltgeräte in Leuchten digital anzusteuern, Rückmeldungen zu empfangen und Lampenausfälle zu erkennen.

Ein DALI-Segment besteht aus einem Controller und bis zu 64 adressierbaren Teilnehmern (Geräten). Die Kommunikation ist bidirektional: Der Controller sendet Befehle, die Geräte antworten. Das ist ein wesentlicher Unterschied zu einfachen 1-10-V-Schnittstellen, bei denen nur eine Richtung möglich ist. DALI kennt Einzeladressen (0 bis 63), Gruppenadressierung (bis zu 16 Gruppen) und Broadcast. Ein Gerät kann gleichzeitig in mehreren Gruppen sein.

KNX hingegen ist ein allgemeines Gebäudeautomationsprotokoll. Es steuert Licht, Jalousien, Heizung, Zutrittskontrolle und vieles mehr. KNX kennt keine Leuchte als solche, sondern nur Kommunikationsobjekte mit Datenpunkttypen. Ein Dimmbefehl auf KNX ist ein Telegramm mit einem bestimmten DPT, zum Beispiel DPT 5.001 für einen Prozentwert. Was damit passiert, entscheidet das Gerät am anderen Ende.

Die Stärke von KNX liegt in der Raumlogik: Szenen, Präsenzmelder, Tageslichtkopplung, Zeitprogramme, Verknüpfungen mit Jalousien und HLK. Die Stärke von DALI liegt in der Leuchtensteuerung: präzises Dimmen, Gruppenbildung innerhalb des Segments, Statusrückmeldung, Lampenfehlerdiagnose und Notlichtprüfung. Beide Systeme ergänzen sich, wenn die Schnittstelle stimmt.

Das KNX-DALI-Gateway: Was es leistet

Das Gateway ist das Herzstück der Kopplung. Es übersetzt KNX-Telegramme in DALI-Befehle und umgekehrt. Auf der KNX-Seite erscheint das Gateway als normaler KNX-Teilnehmer mit Kommunikationsobjekten. Auf der DALI-Seite ist es der Controller des Segments.

In der ETS wird das Gateway wie jedes andere KNX-Gerät projektiert. Man verknüpft Gruppenadressen mit den Kommunikationsobjekten des Gateways, zum Beispiel eine Gruppenadresse für «Schalten Gruppe 1» oder «Dimmen Einzelgerät 5». Das Gateway übersetzt diese Befehle in DALI-Kommandos und sendet sie auf den DALI-Bus.

Ein wichtiger Punkt betrifft die Adressierung. Auf dem DALI-Segment vergibt das Gateway die Kurzadressen (0 bis 63) an die Geräte. Diese Adressvergabe erfolgt entweder automatisch oder manuell über das Gateway-Tool oder die ETS. Die Zuordnung von DALI-Kurzadresse zu physischer Leuchtenposition muss dokumentiert sein. Ohne diese Dokumentation ist eine spätere Fehlersuche oder ein Geräteersatz aufwendig.

Die Gruppenbildung kann auf zwei Ebenen erfolgen: auf der DALI-Ebene (Gruppen 0 bis 15 im Segment) oder auf der KNX-Ebene (über gemeinsame Gruppenadressen). Beide Ansätze haben ihre Berechtigung. DALI-Gruppen reagieren schneller, weil der Befehl direkt im Segment verarbeitet wird. KNX-Gruppen sind flexibler, weil sie gewerkeübergreifend verknüpft werden können. In der Praxis kombinieren wir beides: DALI-Gruppen für die schnelle Schaltung innerhalb eines Raums, KNX-Gruppen für die übergeordnete Logik.

Rückmeldungen vom DALI-Segment sind ein oft unterschätzter Mehrwert. Das Gateway kann Lampenfehler, Vorschaltgerätefehler und den aktuellen Dimmwert auf KNX zurückmelden. Diese Informationen können auf einer Visualisierung angezeigt oder für Alarmmeldungen genutzt werden. Voraussetzung ist, dass die entsprechenden Kommunikationsobjekte im ETS-Projekt verknüpft sind und die Rückmeldungen in der Gruppenadressenstruktur eingeplant sind. Wer das erst bei der Inbetriebnahme bemerkt, hat ein Problem.

Wann ein Gateway reicht und wann ein eigenständiges DALI-System sinnvoller ist

Ein KNX-DALI-Gateway ist die richtige Wahl, wenn die Beleuchtungssteuerung in die KNX-Raumlogik eingebettet ist und keine komplexen lichtspezifischen Funktionen gefragt sind. Das ist in vielen Büro-, Schul- und Verwaltungsgebäuden der Fall. Ein Gateway pro DALI-Segment, sauber projektiert, deckt die meisten Anforderungen ab.

Es gibt aber Situationen, in denen ein eigenständiges DALI-System mit eigenem Controller und eigener Software die bessere Wahl ist. Das gilt vor allem dann, wenn sehr viele Leuchten mit komplexen Lichtszenen, dynamischen Farbtemperaturverläufen (Tunable White) oder Human-Centric-Lighting-Funktionen gesteuert werden sollen. Solche Systeme bieten oft komfortablere Werkzeuge für die Lichtplanung und mehr Flexibilität bei der Szenenprogrammierung.

In diesem Fall kommuniziert das eigenständige DALI-System über eine Schnittstelle mit KNX. Das kann über ein Gateway in umgekehrter Richtung geschehen, oder über eine direkte KNX-Schnittstelle, die viele DALI-Controller heute anbieten. Die Raumlogik bleibt auf KNX, die Lichtsteuerung liegt im DALI-System. Wichtig ist, dass diese Arbeitsteilung in der Planung festgelegt und in der Ausschreibung klar beschrieben wird. Sonst entscheidet der Installateur auf der Baustelle, was selten die beste Lösung ergibt.

Tunable White ist ein Beispiel, das diese Grenze gut illustriert. Leuchten mit einstellbarer Farbtemperatur benötigen zwei DALI-Kanäle: einen für die Helligkeit, einen für das Verhältnis von warmweiss zu kaltweiss. Manche Gateways unterstützen das direkt über entsprechende Kommunikationsobjekte, andere nicht. Das muss in der Planung geprüft werden, nicht erst bei der Inbetriebnahme.

DALI-2 und D4i: Was sich ändert und was es für die Planung bedeutet

DALI-2 ist die aktuelle Generation des DALI-Standards, zertifiziert durch die DiiA. Der wesentliche Unterschied zu früheren DALI-Implementierungen liegt in der Interoperabilität. DALI-2-zertifizierte Geräte müssen eine definierte Teilmenge der Norm IEC 62386 vollständig und korrekt implementieren. Das klingt selbstverständlich, war es aber lange nicht. Ältere DALI-Geräte verschiedener Hersteller verhielten sich oft unterschiedlich, besonders bei Randfunktionen wie dem Verhalten nach Spannungsausfall oder bei der Gruppenadressvergabe.

DALI-2 definiert auch Geräteklassen (Device Types) präziser. Ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen (Device Type 0), ein LED-Treiber (Device Type 8) oder ein Notlichtgerät (Device Type 1) haben klar definierte Befehle und Rückmeldungen. Das erleichtert die Planung, weil man weiss, was ein Gerät können muss.

D4i ist eine Erweiterung, die von der DiiA spezifiziert wurde und auf DALI-2 aufbaut. D4i-Geräte liefern zusätzliche Betriebsdaten über den DALI-Bus: Energieverbrauch, Betriebsstunden, Leistungsfaktor und weitere Parameter. Das macht D4i interessant für Energiemonitoring und vorausschauende Wartung. Ein D4i-fähiges Gateway kann diese Daten auf KNX weitergeben und damit in ein übergeordnetes Monitoring einbinden.

Für die Planung bedeutet das: Wenn D4i-Daten genutzt werden sollen, muss das Gateway D4i unterstützen, und die entsprechenden Kommunikationsobjekte müssen in der ETS verknüpft sein. Das ist kein Selbstläufer. Wir empfehlen, die D4i-Anforderungen bereits im Lastenheft zu beschreiben, damit Hersteller und Integratoren wissen, was gefordert ist.

Ein weiterer Punkt betrifft die Kompatibilität. DALI-2-Geräte sind rückwärtskompatibel zu älteren DALI-Geräten im selben Segment, aber nicht alle Funktionen stehen dann zur Verfügung. In gemischten Segmenten mit alten und neuen Geräten muss man wissen, welche Funktionen tatsächlich verfügbar sind. Das ist besonders bei Sanierungen relevant, wo bestehende Leuchten mit neuen Gateways kombiniert werden.

Notlicht nach IEC 62386-202: Was zu beachten ist

Notlicht ist ein Sicherheitsgewerk. Es unterliegt eigenen Normen, eigenen Prüfpflichten und eigener Verantwortung. IEC 62386-202 definiert, wie Notlichtgeräte über DALI angesteuert, überwacht und geprüft werden. Das ist ein eigenständiger Teil der DALI-Normenreihe mit spezifischen Befehlen und Rückmeldungen.

Ein DALI-Notlichtgerät kann über den DALI-Bus automatische Funktionstests und Dauertests auslösen und die Ergebnisse zurückmelden. Das ersetzt die manuelle Prüfung und ermöglicht eine lückenlose Dokumentation. Voraussetzung ist ein Gateway oder Controller, der IEC 62386-202 unterstützt, und eine Software, die die Prüfprotokolle verwaltet.

Hier liegt eine häufige Fehlerquelle in der Planung: Das KNX-DALI-Gateway steuert die Allgemeinbeleuchtung, und die Notleuchten hängen am selben DALI-Segment. Auf den ersten Blick scheint das effizient. In der Praxis entstehen aber Probleme. Das Gateway muss IEC 62386-202 vollständig unterstützen, was nicht alle Gateways tun. Die Notlichtprüfung muss unabhängig von der KNX-Anlage funktionieren, auch wenn der KNX-Bus ausgefallen ist. Und die Prüfprotokolle müssen in einem Format vorliegen, das für die Gebäudedokumentation und behördliche Nachweise taugt.

Unsere Empfehlung aus der Praxis: Notlicht auf einem eigenen DALI-Segment mit einem dedizierten Notlicht-Controller, der IEC 62386-202 vollständig implementiert und eine eigene Prüfsoftware mitbringt. Die Verbindung zu KNX kann über eine einfache Statusrückmeldung erfolgen, zum Beispiel «Notlichtprüfung läuft» oder «Fehler erkannt». Die eigentliche Notlichtlogik bleibt im dedizierten System. Das trennt die Verantwortlichkeiten sauber und vermeidet Abhängigkeiten zwischen Sicherheitsgewerk und Komfortsteuerung.

Adressierung, Gruppenbildung und Rückmeldungen sauber planen

Die Schnittstelle zwischen KNX und DALI ist nur so gut wie ihre Planung. Wir sehen in der Praxis immer wieder Projekte, bei denen die DALI-Adressierung auf der Baustelle improvisiert wird, weil kein Adressierungskonzept vorlag. Das Ergebnis sind Segmente, bei denen niemand mehr weiss, welche Kurzadresse zu welcher Leuchte gehört.

Ein sauberes Adressierungskonzept legt für jedes DALI-Segment fest: welche Geräte welche Kurzadressen erhalten, welche Gruppen gebildet werden, welche Szenen im Gerät gespeichert sind, und wie diese Informationen dokumentiert werden. Diese Dokumentation gehört zum ETS-Projekt und zur Gebäudedokumentation. Sie ist die Grundlage für jeden späteren Geräteersatz und jede Erweiterung.

Gruppenadressen auf KNX-Seite müssen zur DALI-Struktur passen. Wenn ein Raum drei DALI-Gruppen hat (zum Beispiel Fensterseite, Mittelzone, Gangseite), braucht es auf KNX entsprechende Gruppenadressen für Schalten, Dimmen und Rückmeldung jeder Zone. Das ist kein grosser Aufwand, wenn es in der Planung gemacht wird. Auf der Baustelle nachzurüsten kostet ein Vielfaches.

Rückmeldungen sind ein eigenes Kapitel. DALI kann den aktuellen Dimmwert, den Lampenstatus und Fehlerzustände zurückmelden. Auf KNX werden diese Werte als Kommunikationsobjekte abgebildet. Damit sie nützlich sind, müssen sie mit Gruppenadressen verknüpft sein, die auch tatsächlich ausgewertet werden: auf einer Visualisierung, in einem Alarmmanagement oder in einer Logikfunktion. Rückmeldungen, die nirgendwo ankommen, bringen nichts.

Ein Punkt, der oft vergessen wird: Das Verhalten bei Spannungsausfall und Wiedereinschalten muss definiert sein. DALI-Geräte können so konfiguriert werden, dass sie nach einem Spannungsausfall einen bestimmten Wert annehmen (Power-on-Level) oder den letzten Wert wiederherstellen (System-Failure-Level). Diese Einstellungen müssen zum Betriebskonzept des Gebäudes passen und im Gateway konfiguriert sein.

Broadcast, Einzeladressierung und die 64-Teilnehmer-Grenze

DALI kennt drei Adressierungsarten: Broadcast (alle Geräte im Segment), Gruppenadressierung (eine der 16 Gruppen) und Einzeladressierung (eine Kurzadresse 0 bis 63). Broadcast ist schnell, aber undifferenziert. Einzeladressierung ist präzise, aber bei vielen Leuchten langsam, weil jeder Befehl einzeln gesendet werden muss.

Die Grenze von 64 Teilnehmern pro DALI-Segment ist eine physikalische Grenze der Norm. Sie ist nicht mit der KNX-Liniensegmentgrenze von 64 Teilnehmern zu verwechseln, auch wenn die Zahl zufällig gleich ist. In einem grossen Grossraumbüro mit vielen Leuchten braucht es mehrere DALI-Segmente und entsprechend mehrere Gateways oder einen Controller mit mehreren DALI-Ports.

Die Segmentaufteilung muss in der Planung festgelegt werden. Kriterien sind die Anzahl Leuchten, die gewünschte Gruppenstruktur und die Kabelführung. Ein DALI-Segment ist eine Zweidrahtleitung ohne Polarität, die alle Geräte im Segment verbindet. Die maximale Leitungslänge hängt vom Kabelquerschnitt und der Anzahl Geräte ab und ist in der Norm geregelt. Auch hier gilt: Was in der Planung nicht festgelegt wird, entscheidet der Elektriker auf der Baustelle.

Auf KNX-Seite bedeuten mehrere DALI-Segmente mehrere Gateways. Jedes Gateway belegt Adressen auf der KNX-Linie. Bei 64 möglichen Teilnehmern pro Liniensegment und mehreren Gateways plus anderen KNX-Geräten kann die Linie schnell voll werden. Das ist ein Argument für eine sorgfältige Topologieplanung, wie wir sie in Teil 2 der Serie «KNX richtig planen» beschreiben.

Der rote Faden zu unseren Fachbeiträgen

Wer die Grundlagen von KNX noch nicht kennt, findet einen guten Einstieg in Teil 1 der Serie «KNX Grundlagen: die Schulungsreihe» mit dem Titel «Was ist KNX? Standard, Normen und Übertragungsmedien». Die Topologie, also wie Linien, Bereiche und IP-Backbone zusammenspielen, erklärt Teil 2 derselben Serie: «KNX-Topologie: Liniensegment, Linie, Bereich und Backbone». Wie Gruppenadressen strukturiert werden, damit die Schnittstelle zu DALI sauber abgebildet werden kann, zeigt Teil 3: «Gruppenadressen und Namenskonvention als Fundament».

Die weiteren Teile dieser Serie «Schnittstellen rund um KNX» behandeln andere Protokolle: Teil 2 widmet sich EnOcean als Funklösung für Sanierungen («KNX und EnOcean: Funk für Sanierung und flexible Räume»), Teil 3 Modbus für Zähler und Lüftungsgeräte («KNX und Modbus: Zähler, Wärmepumpen und Lüftungsgeräte einbinden»), und Teil 6 fasst zusammen, wer an welcher Schnittstelle was verantwortet: «Wer mappt was? Schnittstellenliste und Verantwortung».

Wer sich fragt, ob KNX für sein Projekt überhaupt das richtige System ist, findet eine ehrliche Einschätzung in «KNX im Zweckbau: wann es passt und wann nicht» aus der Serie «KNX richtig planen». Und wer die Beleuchtungssteuerung im Kontext der Energieeffizienz betrachten möchte, findet Anknüpfungspunkte in «Beleuchtung und Beschattung: Zwei Gewerke, ein Zusammenspiel» aus unserer Reihe zur Betriebsoptimierung.

Fazit

KNX und DALI sind zwei gut etablierte, genormte Systeme, die sich sinnvoll ergänzen. KNX übernimmt die Raumlogik, DALI steuert die Leuchte. Das Gateway zwischen beiden Welten ist kein Selbstläufer, sondern ein Planungsobjekt. Adressierung, Gruppenbildung, Rückmeldungen und das Verhalten bei Spannungsausfall müssen definiert sein, bevor die erste Leuchte installiert wird.

DALI-2 bringt mehr Interoperabilität und klare Geräteklassen. D4i erweitert das um Betriebsdaten für Monitoring und Wartung. Beides ist nur nützlich, wenn es in der Planung berücksichtigt und in der Ausschreibung gefordert wird.

Notlicht ist ein Sicherheitsgewerk und gehört auf ein eigenes DALI-Segment mit einem dedizierten Controller. Die Verbindung zu KNX beschränkt sich auf Statusrückmeldungen. Die Notlichtlogik und die Prüfprotokolle bleiben im dedizierten System.

Die häufigsten Fehler entstehen nicht durch falsche Produktwahl, sondern durch fehlende Planung: kein Adressierungskonzept, keine Rückmeldungsstruktur, keine Festlegung der Segmentgrenzen. Wer diese Hausaufgaben in der Planung macht, hat an der Schnittstelle zwischen KNX und DALI wenig zu befürchten.

Sie haben Fragen dazu?

Sie planen ein Projekt mit KNX und DALI und möchten wissen, wie die Schnittstelle sauber definiert wird? Oder Sie stehen vor einer Sanierung und fragen sich, ob das bestehende DALI-System mit einem neuen KNX-Gateway zusammenarbeitet? Wir helfen Ihnen bei der Beurteilung und Planung. Schreiben Sie uns unter info@wenget.ch oder besuchen Sie wenget.ch.

Quellenverzeichnis

• IEC 62386: Digital addressable lighting interface (DALI), Normenreihe, insbesondere Teil 202 (Self-contained emergency lighting)
• DiiA (Digital Illumination Interface Alliance): DALI-2 Zertifizierungsprogramm und D4i Spezifikation, www.dali-alliance.org
• EN 50090 / ISO/IEC 14543-3: Home and Building Electronic Systems (HBES), Normenreihe KNX
• EN ISO 22510: KNXnet/IP (Kommunikation über IP-Netze)
• KNX Association (Brüssel): Markeninhaberin der eingetragenen Marken KNX und ETS, www.knx.org; Landesorganisation Schweiz: KNX Swiss
• Eigene Projekterfahrung der WENGET GmbH aus KNX-Planung, DALI-Integration und Inbetriebnahme von Beleuchtungsanlagen in Zweckbauten