LICHTTECHNIK: BELEUCHTUNGSPLANUNG FÜR DEN INNENRAUM

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1 LICHTTECHNIK: BELEUCHTUNGSPLANUNG FÜR DEN INNENRAUM Dr. Martine Knoop Fachgebiet Lichttechnik Pictures: morguefile

2 media/20-handbook/de_erco_lichtplanung.pdf Page 2

3 Zusatzinformationen Module für die Fakultät VI, Studiengang Architektur Bachelormodule (Freie Wahl) LP Einführung in die Architekturbeleuchtung SoSe 3 Beleuchtungsplanung mit Tageslicht SoSe 3 Kontakt: Martine Knoop martine.knoop@tu-berlin.de Sprechstunde: freitags, 13:00 14:00 Uhr Raum E 301, E-Gebäude, Fakultät Elektrotechnik Page 3

4 Vom Konzept zur Lichtlösung Page 4 Bilder: Philipp Obkircher

5 Lichtplanung 1. Analyse Bestandsaufnahme Anforderungen an den Raum und für die Nutzung formulieren Empfehlungen Sehaufgabe definieren Page 5

6 Warum beleuchten wir? Sicherheit Aktivitäten durchführen Unterstützen der Raumwirkung Atmosphäre Gesundheit und Wohlbefinden Unterstützung des architektonischen Designs Page 6 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

7 Sofitel Cocagne Eindhoven Page 7 Bilder: Philips Bilder: Philips

8 Page 8 Bilder: Philips Bilder: Philips

9 Page 9 Bilder: Philips

10 Page 10 Bilder: Philips Bilder: Philips

11 Page 11 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

12 Lichtplanung 2. Konzept Raumidee, Raumkonzept festlegen, Wirkung auf den Nutzer formulieren, Schlüsselwörter festlegen Mood Board Page 12 Folie: Raphael Kirsch

13 Page 13 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

14 Lichtplanung 3. Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl (Serienleuchte, modifizierte Serienleuchte, Objektleuchte) Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Ausschreibung und Angebotserstellung Page 14

15 Analogie zum Außenraum Gefühl der Weite und Unendlichkeit des Tempelhofer Feldes soll sich im Raum fortsetzen Page 15 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

16 Mock-Up Page 16 Folie und Bild: Raphael Kirsch

17 Lichtberechnungssoftware: Rendering Page 17 Folie und Bild: Raphael Kirsch

18 Lichtplanung 4. Präsentation Story Darstellung des Designprozesses und des Konzeptes Präsentation der technischen Details, Kosten, Energieverbrauch, etc. Verkaufen der Lichtplanung Page 18

19 Page 19 Bilder: Ludwig Schaefer

20 Page 20 Bilder: Ludwig Schaefer Bilder & Konzept: Ludwig Schaefer

21 Page 21 Bilder: Ludwig Schaefer

22 Konzept Beschreibung der gewünschten Beleuchtung Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl, Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Page 22

23 Inhalt Was ist Licht Grundgrößen damit wir über Licht sprechen können Planungsprozess Warum beleuchten wir funktionelle Beleuchtung ästhetische Beleuchtung Komponenten Lichtquellen (Wirkungsprinzip) und Tageslicht (Eigenschaften) Leuchten und Tageslichtsysteme Gütekriterien, Anforderungen Page 23

24 Grundlagen & Grundgrößen Page 24 Bilder: Philipp Obkircher

25 Was ist Licht? Unter Licht verstehen wir den Teil der elektromagnetischen Strahlung, der der im im Auge eine Hellempfindung hervorruft. Page 25 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

26 elektromagnetische Strahlung - Licht weißes Licht Page 26 Bild: A. Abromeit, KIT

27 Spektrale Hellempfindlichkeit des Auges 1,0 Relativer spektraler Hellempfindlichkeitsgrad Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad 0,8 0,6 0,4 555 nm 0,2 V(l) Wellenlänge [nm] Page 27

28 Die 4 Grundgrößen Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 28

29 Grundgrößen: Lichtstrom Page 29 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

30 Grundgrößen: Lichtstrom Lichtstrom [lm] Der Lichtstrom ist die in dem gesamten Raum abgegebene Strahlungsleistung, welche mit V(l) bewertet ist Maßeinheit: lumen [lm] F Page 30

31 Grundgrößen: Lichtstrom Lichtstrom [lm] einige Beispiele Halogenlampe 30 W Leuchstofflampe 36 W 900 lumen 3350 lumen Hochdruck- Natriumdampflampe 250 W lumen Halogen-Metalldampflampe 2000 W lumen Page 31 Quelle: Material Philips

32 Grundgrößen: Lichtstrom Typische Lampendaten Lampenhersteller: Katalog, Verpackung der Lampe Page 32

33 Lichtstrom, Leistung und Lichtausbeute Lichtausbeute [η] in lm/w Verhältnis von sichtbarer Strahlungsleistung zu elektrischer Leistung F P el F P el Lichtstrom elektrische Leistung Page 33

34 Lichtausbeute einer Glühlampe: < 19 lm/w (nm) Page 34 Quelle: Material Philips

35 Lichtausbeute einer Niederdruck-Natriumdampflampe: <200 lm / W (nm) Page 35 Quelle: Material Philips

36 Spektrale Strahlungsverteilung Page 36

37 Lichtausbeute Page 37 Grafik: DOE Bild: DOE SSL R&D Multi-Year Program Plan (2012)

38 Lichtstrom Lichtstärke Modehaus Eickhoff, Düsseldorf Page 38 Bilder: Philips (lo), Limelite (ro), ERCO (u)

39 Grundgrößen: Lichtstärke De Strip Page 39 Bilder: Philips

40 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Die Lichtstärke ist der in eine bestimmten Richtung und in einen Raumwinkel ausgestrahlte Lichtstrom (lm), bezogen auf diesen Raumwinkel (sr). Es wird die Richtungsabhängigkeit des ausgestrahlten Lichtstroms dargestellt. Maßeinheit: Candela [cd] I Page 40

41 Raumwinkel Ω = A r 2 sr Ω Kugel = 4 r2 r 2 = 4 sr 1 Steradiant [sr]: Fläche von 1 m 2 auf einer Kugel mit Radius 1 m Page 41

42 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] r I = Φ 1 Ω 1 A Ω = A r 2 1 candela = 1 lumen pro steradiant Page 42

43 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] einige Beispiele (0 o ) Downlight mit 2 Kompaktleuchtstofflampen 18W 250 cd Leuchte für Leuchstofflampe 1 x 49 Watt cd Spot (retail) 70 Watt 12 o cd Flutlicht (Scheinwerfer Sportbeleuchtung) 1800 Watt 8 o cd Page 43 Quelle: Material Philips

44 Lichtstärkeverteilungskurven und -körper Lichtstärkeverteilungskurven LVK und Lichtstärkeverteilungskörper dienen zur Charakterisierung des Lichtfeldes Page 44 Bilder: Baer Grundlagen der Beleuchtungstechnik

45 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) C-Fläche -Winkel C0 - C180 Fläche C90 - C270 Fläche Page 45 Bild links: A. Abromeit, KIT

46 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) Lichtstärkeverteilung der Leuchte in 2 Ebenen: Ebene C0-C180 vertikale Fläche, senkrecht auf Leuchtenachse, durch die Drehachse Ebene C90 - C270 vertikale Fläche, parallel an Leuchtenachse Lichtstärke in candela / 1000 lumen Page 46

47 Grundgrößen: Lichtstärke Typische Leuchtendaten Leuchtenhersteller: Katalog (Darstellung von 2 oder 3 C-Flächen) Page 47

48 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Page 48 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

49 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Die Beleuchtungsstärke in einem Punkt ist der empfangene Lichtstrom pro m 2 Empfängerfläche Der Quotient aus Lichtstrom und beleuchteter Fläche Maßeinheit: lm / m 2 = lux [lx] E Beleuchtungsstärke [lux] Page 49

50 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] E = Φ 1 A 2 F 1 A 2 E Lichtstrom beleuchtete Fläche Beleuchtungsstärke Beleuchtungsstärke [lux] Page 50

51 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke einige Beispiele Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Sommer am hellen Tag Bewölkter Himmel, trüber Tag lux lux Arbeitsplatzbeleuchtung lux Wohn- oder Hotelzimmer 100 lux Beleuchtungsstärke [lux] Mondlicht klarer Himmel 0,25 lux Page 51

52 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke die Energie / der Lichtstrom doppelt so weit von der Quelle ist über das Vierfache der Fläche verteilt Page 52 Bild: Borb

53 Übung In einer Gesamtfläche werden 9 gleichgroße Teilflächen jeweils mit einer konstanten Beleuchtungsstärke beleuchtet. Wie groß ist der Lichtstrom auf der Gesamtfläche? 10 cm E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 10 cm E 1 = E 3 = E 7 = E 9 = 50 lux E 2 = E 4 = E 6 = E 8 = 80 lux E 5 = 120 lux E 7 E 8 E 9 Page 53

54 Übung In einer Gesamtfläche werden 9 gleichgroße Teilflächen jeweils mit einer konstanten Beleuchtungsstärke beleuchtet. Wie groß ist der Lichtstrom auf der Gesamtfläche? 10 cm E 1 = E 3 = E 7 = E 9 = 50 lux E 2 = E 4 = E 6 = E 8 = 80 lux E 5 = 120 lux E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 10 cm Beispielberechnung Φ ges = A E 3 = Φ 1 = Φ 1 = 50 lux A 2 0,1 0,1 Φ 1,9 = 0,5 lm Φ ges = 4 0, , ,2 = 6,4 lm E v = 0,01 m² 200lx + 320lx + 120lx = 6,4 lm Page 54

55 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Mittlere Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] r E m = Φ 1 A 2 2r für Punktlichtquellen (Photometrische Entfernungsgesetz) Beleuchtungsstärke in einem Punkt: E = I cos γ 2 r 2 A 3r wenn F = 100 lm 1m : 100 lux 2m : 25 lux 3m : 11 lux Page 55

56 Photometrische Entfernungsgesetz Näherung gilt nur, wenn die Lichtquelle beliebig klein (punktartig) oder der Abstand r beliebig groß ist. Anzuwenden, wenn die photometrische Grenzentfernung überschritten ist. Diese hängt ab von: den Abmessungen der Lichtquelle der Lichtstärkeverteilung der Lichtquelle dem höchstzulässigen Fehler bei der Berechnung der Beleuchtungsstärke In der Praxis: gleich der drei- bis fünffachen maximalen Abmessung der Lichtquellen. Laut Norm: Grenzentfernung mindestens 5 x Leuchtengröße (DIN 13032) Je spitzer die Lichtstärkeverteilung und je kleiner der zugelassene Fehler, desto größer die Grenzentfernung Page 57

57 Übung: Beleuchtungsstärke Leistung: 100 W, Lichtstrom: 1390 lm 1 m P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 58 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

58 Übung: Beleuchtungsstärke Leistung: 100 W, Lichtstrom: 1390 lm 1 m P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 59 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

59 Übung: Beleuchtungsstärke E = I cos γ 2 r 2 I = 240 cd, Φ = 1390 lm, r = 1 m 1 m LVK normiert auf 1000 lumen I P = I Φ 1000 P I P = 240 cd = 331,2 cd E P = 331,2 cd 1 m 2 = 331 lux Page 60 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

60 Übung: Beleuchtungsstärke r = 0, ,0 2 = 1,16 m 1 m 0,58 m P P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 62 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

61 Übung: Beleuchtungsstärke 1 m E p = I cos γ 2 r 2 0,58 m 2 P P I = 210 cd, Φ = 1390 lm, r = 1,16 m E P = 1, cd (cos 30o ) (1,16 m) 2 1 sr = = 189,6 lux Page 63

62 Grundgrößen: Leuchtdichte Page 65 Bilder: morguefile

63 Grundgrößen: Leuchtdichte Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Leuchtdichte [cd/m²] Die Leuchtdichte L ist die für den Helligkeitseindruck maßgebliche Größe, definiert als Lichtstärke pro Flächeneinheit Die Leuchtdichte ist der Lichtstrom der pro Einheit der betrachteten, leuchtende Fläche und pro Einheit des Raumwinkels in eine gegebene Richtung abgegeben wird Beleuchtungsstärke [lux] Maßeinheit: cd / m 2 L Page 66

64 Grundgrößen: Leuchtdichte L = 2 Φ A 1 cos γ 1 Ω 1 1 dω 1 L = I(γ 1 ) A 1 cos(γ 1 ) da 1 A 1 leuchtende Fläche 1.. Winkel zwischen Flächennormale der leuchtenden Fläche und Blickrichtung Page 67

65 Beleuchtungsstärke Page 68

66 Leuchtdichte Page 69

67 Grundgrößen: Leuchtdichte Leuchtdichte: Reflexionswerte und Beleuchtungsniveau von reflektierenden Oberflächen typische Reflexionswerten für Büros: Decken von 0,6 bis 0,9 (0,8) Wände von 0,3 bis 0,8 (0,5) Boden 0,2 bis 0,5 (0,2) Page 70 Bilder: licht.de

68 Grundgrößen: Leuchtdichte Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Beleuchtungsstärke [lux] Leuchtdichte [cd/m²] einige Beispiele Sonne am Mittag Draht einer Halogenlampe Mittlerer klarer / bedeckter Himmel Leuchtstofflampe Arbeitstisch (E m = 500 lx, r 0,6) LED 1, cd/m cd/m ³ / 8 10³ cd/m cd/m cd/m 2 > ³ cd/m² 72

69 Die 4 Grundgrößen Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 73

70 Vom Konzept zur Komponentenauswahl Page 74 Bilder: Philipp Obkircher

71 Gütemerkmale Lichtstrom Lichtverteilung Helligkeit Energieeffizienz Lebensdauer Anlaufverhalten Farbwiedergabe Lichtfarbe Page 75

72 Parameter Farbwiedergabe Page 76 Bilder: Philips Bilder: Philips Grundlagen 2006

73 Farbwiedergabe Aus der Lichtfarbe nicht abzuleiten Page 77

74 Farbwiedergabe - Farbwiedergabeindex Farbwiedergabeindex (Ra) Gütemerkmal einer Lampe / Lichtquelle höchster Ra-Wert: 100 (Tageslicht, Glüh- und Halogenlampen) CRI (R a ) Farbwiedergabe Beispiel exzellent Sonnenlicht, Glühlampe, Metall- Halogen-Lampen, LED gut Metall-Halogen-Lampen, Leuchtstofflampen, LED moderat Leuchtstofflampen, LED < 60 gering Natriumdampf-Lampen Page 78

75 Farbwiedergabe? Page 79 Bilder: flickr Istvan (l), Philips (r)

76 Farbwiedergabe Page 80 Bild: lekke (r) flickr

77 Strahlungsfunktion Tageslicht Farbwiedergabe Farbtemperatur Page 81

78 Farbtemperatur Farbtemperatur in K (Kelvin) Gütemerkmal einer Lampe / Lichtquelle: Farbeindruck einer Lichtquelle Temperatur eines schwarzen Körpers (planckschen Strahlers), die zu der Lichtfarbe gehört Warmweiß < 3300 K Neutralweiß K Kaltweiß > 5000 K wichtig für: Atmosphäre im Raum, nicht-visuelle Wirkung von Licht (Aufmerksamkeit, Schlafverhalten...) wichtig in z.b. Restaurants, Geschäfte, Konferenzräume,... Page 82

79 Farbtemperatur Page 83 Bilder: Philips Bilder: Philips

80 Lichtfarbe - Farbtemperatur Lichtquelle ähnlichste Farbtemperatur in K (Correlated Color Temperature) Kerze Glühlampe Leuchtstofflampe Natriumdampf Hochdruck Lampe Metall-Halogen-Lampe Quecksilber HD-Lampe Mondlicht 4100 Sonnenlicht Klarer Himmel bewölkter Himmel Page 84

81 Farbtemperatur & Materialen 2500 K 2700 K 2900 K 4200 K 6500 K Page 85 Bilder: Philips

82 Gütemerkmale und deren Kennzahlen Lichtstrom Φ Lichtverteilung LVK Helligkeit L Energieeffizienz η Lebensdauer t Anlaufverhalten t a Farbwiedergabe CRI und Ra Lichtfarbe CCT Page 86

83 Konzept Beschreibung der gewünschten Beleuchtung Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl, Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Page 87

84 Lampen Page 88 Bild: morguefile

85 Temperaturstrahler (Kompakt) Leuchtstofflampen Natrium Niederdrucklampen Hochdruckentladungslampen LED erhitzen einer Glühwendel emittierte Strahlung (zum kleinen Teil) im sichtbaren Spektralbereich Entladungsspannung beschleunigt freie Elektronen Strahlung im ultravioletten und oder im sichtbaren Spektralbereich Strom durch Halbleitermaterial Strahlung im sichtbaren Spektralbereich (abhängig von Materialwahl) Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 89

86 Temperaturstrahler Ein elektrischer Strom wird durch einen dünnen Draht (Glühwendel) bei einem relativ hohen Widerstand (Wolfram) geleitet Die Temperatur der Glühwendel ist so hoch, dass ein Teil der emittierten Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ausgestrahlt wird Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 90 Bild: Philips

87 Richtwerte Halogenlampen Lichtstrom Lichtverteilung Lichtausbeute lm Punktlichtquelle, gerichtetes Licht < 25 lm/w Lebensdauer h Farbtemperatur K Beispiel Spektrum Glühlampe Farbwiedergabeindex R a 100 Anlaufverhalten direkt 100% Page 91 Material & Bilder: Philips

88 Gasentladung (Beispiel Leuchtstofflampen) Entladungsspannung beschleunigt freie Elektronen Hg-Atome werden durch Elektronenstöße ionisiert oder angeregt (e - -Anhebung auf höhere Energiezustände im Atom) Bei Rücksprung in den Grundzustand Strahlungsemission (überwiegend UV) Leuchtstoff wandelt UV-Strahlung in Licht Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 92

89 Richtwerte Leuchtstofflampen Lichtstrom lm Lichtverteilung diffuses Licht Lichtausbeute 104 lm/w Lebensdauer h Beispiel Spektrum Leuchtstofflampe ähnlichste Farbtemperatur K Farbwiedergabeindex R (abhängig vom Typ) >90, >80, a Anlaufverhalten direkt Licht, 100% nach paar Minuten Page 93 Material & Bilder: Philips

90 Richtwerte Natrium Niederdrucklampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 203 lm/w Lebensdauer h ähnlichste Farbtemperatur Farbwiedergabeindex R a Anlaufverhalten Neu start 1700K sehr schlecht ca. 12 Minuten 1-10 Minuten Spektrum Natrium Niederdrucklampen Page 94 Material & Bilder: Philips

91 Richtwerte Keramische Halogen-Metalldampflampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 95 lm/w Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur h 3000, 4200K Farbwiedergabeindex R a > 80, 90 Anlaufverhalten Neu start ca. 3 Minuten 15 Minuten Page 95 Material & Bilder: Philips

92 Richtwerte Natrium Hochdrucklampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 150 lm/w Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur * h (*weiß) K Beispiel Spektrum Natrium Hochdrucklampen Farbwiedergabeindex R a Anlaufverhalten Neu start ca. 9 Minuten 1 Minuten Page 96 Material & Bilder: Philips

93 LICHTTECHNIK: BELEUCHTUNGSPLANUNG FÜR DEN INNENRAUM (2) Dr. Martine Knoop Fachgebiet Lichttechnik

94 Die 4 Grundgrößen Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 15/16 Page 98

95 LED elektronisches Halbleiter-Bauelement fließt durch die Diode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Strahlung ab Materialwahl bestimmt Farbe des Lichtes Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 99

96 LED Energie des Elektrons [ev] InGaN Wellenlänge [nm] AlInGaP AlGaAs blaue LED grüne LED rote LED Leuchtstoff blaue LED (nm) (nm) Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 100 Material Philips

97 Richtwerte LED Lichtverteilung Lichtausbeute (weiße LED) Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur Punktlichtquelle < 130 lm/w (in der Praxis) < 250 lm/w (Lab) h cool white am effizientesten, Farbwiedergabe am besten für warmweiße LEDs Farbwiedergabeindex R a > 70, > 80, > 90 Beispiel Spektrum LED Anlaufverhalten direkt Page 101 Material & Bilder: Philips

98 Halogenlampen (Kompakt) Leuchtstofflampen Natrium Niederdrucklampen Hochdruckentladungslampen LED sehr gute Farbwiedergabe dimmbar direkt Licht warm-weißes Licht begrenzte Lebensdauer geringe Effizienz preiswert große Bandbreite in Farbtemperatur und Farbwiedergabe lange Lebensdauer hohe Effizienz Preiswert teilweise dimmbar häuslicher Gebrauch, Akzentbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung sehr schlechte Farbwiedergabe lange Lebensdauer sehr effizient funktionelle Straßenbeleuchtung energieeffizient lange Lebensdauer funktionelle Straßenbeleuchtung, öffentliche Außenbereiche, Sportanlagen. Im Innenraum: Allgemein- und Akzentbeleuchtung große Verschiedenheit an Produkten Weiß und Farbe energieeffizient sehr lange Lebensdauer dimmbar Akzent-, Dekorative, und Allgemeinbeleuchtung im Innen- und Außenraum

99 Leuchten Page 104 Bild: morguefile

100 Downlights Page 105 Folie Raphael Kirsch, Bilder ERCO

101 Langfeldleuchten Page 106 Folie Raphael Kirsch, Bilder Trilux

102 Strahler Page 107 Folie Raphael Kirsch, Bilder ERCO

103 Designerleuchten und Lichtobjekte Page 108 Folie Raphael Kirsch, Bilder: Philips, Louis Poulsen, Flos, Light11

104 Beleuchtungsarten Page 109 Bild: A. Abromeit, KIT

105 Auswahl Leuchten: LVK engstrahlend tiefstrahlend mittelbreitstrahlend breitstrahlend freistrahlend Page 110

106 Tageslicht Page 112 Bild (r): morguefile

107 Guggenheim Museum, New York Page 113 Bild: A. Abromeit, KIT

108 Institut du Monde Arabe, Paris Page 114 Bilder: flickr Serge Melki (l,u), campusfranceindiablog.com (r,o)

109 Tageslicht Dynamisch in : Niveau Lichtrichtung (Sonne) Ähnlichste Farbtemperatur Page 115 Bilder: morguefile Bilder: Philips

110 Vollständig bedeckter teilbewölkter Himmel klarer Himmel Himmel Page 116 Bilder: Moore / Lam

111 Lichtstrom Richtwerte Halogenlampen Lichtverteilung Lichtausbeute gerichtetes Licht und diffuses Licht lm/w Lebensdauer Farbtemperatur typisch K Farbwiedergabeindex R a 100 Anlaufverhalten saisonabhängig Page 117

112 Vollständig bedeckter Himmel klarer Himmel Vollständig bedeckter Himmel 100% Wolken, keine direkte Sonneneinstrahlung minimale Tageslichtkonditionen: Rechenmodell für Tageslicht architektonisch interessant, wenn diffuse Beleuchtung im Innenraum erwünscht ist keine Schattenwirkung, Orientierung spielt keine wichtige Rolle Klarer Himmel (direktes Sonnelicht) Schattenwirkung Orientierung spielt eine Rolle Intensität circa 5 10 x höher Page 118 Bilder: morguefile

113 Klarer Himmel Page 119

114 Vollständig bedeckter Himmel Page 120 Bilder: morguefile

115 Tageslichtbeleuchtung Vollständig bedeckter Himmel Parameter für Tageslichtangebot: Raumwinkel des sichtbaren Himmelsanteils Leuchtdichteverteilung des Himmels Verbauung Wahl des Fensterglases Fensterbreite Page 121 Projektion des Teils des Himmels, wahrgenommen durch das Fenster

116 Tageslichtbeleuchtung: Verbauung Page 122

117 123

118 Tageslichtquotient Tageslichtquotient - vollkommen bedeckter Himmel Tageslichtquotient für jeden Raumpunkt eine konstante Größe, unabhängig von Datum und Uhrzeit. Tageslichtquotient D (Daylight factor) ist das Verhältnis der Beleuchtungsstärke E P in einem Punkt zur D E E P a 100% gleichzeitig vorhandenen Horizontalbeleuchtungsstärke E a im Freien bei unverbauter Himmelskugel setzt sich zusammen aus dem direkt von Himmel erzeugten Himmelslichtanteil dem durch Reflexion an Verbauung, Gelände usw. erzeugten Außenreflexionsanteil dem durch Reflexion an den Rauninnenflächen erzeugten Innenreflexionsanteil Page 124

119 Beispiele Tageslichtquotient Beispiel DIN (Energieverbrauch) Tageslichtquotient Klassifizierung der D RB D RB 6 % Tageslichtversorgung Gut 6 % > D RB 4 % Mittel 4 % > D RB 2 % Gering D RB < 2 % Keine Beispiel DIN 5034: Tageslicht in Innenräumen Geforderte D für Raummitte (ausreichendes Tageslicht), und in 2 Messpositionen nah an der Wand (ausreichende Helligkeit) Ausreichendes Tageslicht: In der Raummitte (BGI 7007) bzw. am Arbeitsplatz (ASR A3.4): D > 2% Page 125 Tabelle 10, DIN

120 Zusammenfassung Gütekriterien Beleuchtungsniveau (DF) Leuchtdichteverteilung Blendungsbegrenzung Lichtfarbe Farbwiedergabe Lichtrichtung und Schattigkeit Aussicht Page 126 Bilder: morguefile

121

122 Potsdamer Platz, Berlin

123

124 Reichstag, Berlin, Sir Norman Foster 130

125

126 Reichstag, Berlin

127 Reichstag, Berlin

128 Debis Gebäude, Berlin

129 Zusammenfassung Tagslichtsysteme Tageslichtsysteme / Sonnenschutz / Blendschutz Funktionieren unter unterschiedliche Himmelsbedingungen Kosten und Einsparpotential Aussicht architektonische Wirkung Page 135

130 Planung: Bewertung Page 136 Folie und Bild: Raphael Kirsch

131 Beleuchtungsstärke Sehaufgaben in einem Raum bestimmen die gewünschten Beleuchtungsstärkeniveaus (u.a. in Normen wie DIN EN ) Page 137

132 Page 138

133 Beleuchtungsstärke (minimale) (horizontale, vertikale,...) Beleuchtungsstärke Gütemerkmal einer Lichtsituation Sehaufgaben in einem Raum bestimmen die gewünschten Beleuchtungsstärkeniveaus (u.a. in Normen wie DIN EN ) hauptsächlich wichtig für funktionelle Beleuchtung in z.b. Büroräume, Industriehallen, Krankenhäuser,... typisch: Allgemeinbeleuchtung und Beleuchtung der Aufgabe Parameter: Lichtstrom und Lichtstärkeverteilung der Lichtquellen, Position der Lichtquellen Page 139

134 Leuchtdichteverteilung Leuchtdichteverhältnisse: Lichtwirkung im Raum, Ambiente und Komfort Page 140

135 Leuchtdichteverteilung Page 141 Bilder: TU/e Bilder: TU/e

136 Page 142 Bilder: morguefile

137 Leuchtdichteverhältnisse: Blendung Definition Wenn Auge durch seine Adaptationsmechanismen örtliche und/oder zeitliche Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld nicht mehr ausgleichen kann, so sprechen wir von Blendung; dabei kann sowohl die Sehleistung abnehmen als auch eine unangenehme Empfindung verursacht werden Page 143

138 Blendung Um Fehler, Ermüdung und Unfälle zu vermeiden, ist es wichtig, Blendung zu begrenzen. Versuchspersonen, die an einem Experiment von Osterhaus (1996) zum Thema Blendung teilnahmen, deuteten während des Experiments an, zunehmend sensibel auf Blendung zu reagieren Beeinflusst Energieverbrauch (mögliche Energieeinsparung) Page 144 Bilder: collison (flickr), Daylight design of buildings (Fontoynont)

139 Parameter Blendung Leuchtdichte der Lichtquelle Leuchtdichte des Hintergrunds Position der Lichtquelle Abmessungen der Lichtquelle / Anzahl der Lichtquellen Beispiel Blendungsformel: L background L w p = Leuchtdichte des Hintergrunds = Leuchtdichte der Lichtquelle = Größe der Lichtquelle = Positionsindex Page 145 Bild: morguefile

140 Reflexblendung Page 146

141 Blendung? Page 147 Bilder: morguefile

142 Sparkle Page 148 Bilder: morguefile

143 Leuchtdichteverhältnisse, Blendung minimale und maximale Leuchtdichteverhältnisse Gütemerkmal einer Lichtsituation: Lichtwirkung im Raum, Ambiente, Blendung wichtig für alle Lichtlösungen zu hohe Leuchtdichteverhältnisse (Blendung): hauptsächlich wichtig für funktionelle Beleuchtung in z.b. Büroräume, Industriehallen, Schulen,... typisch: Allgemeinbeleuchtung, Beleuchtung der Aufgabe Parameter: Leuchtdichte der Lichtquelle, Leuchtdichte des Hintergrundes (Beleuchtung und Reflexionsgrade), Position der Lichtquelle, Abmessungen der Lichtquelle Page 149

144 Lichtrichtung und Schattigkeit Parameter: Größe der Lichtquelle, Anteil diffuser Beleuchtung zu weiches Licht kann man mit zusätzlichen kleinen Lichtquellen auffrischen und fühlbar machen Page 150 Bild (r): morguefile

145 Lichtrichtung und Schattigkeit Page 151 Folie Raphael Kirsch

146 Die Gütemerkmale und die 4 Grundgrößen Beleuchtungsniveau Leuchtdichteverteilung Blendungsbegrenzung Lichtrichtung und Schattigkeit Lichtfarbe Farbwiedergabe Aussicht Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 152

147 Themen Was ist Licht Grundgrößen damit wir über Licht sprechen können Planungsprozess Warum beleuchten wir funktionelle Beleuchtung ästhetische Beleuchtung Komponenten Lichtquellen (Wirkungsprinzip) und Tageslicht (Eigenschaften) Leuchten und Tageslichtsysteme Gütekriterien, Anforderungen Page 153

148 Konzept Ausführung: die Kombination von Komponenten - Lichtquellen & Leuchten & Lichtmanagement bestimmt die Beleuchtungsqualität Page 154 Bilder: Philipp Obkircher, Ludwig Schäfer

149 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit