TB Medienvorstufe, LED-Beleuchtung. Dr. Andreas Kraushaar

Transkript

1 5.2 LED-Beleuchtung Forschungsstelle 1: Fogra Forschungsstelle 2: TU Ilmenau 1

2 5.2 LED Beleuchtung: Schwerpunkte Identifizierung der überschlägigen Beleuchtung Bundesliga Qualifizierung von LED-Retrofits + LED-Leuchten hinsichtlich Farbwiedergabe und Flimmern (engl. Flicker) Bewertung der gesamten Beleuchtung Erweiterung der ISO 3664 (Umfeldbeleuchtung konkretisieren) AP 1. Themen Webseite Schwerpunkt 1: Lampen/Leuchten Schwerpunkt 2: Kriterien LED- Abmusterbeleuchtung Schwerpunkt 3: Leitfaden & ISO 3664 Update AP 2 Lampensammlung AP 7 Lichtpunktsichtb. AP 11 Standard.-Konzept AP 3 Messplatz Aufbau AP 8 Beleucht.-Planung AP 4 Farbqualität AP 9 Praxisvalidierung AP 5 LVK-Abschätzung AP 10 Anpassung Kriter. AP 6 Flimmer (Pulsbetrieb) AP 12 Abschlussbericht 2

3 5.2 Ergebnisse aus Kampagne 1: Retrofit in der Lichtverteilung (LVK) in Spektralverteilung T8-LL LED T8-LL LED-Lampe über dem Abstrahlwinkel Wellenlänge in nm Auswirkungen der Unterschiede beim Einsatz in typischen Leuchten: in der Lichtverteilung (LVK) Beleuchtungsniveau, Gleichmäßigkeit, Blendung in Spektralverteilung Farbwiedergabe, Farbunterscheidbarkeit über den Abstrahlwinkel weitere räumliche Probleme? Wellenlänge in nm Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 3

4 5.2 Lampenübersicht (4000 K bis 6000 K) Lampentyp Bezeichnung Beschreibung Leuchtstofflampe #0 LL 950 Referenz LED-Retrofit #2 LED 950 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #4 LED 840C LED-TUBE CLEAR LED-Retrofit #6 LED 850 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #8 LED 850 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #9 LED 950 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #16 LED 850 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #18 LED 840 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #20 LED 950 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #21 LED 860 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #22 LED 850 LED-TUBE ORPAL LED-Retrofit #23 LED 840 LED-TUBE ORPAL OPAL LED-Retrofit-Lampen Quelle: indiamart.com CLEAR Einbeziehung von LED-Lampen mit verschiedenen Lichtfarben und R a -Werten Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 4

5 5.2 Messung der Lichtverteilung Text Bulltet 1 Aufnahme für Lampen Messung am Goniophotometer mit LMK in Schrittweite θ=1,5, φ=0,5 Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) LVK-Diagramm auf Basis der EULUMDAT-Daten 5

6 5.2 Normierte Gegenüberstellung I C0 in cd #0 LL 950 #2 LED 950 #4 LED 840c #6 LED 850 #8 LED 850 #9 LED 950 #16 LED 850 #18 LED #20 LED 950 #21 LED 860 #22 LED #23 LED LVK in C 0 /C 180 -Ebene im Vergleich Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 6

7 5.2 Normierte Gegenüberstellung (Lichtstrom) I C0 in cd/klm #0 LL 950 #2 LED 950 #4 LED 840c #6 LED #8 LED 850 #9 LED 950 #16 LED 850 #18 LED #20 LED 950 #21 LED 860 #22 LED #23 LED LVK in C 0 /C 180 -Ebene im Vergleich auf den Lichtstrom bezogen Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 7

8 5.2 ZSF: LVK-Messung an Lampen Lampentyp) Φ F)in)lm) P)in)W) η h)in)lm/w) I max )in)cd) )I max /2)in) ) #0#LL#950# 3140# 54,5# 57,6# 361# 174#(180)# #2#LED#950# 3046# 28,4# 107,2# 868# 65# #4#LED#840C# 3980# 28,6# 139,2# 1354# 59# Referenz (Leuchtstoff- lampe) #6#LED#850# 2530# 29,2# 86,6# 703# 66# #8#LED#850# 2801# 28,1# 99,7# 872# 61# #9#LED#950# 2429# 28,3# 85,8# 645# 68# #16#LED#850# 2849# 23,3# 122,8# 868# 64# #18#LED#840# 3133# 27,4# 114,4# 838# 70# LED-Retro- fitlampe) #20#LED#950# 2791# 29# 96,2# 787# 73# #21#LED#860# 3492# 29# 120,4# 969# 65# #22#LED#850# 2790# 22,4# 124,5# 941# 58# #23#LED#840# 3611# 28,4# 127,2# 1059# 64# Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 8

9 5.2 LVK-Messungen: Ergebnisse Vergleichbare Lichtströme (Φ) bei deutlichen Unterschieden in der Lichtverteilung: LL: 360, LED: 130 LED-Lampen mit 2-3,5-fache Imax bei 1,5-2-facher Lichtausbeute η ähnliche LVKs bei Retrofitlampen weiterführende Untersuchungen für Lampenauswahl möglich LED-Lampen mit optisch klaren und diffusen Röhren im Vergleich Berücksichtigung der Montagelage bei LED-Lampen: Abstrahlung nach oben und unten Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 9

10 5.2 Messung der Spektralverteilung Text Bulltet 1 0,016 0,014 0,012 0,010 #0 LL 950 #2 LED 950 #9 LED 950 #18 LED 840 #20 LED 950 #21 LED 860 #23 LED 840 0,008 0,006 0,004 0,002 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 0,000 0,016 0,014 0,012 0, Wellenlänge in nm #0 LL 950 #4 LED 840c #6 LED 850 #8 LED 850 #16 LED 850 #22 LED 850 #23 LED 840 Ra Spektrum (0 ): CCT, Ra, Ri min, Ri max, R9 Spektrum (0-180 in 10 -Schritten): Änderungen im Spektrum, Ra, Ri, CCT Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 0,008 0,006 0,004 0,002 0, Wellenlänge in nm 10

11 5.2 Zsf. Spektral-Messung an Lampen Lampentyp) CCT)in)K) Ra Ri min ) Ri max ) R9 )Ra)über) ) #0#LL#950# 4674# 94# 92# 98# 85# 5#(94#±#1)# #2#LED#950# 4922# 95# 89# 99# 77# 2#(95#±#1)# #4#LED#840C# 4164# 83# 66# 95# 13# 5#(83#±#1)# Referenz (Leuchtstoff- lampe) #6#LED#850# 5023# 84# 69# 94# 15# 11#(85#±#2)# #8#LED#850# 5242# 83# 66# 95# 5# 7#(83#±#1)# #9#LED#950# 5058# 95# 93# 98# 85# 9#(94#±#1)# #16#LED#850# 5025# 83# 63# 95# 7# 7#(83#±#1)# LED-Retro- fitlampe) #18#LED#840# 3807# 84# 68# 94# 22# 7#(84#±#1)# #20#LED#950# 4920# 93# 85# 98# 67# 5#(93#±#1)# #21#LED#860# 5839# 82# 67# 91# 2# 5#(81#±#1)# #22#LED#850# 5073# 83# 66# 92# 4# 10#(82#±#2)# #23#LED#840# 4074# 83# 66# 95# 12# 5#(83#±#1)# Dr. Karin Bieske (TU-Ilmenau) & Dr. Andreas Kraushaar (Fogra) 11

12 5.2 Kampagne 1: Zusammenfassung Aus den Messdaten der LVK-Messungen folgt: Die Lichtströme der LED-Retrofitlampen sind vergleichbar mit dem Lichtstrom der Leuchtstofflampe. Die Lichtverteilungen beider Lampentypen unterscheiden sich deutlich, während Leuchtstofflampen in alle Richtungen abstrahlen (360 ), strahlen die LED-Retrofitlampen typisch mit einem Abstrahlwinkel von 130 ab. LED-Retrofit-Lampen haben im Vergleich zur Leuchtstofflampe eine 2 bis 3,5-fach höhere maximale Lichtstärke. LED-Retrofit-Lampen habe im Vergleich zur Leuchtstofflampe eine 1,5- bis 2-fache Lichtausbeute. Die LED-Retrofit-Lampen haben ähnliche LVKs, sodass weiterführende Messungen und Betrachtungen mit einer Lampenauswahl vorgenommen werden können. LED-Retrofit-Lampen mit optisch klarem Lampenrohr weisen im Vergleich zu Lampen mit diffusem Lampenrohr deutlich höhere maximale Lichtstärken auf. Aus den Spektralmessungen folgt: Die Spektralverteilungen von LED-Retrofit-Lampen und Leuchtstofflampen unterscheiden sich deutlich. LED-Retrofit-Lampen zeigen im Vergleich zur Leuchtstofflampe größere Varianzen bei den spezifischen Farbwiedergabeindizes Ri und haben einen deutlich niedriger R9 (gesättigtes Rot). Dies könnte Auswirkungen auf die Farbabmusterung haben. Die winkelaufgelösten Messungen in der C0-C180 -Ebene zeigen kaum Änderungen im Spektrum, sodass die Farbwiedergabeeigenschaften und die Lichtfarbe stabil über dem Winkel sind. 12

13 5.2 Ergebnisse aus Kampagne 2: LED-Leuchten 10 Leuchten (Stand ) Fogra ID Hersteller (Vertrieb) Beschreibung 1 Waldmann Taureo 2 Logilux LLE M 3 Norka lm 4 Valolux LED Panel 4500K 5 WORLD-MEDIA Showtechnik GmbH 6 WORLD-MEDIA Showtechnik GmbH 4000K 6000K 7 JUST Normlicht LED SL-T5-1/ _SI_Dim 8 Zumtobel 9 WORLD-MEDIA Showtechnik GmbH 10 WORLD-MEDIA Showtechnik GmbH TECTON MPO LED L1500 LDE WH Xona Maxima Value LED LM HiCRI Xona Maxima Value LED LM HiCRI Arbeitspaket in der Bearbeitung! 13

14 5.2 Ergebnisse aus Kampagne 2: LED-Leuchten Fogra Messungen Lichtart (Spektrum) Aufwärmverhalten (0:5:30 min) Homogenität entlang Längsachse Flimmern (Flicker) Fogra Messtechnik CAS 140 (Instrument Systems) Spectis 1.0 Touch Flicker (GL Optik) MF250N (Uprtek) OTR (Display Metrology) 14

15 5.2 Ergebnisse aus Kampagne 2: LED-Leuchten Farbauswertung wie Kampagne 1 (Retrofits) Flickerauswertung für 100% Aussteuerung (LED und konventionelle Lampen) Bei LED-Leuchten mit DALI-Schnittstelle auch 10% und 50% Ansteuerung Implementierung von FlickerIndex, FlickerProzent, SVM und LRC_Flicker Percent Flicker = 100% x (Max-Min) / (Max + Min) = 100% x (A-B) / (A+B) Flicker Index = Area above Mean / Total Area = Area 1 / (Area 1 + Area 2) Eq.2 Stroboscopic Effect Visibility Measure (SVM) LRC Flicker (Lighting Research Center) 15

16 5.2 Zwischenergebnisse: Farbe ID CCT Ra R

17 5.2 Zwischenergebnisse: Flicker ID 100% ID 7@100% 17

18 5.2 Zwischenergebnisse: Flicker Vergleich HaupQrequenzen Frequenz [Hz] ID01_Waldmann ID01_Waldmann - 50 ID01_Waldmann - 10 ID02_Logilux ID03_Norka ID04 Valolux ID05_Litegear ID06 - Litegear ID07 - Just ID08_Zumtobel ID08_Zumtobel - 50 ID08_Zumtobel - 10 ID09 - Litegear ID10_Litegear ID10_Litegear - 50 ID10_Litegear - 10 ID11_UlGmate ID11_UlGmate - 50 ID11_UlGmate - 10 ID13_Just_Normlicht_kl GL SpecGs 1.0 Touch Flicker MF250N OTR 18

19 5.2 Zwischenergebnisse: Flicker Vergleich Flickerprozent Flicker Index 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 ID01_Waldmann ID01_Waldmann - 50 ID01_Waldmann - 10 ID02_Logilux ID03_Norka ID04 Valolux ID05_Litegear ID06 - Litegear ID07 - Just ID08_Zumtobel ID08_Zumtobel - 50 ID08_Zumtobel - 10 ID09 - Litegear ID10_Litegear ID10_Litegear - 50 ID10_Litegear - 10 ID11_UlHmate ID11_UlHmate - 50 ID11_UlHmate - 10 ID13_Just_Normlicht_kl GL SpecHs 1.0 Touch Flicker MF250N OTR 19

20 5.2 Zwischenergebnisse: Flicker Vergleich Flickernindex Flicker Index 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 ID01_Waldmann ID01_Waldmann - 50 ID01_Waldmann - 10 ID02_Logilux ID03_Norka ID04 Valolux ID05_Litegear ID06 - Litegear ID07 - Just ID08_Zumtobel ID08_Zumtobel - 50 ID08_Zumtobel - 10 ID09 - Litegear ID10_Litegear ID10_Litegear - 50 ID10_Litegear - 10 ID11_UlHmate ID11_UlHmate - 50 ID11_UlHmate - 10 ID13_Just_Normlicht_klein GL SpecHs 1.0 Touch Flicker MF250N OTR 20

21 5.2 Zwischenergebnisse: Flicker Flicker Index 2,5 2 1,5 1 0,5 0 ID01_Waldmann - 10 ID02_Logilux ID01_Waldmann ID01_Waldmann - 50 Vergleich SVM ID03_Norka ID04 Valolux ID05_Litegear ID06 - Litegear ID07 - Just ID08_Zumtobel ID08_Zumtobel - 50 ID08_Zumtobel - 10 ID09 - Litegear ID10_Litegear ID10_Litegear - 50 ID10_Litegear - 10 ID11_UlHmate ID11_UlHmate - 50 ID11_UlHmate - 10 ID13_Just_Normlicht_klein - GL SpecHs 1.0 Touch Flicker MF250N OTR 21

22 5.2 Ergebnisse aus Kampagne 2: LED-Leuchten Experimente der Fogra (FS 1) 1. Farbbewertung Bauchladen - alle ID s 2. Befragung Praxisbetriebe 3. Flickerbewertung (überschlägig) - alle ID s 22

23 5.2 Experimente: 1: LED-Farbbewertung Bauchladen Bewertung der LED-Leuchten Einfache Methodik im Fogra Labor Grau-Referenzabstand mit kleinen bis großen Farbabständen metamere (paramere) Muster Proof/Druck Muster + Graumaßstab Metamere Muster + Graumaßstab unter Raumbeleuchtung (F11) 23

24 5.2 Experimente: 1: LED-Farbbewertung Auswertung: Beispiel-Abmusterung (Maske) Auswertung der visuellen Bewertung für Tageslicht ISO 3664:2009 Kabinen LED-Leuchten (ID1 bis ID10) Vergleich der Auswertung mit farbmetrischen Korrelaten 24

25 5.2 Experimente: 1: LED-Farbbewertung Bauchladen Praktische Bewertung (hier ohne Maske) Master-Studentin Carolin Breit 25

26 5.2 Bewertung der gesamten Beleuchtung Entwicklung von Gütemerkmalen zur Bewertung einer gesamten Szene Auswertung Experiment 2 (Befragung Praxisbetriebe) Praxiserfahrungen integrieren: Grad der Diffusität der LEDs 26