Lichttechnische Grundlagen der Straßenbeleuchtung. DIN EN 13201: Straßenbeleuchtung. Lampen und Leuchten

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1 Lichttechnische Grundlagen der Straßenbeleuchtung DIN EN 13201: Straßenbeleuchtung Lampen und Leuchten

2 Licht ist elektromagnetische Strahlung

3 780 nm 380 nm

4

5 Aufbau der menschlichen Netzhaut rot-empfindlich grün-empfindlich blau-empfindlich

6 rel. spektrale Hellempfindlichkeitskurven

7

8 Hintergrundleuchtdichte Verlauf der Dunkeladaptation

9 OLTUTA Oldenburger Tunneltage Oktober 2011 in Oldenburg

10 Von den strahlungsphysikalischen Größen zu den lichttechnischen Größen 780nm K m 380nm e ( ) V ( ) d e V ( ) K m : Strahlungsleistung = rel. spektraler Hellempfindlichkeitsgrad = 683 lm/w (Photometrisches Strahlungsäquivalent) : Lichtstrom

11 e ( ) * V( ) V( )

12 780nm K m e ( ) V ( ) d 380nm K m = 683 lm/w (Photometrisches Strahlungsäquivalent) : Lichtstrom

13

14 Lichttechnische Größe: Lichtstärke I I = 1 cd I = /

15 Relative Lichtstärkeverteilung einer Straßenleuchte Es werden Verteilungen angegeben, die sich auf lm Lampenlichtstrom beziehen

16 Lichttechnische Größe: Beleuchtungsstärke E Lichtstrom E = / A lx = lm / m² E

17 Arten der Beleuchtungsstärke horizontale vertikale zylindrische halbzylindrische halbsphärische Beleuchtungsstärke

18 Lichttechnische Größe: Leuchtdichte L

19 Die Lampe in der Leuchte erzeugt einen bestimmten Lichtstrom In Kombination mit Reflektor und Abschlußwanne ergibt sich eine bestimmte Lichtstärkeverteilung Die Lichtstärke I(, ) erzeugt in Punkt k eine Beleuchtungsstärke E Das Auge nimmt am Punkt k eine Leuchtdichte L wahr. Sie ist abhängig von den lichttechnischen Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche

20 Europäische Norm DIN EN Straßenbeleuchtung Teil 1 Auswahl der Beleuchtungsklassen DIN 13201, November 2005 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Gütemerkmale Berechnung der Gütemerkmale Methoden zur Messung der Gütemerkmale von Straßenbeleuchtungsanlagen DIN EN 13201, April 2004

21 Die empfohlenen lichttechnischen Güteparameter sind Wartungswerte

22 DIN EN Neuwert = Wartungswert / Wartungsfaktor

23 Wartungsfaktor = Lampen-WF x Leuchten-WF

24

25 Lampenwartungsfaktor

26 IP 2X Leuchtenwartungsfaktor IP 5X IP 6X

27 Bewertung der Blendung durch TI

28 Bewertung der physiologischen Blendung durch die Schwellenwerterhöhung TI (Threshold Increment) TI Ls, eq 65 0, 8 L a % Ls,eq: äquivalente Schleierleuchtdichte La: Adaptationsleuchtdichte TI max = 15 % Maß für den Verlust von Sichtbarkeit eines Sehobjektes infolge der durch die Leuchten der Straßenbeleuchtung verursachten physiologischen Blendung

29

30 Halbzylindrische Beleuchtungsstärke E hz

31 Halbzylindrische Beleuchtungsstärke E sc (aus EN ) Gesamter Lichtstrom, der durch die Mantelfläche eines sehr kleinen Halbzylinders fließt, dividiert durch diese Mantelfläche. Die Richtung der Normalen auf der Basis des Halbzylinders gibt die Orientierungsrichtung an.

32 Halbzylindrische Beleuchtungsstärke E sc E sc 90 1 E 90 v d

33

34 Bestimmung der Beleuchtungssituation

35

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37

38

39 Umgebungs-Beleuchtungsstärkeverhältnis SR SR = (E1+E4) / (E2+E3)

40

41 0, Normfarbtafel nach DIN , mit Planck schem Kurvenzug y 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, K ,1 0,2 0,3 0, K 590 0,5 0,6 0,7 x Lichtfarben 1 Natriumdampf-Hochdrucklampe von Lampen werden 2 Leuchtstofflampe durch die ww ähnlichste 3 Halogenmetalldampflampe Farbtemperatur nw Tn gekennzeichnet K Tn ww K Tn K nw Tn K tw

42

43 Stufe Ra - Bereich 1A Ra 90 1B 80 Ra 90 2 A 70 Ra 80 2 B 60 Ra Ra Ra 40 Die Eigenschaft der Farbwiedergabe von Lampen wird durch die Angabe der Stufe des Ra-Bereiches angegeben

44 Farbwiedergabeindex R a

45 Lichtausbeute (Lumen / Watt)

46

47 Leuchtstofflampen Leuchtstoff UV-Strahlung Licht Atomkern Elektrode Elektron VG Netz 230V S Fördergemeinschaft Gutes Licht VG = Vorschaltgerät (Drossel) zur Strombegrenzung S = Starter zum Zünden der Lampe

48

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50 Farbwiedergabe Ra 80 Ähnlichste Farbtemperatur Tn = K Spektrale Strahlungsverteilung der Lichtfarbe 8 30

51

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55 Lichtstrom / lm Thermo-Lampen 36 W 2 Lampen 40 W Umgebungstemperatur / C Lichtstrom von Leuchten mit Leuchtstofflampen als Funktion der Umgebungstemperatur

56 Leuchtstofflampen mit Wärmestaurohr Philips Polar

57

58 Aufbau von Kompaktleuchtstofflampen

59 OSRAM DULUX L SP Spezial-Kompakt-Leuchtstofflampe für die Außenbeleuchtung Gleicher Sockel 2G11 und gleiche elektrische Daten wie bei DULUX L ermöglichen den Einsatz in denselben Brennstellen Lichtstrom ( %) Lichtstrom-/Temperaturverhalten 100 Verlagerung des Cool Spots durch abgerundeten Bogen verschiebt das Lichtstrommaximum DULUX L SP auf 5 C Umgebungstemperatur Lichtstrom-/Temperaturverhalten 4-Stiftsockel ermöglicht EVG- sowie KVG-Betrieb Sichere Zündung am KVG bis -20 C DULUX Lichtstrom ( %) DULUX L SP DULUX Umgebungstemperatur ( C) Umgebungstemperatur ( C)

60

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62 Leuchtstoff Filterschicht SUPER DE LUXE HE B ZE Weißes Licht Warm Weißes Licht Quecksilberdampf- Hochdrucklampe U N D niemals das Vorschaltgerät vergessen

63 Spektrum der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe

64 Sechs Jahre nach Inkrafttreten der Ökodesign-Richtlinie müssen sonstige Hochdruckentladungslampen mindestens die in Tabelle 9 angegebenen Bemessungswerte für die Lichtausbeute aufweisen: Lampennennleistung [W] Bemessungs- Lichtausbeute [lm/w] W < W < W < W < W 75 Die Quecksilberdampf-Hochdrucklampen erhalten kein CE Zeichen ab April 2015

65 Standortgleicher Leuchtentausch alte Leuchte neue Leuchte

66 Quecksilberdampf- Hochdrucklampe Kompakt- Leuchtstofflampe P / W / lm / lm/w , ,5 P / W / lm / lm/w , ,5

67 Halogen-Metalldampflampe

68 Halogen-Metalldampflampe

69 Verbesserte Eigenschaften durch ein fast kugelförmiges Entladungsgefäß

70

71 Spektrum einer Halogen-Metalldampflampe (LF 940)

72

73

74 Bessere Gleichmäßigkeit und Energieeinsparung von 57%

75 Weißes Licht erscheint bei gleichem Beleuchtungsniveau heller als gelbes Licht

76

77

78

79 Natriumdampf- Niederdrucklampe

80 Spektrum der Natriumdampf-Niederdruckentladung

81

82 Aufbau von Natriumhochdrucklampen

83 Spektrale Strahlungsverteilung der Natriumdampf-Hochdrucklampe

84 LLMF = 0,82 NaH-Lampe T 4Y 50 W 70 W 100 W 150 W 250 W el. Anschlusswert 62 W 83 W 115 W 170 W 275 W Lichtstrom lm lm lm lm lm Lampenwirkungsgrad 88 lm/w 94 lm/w 100 lm/w 115 lm/w 132 lm/w System-Lichtausbeute 71 lm/w 80 lm/w 87 lm/w 101 lm/w 120 lm/w

85

86 SPX ECO ARC Natriumdampf Hochdrucklampen (mit integriertem Zündgerät) für den Betrieb an Quecksilberdampf - Vorschaltgeräten

87 Nutzlebensdauer der Austauschlampe: Stunden

88 Natriumdampf Hochdrucklampen mit zwei Brennern

89 Umrüstsatz HME auf HSE Tridonic Zündgerät mit Zusatzimpedanz

90 Anlaufverhalten von Hochdrucklampen

91 Möglichkeiten zur Reduzierung der Straßenbeleuchtung bei zweilampigen Leuchten: Abschalten einer Lampe Leistungsumschalteinheit (Lume) zentrale Spannungsabsenkung Das vollständige Abschalten jeder zweiten Straßenleuchte muß aus lichttechnischen Gründen unbedingt vermieden werden.

92

93

94 Quelle: Osram

95 LED

96

97 Quelle: Prof. Khanh, TU Darmstadt

98 Weisse LED blaue LED + Konvertermaterial = weisse LED

99 Quelle: Prof. Khanh, TU Darmstadt

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102 Multi Layer Konzept Ausrichten von LEDs auf einzelne Teilfelder

103

104 LED-Leuchte mit 30 x 1W Bei einem Mastabstand von 35m, Straßenbreite von 6m und Lph von 6m wird die Beleuchtungsklasse S5 erreicht, d.h. E m = 3lx und E min = 0.60lx

105 werkzeugloser Lampenwechsel wartungsfreundlich

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108 Leuchtenbetriebswirkungsgrad LB Leuchte Lampe

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