Lichtberechnungsbeispiel

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1 Lichtfibel

2 Lichtberechnungsbeispiel Lumen Candela Lux Lichtstrom (Lumen-1m) ist die gesamte Lichtleistung die von einer Lampe unabhängig von der Richtung abgegeben wird. Lichtstärke (Candela-cd) ist der Teil des Lichtstroms,der in einer bestimmten Richtung (Abstrahlwinkel) abgegeben wird. Beleuchtungsstärke (Lux=1m/m²) ist der Lichtstrom pro Flächeneinheit. 1Lux=1lm pro m² Leuchtdichte (L=cd/m²) ist ein Maß für den Helligkeitseindruck. Lichtstärke pro Flächeneinheit. Lichtstrom und Lichtstärke können ineinander umgerechnet werden. Bei Angaben in Lux benötigt man zusätzlich den Abstand zwischen Messebene und Lampe. Leuchtmittel im Vergleich Leuchtmittel Leuchtart Lebensdauer in h Lichtleistung Lm/Watt Farbtemperatur R a * Glühbirne Wolframwedel 1,000h Lm/Watt 2700 Kelvin 90 Halogenlampe Wolframwedel mit Erdgas 1, h 25 Lm/Watt Kelvin Energiesparlampe Plasma 5000h 60 Lm/Watt Kelvin ca.80 Kompaktleuchtstoffröhre (TC) mit externem VG Plasma EVG:11,000h KVG: 7,000h 60 Lm/Watt Kelvin LEDs Lichtemission durch in der Sperrschicht angeregte Elektroden 100,000h Lm/Watt Kelvin * R a = FarbwiedergabeIndex. Maßzahl zur Beschreibung der Farbwiedergabemöglichkeiten von Lampen.

3 Berechnung der Lichtverhältnisse in einer Aufzugskabine

4 Farbtemperatur T F Mit der Farbtemperatur T F wird die Lichtfarbe einer Lampe charakterisiert. Vergleichsobjekt ist der schwarze Körper, den man erhitzt und der bei bestimmten Temperaturen ganz bestimmte Farben annimmt. Anfänglich ist er dunkelrot, dann rot, später orange, dann gelb, schließlich weiß und bei sehr hohentemperaturen hellblau. Eine bestimmte Farbe lässt sich so mit der Angabe der Temperatur in Kelvin ( K) des Schwarzen Körpers definieren. Stimmt nun die Lichtfarbe einer Lampe mit der Farbe des Schwarzen Körpers überein, so ordnet man ihr seine Temperatur in K zu. Eine Glühlampe, deren Fadentemperatur etwa 2800 K beträgt, sendet rötlichweißes Licht aus und stimmt bezüglich Farbtemperatur beim Schwarzen Körper bei 2800 K praktisch überein. Die Glühlampen haben deshalb mit ihrem warmweißen Licht Farbtemperaturen von etwa 2800 K. Eine neutralweiße Leuchtstofflampe hat etwa 4000 K und eine Tageslichtlampe etwa 6000 K. Folgende Farbtemperaturen sind in der praktischen Beleuchtungstechnik etwa üblich: Glühlampen: 2800 K Halogenglühlampe: ( ) K, Leuchtstofflampen: ( ) K, QuecksilberdampfHochdrucklampen: ( ) K, NatriumdampfHochdrucklampe: ( ) K, HalogenMetalldampflampen: ( ) K, Natriumdampf -Niederdrucklampen: 2000 K, Tageslicht: 6500 K, Blauer Himmel: 2000 K. Für allgemeine Beleuchtungszwecke unterscheidet man gemäß DIN 5035 bei der Farbtemperatur die folgenden drei Gruppen: tw Tageslichtweiß nw Neutralweiß ww Warmweiß > 5300 K, 3300 K bis 5300 K, < 3300 K. Man beachte, dass die Farbtemperatur einer Lampe nur etwas über das farbliche Aussehen ihres Lichts aussagt, aber nichts mit der Farbwiedergabeeigenschaft zu tun hat. 4

5 Der FarbwiedergabeIndex R a Der FarbwiedergabeIndex R a ist eine Maßzahl zur Beschreibung der Farbwiedergabemöglichkeiten von Lampen. Da der farbliche Eindruck eines beleuchteten Gegenstands von der spektralen Zusammensetzung des Lichts abhängig ist, spielen somit die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle eine Rolle. Auf Grund der unterschiedlichen Lichterzeugung bei den verschiedenen Lampenarten gibt es in dieser Hinsicht große Unterschiede. Der vom Menschen empfundene Farbeindruck hängt somit von der Lichtart der verwendeten Lampe ab. Ein natürlicher Farbeindruck ist nur möglich, wenn im verwendeten Licht das ganze Spektrum vorhanden ist. Fehlt eine Farbe im Spektrum, so kann ein Gegenstand, der diese Farbe aufweist, farblich nicht identifiziert werden, er würde grau erscheinen Der FarbwiedergabeIndex R a gibt an, wie stark sich die Farbe eines Objekts bei der Beleuchtung mir einer bestimmten Lampe bezüglich eines Bezugsstrahlers ändert. Als Bezugsstrahler verwendet man bis zu einer Farbtemperatur von 5000 K den Schwarzen Körper, oberhalb dieser Farbtemperatur das natürliche Tageslicht bei verschiedenen Farbtemperaturen. Für acht verschiedene Testfarben werden die Farbabweichungen ermittelt und im R a als Zahlenwert definiert. Der höchste Wert von R a ergibt sich mit 100, wenn die betrachtete Lampe praktisch nicht von der Bezugslichtquelle abweicht. Mit dieser Lampe beleuchtet können alle Farben eines Gegenstandes erkannt werden und erscheinen einem Betrachter als natürlich. Je mehr der FarbwiedergabeIndex R a von 100 abweicht, umso schlechter werden die Farben auf beleuchteten Gegenständen wiedergegeben. gut 1B 2A 2B Farbwiedergabeeigenschaft sehr gut Farbwiedergabestufe 1A Farbwiedergabeindex R a > Lampenbeispiel Glühlampen de -Lux -Leuchtstofflampen mit Dreibandleuchtstoff Slimpanel Leuchtstofflampen Hallogen-Metalldampflampen genügend Leuchtstofflampen Quecksilberdampf-Hochdrucklampen ungenügend Na-Hochdrucklampen Na-Niederdrucklampne

6 Das Farbdreieck Grundsätzlich können alle Farben durch die Mischung von drei Grundfarben (Farbfilm, Fernsehen) hergestellt werden. Grundbedingung ist, dass sich keine der drei Primärfarben durch die anderen beiden mischen lässt. Damit lässt sich jede Farbe durch drei Maßzahlen mir den Farben Rot, Blau und Grün in einem räumlichen xyz-koordinatensystem darstellen. Da die Summe der Werte x+y+z=1 ist, lässt sich das System auch nach Angaben der CIE in einer Ebene darstellen. man stellt die Maßzahlen im sogenannten Farbdreieck, das alle reellen Farben einschließt, gemäß Bild dar. Eine Kurve mir den Spektralfarben von 380nm (violett) bis 700nm (rot) wird in einem xy-koordinatensystem eingetragen. Die Verbindungslinie zwischen Blau und Rot ist die so genannte Purpur-Gerade. In der Mitte liegt der Unbuntpunkt (weiß) mit den Koordinaten x=y=0,333. Je weiter ein Farbort vom Zentrum entfernt ist, desto höher ist seine farbliche Sättigung. Die Lampenhersteller geben die Lichtfarbe ihrer Lampen mit den beiden Koordinaten x und y an. 6

7 Abstrahlwinkel/ Ausstrahlungswinkel Der Ausstrahlungswinkel ist der Öffnungswinkel des Lichtbündels einer Reflektorlampe in dem die Lichtstärke auf die Hälfte des Maximalwertes absinkt. Er wird bestimmt von der Bauart des Reflektors. Für gleichmäßige Ausleuchtung (Allgemeinbeleuchtung, Platzbeleuchtung) müssen breit strahlende Leuchten mit großen Ausstrahlungswinkeln eingesetzt werden. Für die Akzentbeleuchtung ist in der Regel stärker gebündeltes Licht notwendig. Die Charakteristik von breit strahlendem Licht mit größeren Ausstrahlungswinkeln wird als "flood" und "wide flood" bezeichnet, die von eng gebündeltem Licht mit kleinem Ausstrahlungswinkel z.b. 10 als "spot". Beleuchtungsstärke Die Beleuchtungsstärke (Kurzzeichen: E) gibt in der Maßeinheit Lux (lx) den Lichtstrom an, der von einer Lichtquelle auf eine bestimmte Fläche trifft. Sie beträgt 1 Lux, wenn der Lichtstrom von 1 Lumen 1 Quadratmeter Fläche gleichmäßig ausleuchtet. Die Beleuchtungsstärke wird mit einem Luxmeter auf horizontalen und vertikalen Flächen gemessen. Bei gleicher Beleuchtungsstärke erscheint ein weißer Raum heller als ein dunkler. Blendung Blendung kann direkt von Leuchten oder anderen Flächen mit zu hoher Leuchtdichte wie zum Beispiel Fenstern ausgehen (Direktblendung) oder indirekt von Reflexen durch Spiegelung auf glänzenden Oberflächen (Reflexblendung). Blendung vermindert die Sehleistung (physiologische Blendung) und den Sehkomfort (psychologische Blendung). Candela (Abk.: cd) Seit 1940 Maßeinheit der Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle. Candela steht für: Candela, photometrische SI-Basiseinheit der Lichtstärke Leuchtstärkeeinheit. 1 Candela entspricht 1 Lux.

8 DALI (Digital Adressable Lighting Interface) DALI elektronischen ist eine standardisierte Schnittstelle zur Ansteuerung von Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen über digitale Steuersignale. Im Vergleich zur analogen Schnittstelle (110 V) kann DALI aufgrund der individuellen Adressierbarkeit einzelne Betriebsgeräte ansteuern. Dimmen Durch Dimmen der eingesetzten Lampen kann die Helligkeit einzelner Leuchten oder Leuchtengruppen gesteuert werden. Dimmen verändert die Lichtatmosphäre, erlaubt die Anpassung an unterschiedliche Raumnutzungen (Komfortdimmen). Zunehmend wird die Helligkeitssteuerung auch zum Energiesparen eingesetzt (Energiedimmen), zum Beispiel bei tageslichtabhängigen Regelungen in Büroräumen oder Industriehallen. Mit Phasenanschnitt-Dimmern können Allgebrauchsglühlampen und Halogenlampen (230 Volt) gedimmt werden sowie an mag-netischen Transformatoren betriebene Niedervolt-Halogenlampen. Phasenabschnitt-Dimmer werden vorwiegend eingesetzt zum Dimmen von Niedervolt-Halogenlampen an elektronischen Transformatoren. Sie eignen sich auch für Allgebrauchsglühlampen und Halogenlampen (230 Volt). Kompaktleuchtstofflampen und stabförmige Leuchtstofflampen müssen an dimmbare elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) betrieben werden. LEDs können durch Pulsweitenmodulation (PWM) einfach und effektiv gedimmt werden. DIN 5035 DIN für Beleuchtung mit künstlichem Licht DMX Digital Multiplex = digitales Steuerprotokoll (Steuersignal) kostengünstig und vielseitig, mit 512 Kanälen, zur Steuerung von z.b. Dimmern, intelligenten Lampen, LEDs, oder Effektbeleuchtungen EVG EVG ist die Abkürzung für Elektronisches Vorschaltgerät. EVG und dimmbare EVG werden immer häufiger anstatt konventioneller oder verlustarmer Vorschaltgeräte eingesetzt. Sie sparen Energie und schaffen hohen Sehkomfort. Weitere Vorteile: höhere Lichtausbeute der Lampen, flackerfreier Sofortstart, längere Lampenlebensdauer, automatische Abschaltung defekter Lampen. Farbtemperatur ( K) 8 Die Farbtemperatur einer beliebigen Strahlungsquelle ist definiert als die Temperatur (in Kelvin) eines Schwarzen Körpers oder Planckschen Strahlers, dessen Strahlung die gleiche Farbart hat wie die Strahlungsquelle. Die Werte sind häufig nur ähnlichste Farbtemperaturen, da der Schwarze Körper nicht jede beliebige Farbart annehmen kann.

9 Die gebräuchlichen Lampen besitzen Farbtemperaturen in den Größenordnungen von unter Kelvin (Warmweiß), bis Kelvin (Neutralweiß) bis über Kelvin (Tageslichtweiß). Farbwiedergabe Die Farbwiedergabe einer Lampe kennzeichnet die farbliche Wirkung, die ihr Licht auf farbigen Gegenständen oder Personen hervorruft. Sie wird mit dem "allgemeinen FarbwiedergabeIndex" R a bewertet. Er gibt an, wie natürlich Farben im Licht einer Lampe wiedergegeben werden. Der Farbwiedergabe-Index ist von acht häufig vorkommenden Testfarben abgeleitet. R a = 100 steht für den besten Wert (=Tageslicht); je niedriger der Index, umso schlechter sind die Farbwiedergabeeigenschaften. Lampen mit einem R a -Index kleiner als 80 sollten in Innenräumen, in denen Menschen für längere Zeit arbeiten oder sich aufhalten, nicht verwendet werden. LED LED sind Leuchtdioden, das Kürzel steht für Licht Emittierende Diode bzw. Light Emitting Diode. LED sind elektronische HalbleiterBauelemente, die unter Spannung Licht in den Farben Rot, Grün, Gelb oder Blau erzeugen. Mit Hilfe einer zusätzlichen internen Leuchtschicht können blau leuchtende LED auch weißes Licht erzeugen. LED werden in Orientierungsleuchten und unser SLIMPANEL auch schon für allgemeine Beleuchtungszwecke eingesetzt. In vielen Anwendungen genutzte, spezifische Vorteile unterschiedlicher LED-Bauformen sind hohe Lebensdauer, Wartungsfreiheit, IR/UVFreiheit des Lichts, geringer Energieverbrauch, Farbstabilität, Stabilität gegen Erschütterungen. Lichtausbeute Lichtausbeute ist das Maß für die Wirtschaftlichkeit einer Lampe. Sie sagt aus, wieviel Lumen (lm) pro Watt (W) eine Lampe erzeugt. Je höher das Verhältnis Lumen/Watt, desto besser setzt eine Lampe die eingebrachte Energie in Licht um. Beispiele: Allgebrauchsglühlampe 12 lm/w, Halogenlampe 20 lm/w, Energiesparlampe 60 lm/w, stabförmige Leuchtstofflampe 90 lm/w. RGB-Farbmischung Farbmischung mit Hilfe von Lampen in den Grundfarben Rot, Grün und Blau wird mit der entsprechenden Buchstabenfolge RGB abgekürzt. RGB-Farbmischungeignet sich besonders für die dekorative Beleuchtung mit Farbwechsel. In vielen Fällen wird eine zusätzliche weiße Lichtquelle verwendet (RGBW- Farbmischung), um eine bessere weiße Lichtfarbe zu erhalten. Es gibt Leuchtstofflampen, die für diesen Einsatzzweck als RGB- Lampen.

10 Spektrale Strahlungsverteilung Zu jeder Wellenlänge des Lichts gehört eine bestimmte Spektralfarbe. Weißes Licht setzt sich aus einer Vielzahl von Spektralfarben unterschiedlicher Intensität zusammen. Die spektrale Strahlungsverteilung charakterisiert Lampentypen oder das Tageslicht. Bei Glühlampen dominieren beispielsweise die langwelligen roten Spektralfarben, bei Tageslicht die kurzwelligen blauen. Spektralfarben Die Wellenlängen der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung des Lichts reichen von 380 bis 780 Nanometer (nm; 1 nm = 109 m). Zu jeder Wellenlänge gehört eine bestimmte Spektralfarbe. Ein Prisma macht die Spektralfarben des Lichts sichtbar zum Beispiel im Regenbogen, erzeugt von den als Prismen wirkenden Regentropfen. Transformator Transformatoren sind Spannungswandler. In der Beleuchtungstechnik häufig verwendete Transformatoren wandeln die Netzspannung 230 Volt (Primärseite) um in Kleinspannung (Sekundärseite) von 6,12 od. 24 Volt. Niedervolt-Strahler und andere Niedervolt-Leuchten ohne eingebauten Trafo müssen mit vorgeschalteten Einzel-oder Sammeltransformatoren betrieben werden. Die konventionelle Trafo-Technik arbeitet mit unterschiedlichen Wicklungen auf der Primär-und Sekundärseite. Häufig eingesetzt werden Ringkern-Transformatoren. Kleiner, kompakter, leichter, leiser und sparsamer im Energieverbrauch sind Elektronische Transformatoren. UGR Das Verfahren des Unified Glare Rating (UGR) wurde von der Internationalen Beleuchtungskommission CIE (Commission International de l Eclairage) entwickelt, um die Blendungsbewertung weltweit zuvereinheitlichen. VDE Das VDE-Zeichen vom Prüf-und Zertifizierungsinstitut des VDE Technisch Wissenschaftlichen Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. (gegründet als Verband Deutscher Elektrotechniker) dokumentiert Sicherheit und Normenkonformität eines elektrotechnischen Erzeugnisses gegen elektrische, mechanische, thermische und sonstige Gefährdungen. Der VDE vergibt auch das europäische Sicherheitsprüfzeichen ENEC. 10

11 Vorschaltgerät Für den Betrieb von Gasentladungslampen zum Beispiel Leuchtstofflampen sind Vorschaltgeräte (VG) erforderlich. Denn nach der Zündung dieser Lampen erfolgt eine lawinenartige Ionisierung der enthaltenen Edelgase oder Metalldämpfe, die zu einem starken Anstieg des Lampenstroms führt. Er würde die Lampe nach kurzer Zeit zerstören. Daher begrenzt ein VG den Lampenstrom (auch beim Betrieb). Zu unterscheiden sind konventionelle (KVG) und verlustarme (VVG) Vorschaltgeräte sowie Elektronische (EVG) Vorschaltgeräte. EVG für Leuchtstofflampen gibt es i. A. in dimmbarer und nicht dimmbarer Ausführung. Bei Energiesparlampen sind VG im Schraubsockel integriert, ansonsten sind sie Bestandteil der Leuchte. Wartungsfaktor Die von den europäischen Beleuchtungsnormen, z.b. DIN EN , empfohlenen Angaben wie u.a. die Höhe der Beleuchtungsstärke sind Wartungswerte. Das heißt, diese dürfen zu keiner Zeit unterschritten werden. Über die Betriebszeit sinken die anfangs installierten Werte jedoch, weil Lampen, Leuchten und Raumbegrenzungsflächen altern und verschmutzen. Um die Beleuchtungsanlage länger ohne zusätzliche Wartungsarbeiten betreiben zu können, muss also ein entsprechend höherer Neuwert installiert werden. Dieser wird mit Hilfe des Wartungsfaktors festgelegt. Der Wartungsfaktor hängt ab von den Betriebsbedingungen sowie der Art der eingesetzten Lampen, Betriebsgeräte und Leuchten. Planer (und Betreiber) müssen den Wartungsfaktor dokumentieren und festlegen. Er ist Grundlage des Wartungsplans. Der Neuwert errechnet sich wie folgt: Neuwert = Wartungswert / Wartungsfaktor.

12 Ausgabe 10/2009 Die einzelnen Angaben in dieser Druckschrift gelten als zugesicherte Eigenschaften, soweit sie jeweils im Einzelfall ausdrücklich als solche schriftlich bestätigt sind. Vervielfältigung, Speicherung und Nachdruck nur mit Genehmigung des Herausgebers. LiftEquip GmbH Elevator Components Bernhäuser Straße Neuhausen a.d.f. Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Internet: