Agenda. 1 Einführung. 2 Beleuchtungskennzahlen. 3 Lichterzeugung, Arten von Leuchten. 4 Energieeinsparungspotentiale. 5 Abschluss

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1 Beleuchtung

2 Agenda 1 Einführung 2 Beleuchtungskennzahlen 3 Lichterzeugung, Arten von Leuchten 4 Energieeinsparungspotentiale 5 Abschluss 2

3 Einführung in die Beleuchtung Licht in der Industrie Anforderungen an das richtige Licht Abhängigkeit von der Anforderungen der Arbeitsaufgabe Arbeitsstättenverordnung Auswirkungen von Licht auf Menschen Tageszyklus Stimmung, Wohlbefinden Mangel an Licht erzeugt Depressionen (Polarkreis) Zuviel Licht erzeugt Hautkrebs (Australien) Kennzahlen für die Anforderungen Beleuchtungsstärke (LUX, Lumen) Lichtfarbe Andere Anforderungen (Frequenz, Blendwirkung, usw.)

4 Beleuchtungsstärken-Tabelle laut Arbeitsstättenverordnung 7 Beleuchtung Ansprüche an die Sehaufgabe Nennbeleuchtungsstärke En in Lux Beispiele sehr gering 50 Abstellräume, Lagerräume gering 100 Pausenräume, Verkehrszonen gering 150 mäßig Verkehrszonen mit Fahrzeugen, Ladebereiche Werkzeugmaschinen, grobe Arbeiten, Maschinenarbeiten > 0,1 mm Weitere Tabellen sind z.b. Gütemerkmale der Beleuchtung nach DIN EN Arbeitsstätten-Richtlinie ASR 7/3 mittel 500 Büro, Maschinenarbeiten < 0,1 mm hoch Techn. Zeichnen, Feinmechanik, Druckerei sehr hoch Uhrmacherwerkstatt, Elektronikwerkstatt außergewöhnlich Gravieren, Kunststopfen Tageslicht im Schatten (informativ) Tageslicht (informativ) Helles Sonnenlicht (informativ) 4

5 Beleuchtungskennzahlen LUX und Lumen LUMEN (Kennzahl für die Leistungsfähigkeit eines Leuchtmittels) Lumen (lateinisch für Licht, Leuchte) ist die Einheit des Lichtstroms. 1 Lumen ist definiert als der Lichtstrom einer 1,464 mw starken, 555-nm- Lichtquelle mit 100 % Wirkungsgrad. Bei Projektoren (Beamern) wird die Angabe ANSI-Lumen verwendet. Das bedeutet lediglich, dass das Gerät nach der Norm des American National Standards Institute getestet wurde. LUX (zur Angabe was am Arbeitsplatz benötigt wird) Lux ist die Einheit der abgeleiteten Größe Beleuchtungsstärke und der ihr entsprechenden Emittergröße, der spezifischen Lichtausstrahlung. Ihr Einheitenzeichen ist: lx. Der Name leitet sich von der lateinischen Bezeichnung lux für Licht ab. 1 lx = 1 lm/m² 5

6 Lichtquellen: Vergangenheit und Zukunft Tageslicht 6 Vor Erfindung des künstlichen Lichts einzige Beleuchtung Anpassung der Industriearchitektur in der Anfangszeit (Sheddach) Feuer, Kerzen Erste Möglichkeit vom Tageslicht unabhängig zu werden Gasleuchten Erste Straßenbeleuchtung Glühdraht Glühbirne Erstes Licht, das jederzeit und Auf Knopfdruck zur Verfügung stand HQL Leuchtstofflampen T5 (5/8 16mm), T8 (8/8 26mm)(Leuchtstoff) Aktuell in der Industrie eingesetzt LED (light emitting diodes, Licht emittierende Dioden) Aktuell verbreitet in der Straßenbeleuchtung, Beginnend in der Industrie Hat noch hohes Potential (Verdoppelung der Lichtausbeute möglich) OLED (Organic Lightemitting Diode) Technologie in der Forschungsphase noch bessere Werte als LED

7 Lichterzeugung Grundlagen Lichtquelle Leistun g [W] lm/w Flamme 50 0,1 Glühlampe 230V ,5 Halogen 230V ,8 Kompaktleuchtstofflampe 11 49,1 Leuchtstofflampe mit KVG 36 75,0 Leuchtstofflampe mit EVG 36 95,0 Quecksilberdampf HQL ,0 T5 ECO Saver HO mit EVG ,0 LED IPT Halle ,0 LED weiß Entwicklungsziel der EU 200,0 Grenzen der Energieeffizienzklassen für Leuchtmittel im Haushalt KVG = Konventionelles Vorschaltgerät EVG = Elektronisches Vorschaltgerät Leuchten im IPT und der ZBW LED 145 W 12000lm = 83 lm/w T5 longlife ECO 3x49W 12900lm = 88 lm/w 7

8 Vorschaltgeräte KVG konventionelles Vorschaltgerät Ein KVG besteht aus einer Netz-Drossel und einem Starter VVG verlustarmes Vorschaltgerät geringerer Stromverbrauch für das Vorschaltgerät (seit Jahrzehnten Standard) EVG elektronisches Vorschaltgerät fast keine Blindleistung (Geräte mit Leistungsfaktorkorrektur) geringere Verlustleistung in Vorschaltgerät und Lampe (Ersparnis bis zu 30 %) zuverlässiger und schneller Start flimmerfreier Betrieb ohne Stroboskopeffekt, daher auch an rotierenden Maschinen einsetzbar Fehlererkennung und Abschaltung bei defekter Lampe geringere Geräuschentwicklung (kein Netzbrummen) adaptive Spannungsanpassung, z. B. 154 bis 254 V = bei Notstrombetrieb und 220 bis 240 V ~ bei normaler Netzverfügbarkeit. Betrieb mit Kleinspannung (zum Beispiel 24 V oder 12 V). 8

9 Beispiel Energieeffiziente Beleuchtung im IPT Ist-Situation < 400 lx Lösungsvarianten mindestens 500 lx Leuchtmittel Leistung Quecksilber- Dampflampen HQL* 16x250W 4 kw 400 Lx Metalldampflampen HQI* 16x150W 2,4 kw T5 Leuchtstoffröhren 16x3x49W 2,35 kw T5 Leucht- Stoffröhren Long Life 16x3x49W 2,35 kw LED Hallenstrahler 16x145W 2,32 kw Durch Tageslichtsteuerung und Bewegungsmelder lässt sich der Strombedarf noch einmal um bis zu 40 % reduzieren! 9

10 Vergleich über 18 Jahre (nur Energie+Invest 16,3 c/kwh 3% Steigerung)) Q:\Projekte\energie\Licht2012\[Übersicht-der-leuchten xlsm]Übersicht-DIAGRAMM 450 Aktuell HQL Philllips LED lx DALI Aura T5 Longlife ECO 3x49W Die Lichtberater T5 4x80 500lx Holo T5 320 E U R O

11 Installierte Leuchten im IPT und der ZBW IPT: 16x LED Flächenleuchte LED 145W CRI 740 Ra > 75 Lichtfarbe Weiß ca. 4000K lm Lebensdauer ca Std. Lichtstromstabilität L90* Std. Lichtstromstabilität L Std. Lichtstromstabilität L Std. Ausfallrate 0,15 % pro 5000 Std. Preis 600 incl. DALI** ZBW: 2x 12x T5 dreiflammig Leuchtstofflampe 3x49 W CRI 840 Lichtfarbe Weiß 4000 K lm bei 25 C Lebensdauer Std, IEC Schaltzyklus 2,75 Std. ein / 0,25 Std. aus Lebensdauer Std. 11 Std. ein / 1 Std. aus Preis 300 incl. 3x Leuchtmittel Leuchtmittel je 20 Preis mit DALI 590 * L90 = 90 % der Lichtleistung **DALI = Digital Addressable Lighting Interface; jede Leuchte ist digital schalt- und dimmbar 11

12 Weitere Einsparmöglichkeiten Zeitgesteuert Bewegungsmelder Erfasst Personen, die sich bewegen Präsenzmelder Erfasst auch Personen, die sich nicht bewegen Geräuschüberwachung (VW SZ, Toilette) Tageslicht abhängig Messen der Beleuchtungsstärke und Dimmen der Beleuchtung Mögliche Probleme Sicherheitsprobleme bei automatisch ausschaltender Beleuchtung Negativer Lebensdauereinfluss durch erhöhte Schaltfrequenz Schaltfestigkeit der Relais (Festbrennen der Kontakte) 12

13 Einfluss Raumsituation Tageslicht durch Fenster Wandfarbe Einrichtungsgegenstände (Regale, Maschinen) Höhe der Aufhängung Zugänglichkeit der Leuchten für Reinigung Austausch der Leuchtmittel Lichtverteilung (durch Berechnungsprogramme simulierbar) Umweltbedingungen Staub Feuchtigkeit Umgebungstemperatur 13

14 Betriebliche Einflüsse auf die Lebensdauer Einschaltdauer Mittlere Lebensdauer Die mittlere Lebensdauer von Lampen kennzeichnet die Zeit bis zum Ausfall von 50 % der Lampen einer Beleuchtungsanlage. Glühlampen h Halogenlampen h Energiesparlampen mit EVG h Aura T5 Eco Longlife 12 Std h (50% Überlebensrate) Nutzlebensdauer Sie berücksichtigt außer den funktionsunfähigen Lampen auch den Rückgang des Lichtstroms in einer Beleuchtungsanlage nach einer bestimmten Betriebsdauer. 14

15 Betriebliche Einflüsse auf die Lebensdauer Ein-/Auszyklen Die Leuchtmittel sind in der Anzahl der EIN/AUS Zyklen begrenzt Zeit bis 100 % Helligkeit Hochdruckdampflampen und Leuchtstofflampen benötigen beim Einschalten eine gewisse Zeit bis zur vollen Leuchtstärke Anlaufströme zum Zünden sind meist recht hoch Betriebstemperatur Wärmeabfuhr Temperatur beim Start T5 nicht < 20 (Fluchttreppenhaus ungeheizt) 15

16 Wartung und Unterhalt Kosten der Beleuchtung Anschaffung Energieverbrauch Wechselkosten Erreichbarkeit der Montageorte Betriebsunterbrechung Wechselart bei Ausfall vorbeugend Wechselhäufigkeit Lebensdauer 16